- •Основи електроніки навчальний посібник на базі програми схемотехнічного моделювання «multisim»
- •2.12. Поточний самоконтроль 83
- •2.10.1. Тестові контрольні запитання 83
- •3.7 Поточний самоконтроль 117
- •4.13. Поточний самоконтроль 166
- •5.10. Поточний самоконтроль 195
- •6.7. Поточний самоконтроль 230
- •7.5. Поточний самоконтроль 264
- •Передмова
- •Частина 1. Базові визначення, параметри та характеристики Розділ 1. Електричні інформаційні сигнали та типові системи їх обробки.
- •1.1. Узагальнена структура інформаційних систем
- •1.2 Компоненти радіоелектронної апаратури
- •1.2.1 Класифікація
- •1.2.2. Пасивні компоненти
- •1.2.3. Активні компоненти – електронні прилади
- •1.3. Типові процеси обробки еіс
- •1.4 Аналіз електронних пристроїв за постійним струмом, в частотній та часовій областях
- •1.5 Відносні та логарифмічні коефіцієнти підсилення
- •1.6.1 Класифікація
- •1.6.2 Подільники напруги
- •1.6.3. Генератори напруги та струму
- •1.6.5. Дослідження диференціюючих rc-схем
- •1.6.6. Дослідження інтегруючих rc-схем
- •1.7. Типові електронні інформаційні системи
- •1.7.1. Електроніка та радіотехніка
- •1.7.2. Вимірювальна система
- •1.7.3. Аналогові та цифрові системи
- •1.8.1. Основні постулати радіоелектроніки
- •1.8.2. Наноелектроніка
- •1.9. Поточний самоконтроль
- •1.9.1. Завдання для дослідження схем в ms
- •1.9.2. Тестові контрольні запитання
- •Частина іі. Активні компоненти реа Розділ 2. Електронно-дірковий перехід – напівпровідникова базова структура твердотілих компонентів реа
- •2.1. Класифікація речовин за провідністю
- •2.2. Дрейфовий та дифузійний струми власних напівпровідників
- •2.3 Домішкові напівпровідники
- •2.4. Визначення та класифікація електричних переходів
- •2.5. Електронно-дірковий перехід в стані рівноваги
- •2.6. Пряме та зворотне вмикання едп
- •2.7. Вольт-амперна характеристика ідеалізованого едп
- •2.8. Ємнісні властивості p-n переходу
- •2.9. Пробій p-n переходу
- •2.10. Перехід метал-напівпровідник
- •2.11. Особливості р-n переходів та їх використання для побудови різноманітних компонентів електронної апаратури
- •2.12. Поточний самоконтроль
- •2.10.1. Тестові контрольні запитання
- •Розділ 3. Напівпровідникові діоди та їх використання
- •3.1. Визначення, структура та класифікація
- •3.2. Вольт-амперна характеристика
- •3.3. Параметри нд
- •3.4. Модель та частотні властивості нд
- •3.5. Основні види пробою нд
- •3.6.Типові функціональні пристрої
- •3.6.1. Випрямлячі
- •3.6.3. Імпульсні діоди
- •3.6.4. Напівпровідникові стабілітрони. Параметричні стабілізатори напруги
- •3.6.5. Обмежувачі амплітуди
- •3.6.6. Варикапи та їх використання
- •3.6.7. Діоди Шотткі
- •3.7 Поточний самоконтроль
- •3.7.2 Контрольні запитання
- •Розділ 4. Біполярні транзистори
- •4.1. Структури, режими та схеми вмикання
- •4.2.Фізичні процеси в бт
- •Повний струм колектора
- •4.3. Статичні характеристики бт
- •4.3.1. Статичні характеристики бт із се
- •4.3.2. Статичні характеристики бт із сб
- •4.4. Температурний дрейф характеристик бт
- •4.5. Підсилення за допомогою бт
- •4.6. Графоаналітичний метод аналізу та розрахунку транзисторних схем
- •Коефіцієнт підсилення за струмом:
- •4.7. Динамічні властивості біполярних транзисторів
- •4.8. Ключовий режим бт
- •4.9. Порівняльний аналіз трьох схем вмикання бт
- •4.10. Власні шуми та шумові параметри транзисторів
- •4.11. Температурний режим та пробій бт
- •4.12. Основні типи біполярних транзисторів
- •4.13. Поточний самоконтроль
- •5. Польові транзистори
- •5.1. Типи польових транзисторів
- •5.2. Польовий транзистор з керувальним p-n‑переходом
- •5.4. Польові транзистори з ізольованими затворами
- •5.6. Ключовий режим мдн-транзистора
- •5.7. Температурні залежності та шуми польових транзисторів
- •5.8. Класифікація та особливості використання польових транзисторів
- •5.9. Порівняння польових та біполярних транзисторів
- •5.10. Поточний самоконтроль
- •5.10.2.Контрольні запитання
- •Розділ 6. Інтегральні мікросхеми
- •6.1. Особливості імс як активних компонентів
- •6.2. Класифікація інтегральних мікросхем
- •6.3.Аналогові інтегральні мікросхеми
- •6.3.1. Основні типи аіс
- •6.3.2. Схеми стабілізації режиму роботи каскаду підсилення.
- •6.3.3. Схеми зсуву рівнів напруг
- •6.4.Однокаскадні багатоцільові підсилювачі
- •6.5.Диференціальні підсилювачі
- •6.6. Операційні підсилювачі
- •6.6.1. Особливості оп
- •Р ис. 6.8. Принципова схема оп
- •6. 6. 2. Інвертувальна схема вмикання оп
- •Напругу на виході визначають напругою на конденсаторі:
- •6.6.4. Імпульсний режим оп
- •6.7. Поточний самоконтроль
- •6.7.2. Контрольні запитання
- •Розділ 7. Оптоелектронні напівпровідникові прилади
- •7.1. Особливості оптоелектроніки
- •7.2. Джерела оптичного випромінювання
- •7.2.1.Люмінесценція
- •7.2.2. Електролюмінесцентні індикатори
- •7.2.3. Випромінювальні діоди
- •7.3. Фотоелектричні напівпровідникові приймачі випромінювання
- •7.3.1. Внутрішній фотоефект
- •7.3.3. Фотодіоди
- •7.3.4. Фототранзистори
- •7.4. Оптрони та оптоелектронні імс
- •7.5. Поточний самоконтроль
- •7.5.1. Завдання для моделювання та дослідження схем в середовищі ms
- •Дослідити формування вихідних сигналів при надходженні інформаційних сигналів від двох джерел.
- •7.5.2.Контрольні запитання
- •Частина ш. Функціональні пристрої реа
- •8.1. Визначення, структурні схеми та класифікація підсилювачів
- •8.2. Основні характеристики та параметри еп
- •Для багато каскадного підсилювача
- •8.3. Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.3.1. Особливості підсилювачів з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.3.2. Дослідження в частотній області.
3.4. Модель та частотні властивості нд
Співвідношення (3.1) – (3.5) та ВАХ виражають зв’язок між струмом і напругою у статичному режимі ( за постійним струмом). Їх можна використовувати для аналізу і розрахунку електричних схем НД, якщо діє змінна напруга невеликої частоти. Проте, якщо частота напруги на діоді висока, потрібно враховувати тривалість процесів накопичення і роззосередження нерівноважного заряду в базі діода і нескомпенсованого об’ємного заряду в його ЕДП. Режим, в якому період зміни напруги стає сумірним з тривалістю цих процесів, називаються динамічним.
Зі збільшенням або зменшенням прикладеної напруги в діоді накопичується або роззосереджується заряд, тобто діод має ємнісні властивості. Ці властивості здебільшого визначаються ємнісними властивостями електричного переходу (2.8.).
У напівпровідникових діодах з p-n‑переходами розрізняють дві складові ємності переходу діода Сj : бар’єрну Сб і дифузійну Сдф. При цьому
Сj = Сб + Сдф . (3.6)
Бар’єрна ємність відображає процеси зменшення – збільшення нескомпенсованого заряду безпосередньо в р-п‑переході, дифузійна – характеризує накопичення нерівноважного заряду в базі. Навіть, якщо прямий струм невеликий, Сдф може досягати значень десятки тисяч пікофарад, що значно перевищує значення Сб (десятки – coтнi пікофарад). Тому у разі прямого зміщення необхідно враховувати лише Сдф, а у разі зворотного – Сдф = 0.
Наявність ємнісних властивостей обумовлює інерційність діода. На дуже високих частотах амплітуди прямого і зворотного струмів робочих сигналів стають сумірними i діод втрачає властивість односторонньої провідності. Якщо НД використовують у радіоелектронних пристроях, в яких важливою є смуга частот (наприклад, у радіоприймачах), то ємнісні властивості визначають граничну частоту – верхнє значення частоти інформаційного сигналу, за якої забезпечуються задані струми або напруги. Цей параметр є важливим для випрямних та високочастотних діодів.
Розглянуті процеси впливають на тривалість перемикання у пристроях імпульсної техніки, в яких імпульсні діоди використовуються як ключі. Такі пристрої досліджуються в часовій області та оцінюються за допомогою перехідних характеристик ( 1.4.).
Перехідними процесами називають процеси встановлення напруг (або струмів) напівпровідникових приладів під впливом імпульсу струму (або напруги). Тривалість перехідних процесів визначає швидкодію імпульсних і цифрових пристроїв.
3.5. Основні види пробою нд
Якщо зворотна напруга діода досягає певного критичного piвня (UBR), струм діода починає різко збільшуватися. Це явище називаютъ пробоєм діода. Воно викликане пробоєм електричного переходу. Напруга, за якої виникає пробій, залежить від типу діода i може мати значення від одиниць до сотень вольтів.
Розрізняють два основні види пробоїв ЕДП: електричний i тепловий. У випадку електричного пpoбoю число ноciїв заряду в переході збільшується під дією сильного електричного поля та ударної ioнiзації атомів кристалічних ґрат, а у разі теплового пробою – під дією термічної ioнiзaції атомів. Пробій НД повністю визначається пробоєм ЕДП, фізичні процеси, які при цьому протікають описані в розділі 2.9.
Електричний пробій не призводить до руйнування структури р‑п‑переходу. Потужність, що виділяється в діоді, підтримується на допустимому piвнi. Діод зберігає працездатність i після пробою. Більше того, для деяких типів діодів (стабілітронів) пробій є основним робочим режимом.
Тепловий пробій діода виникає внаслідок перегріву ЕДП струмом, якщо не забезпечується його стійкий тепловий режим. При цьому виникає надмірний пepeгpiв переходу, ввввідбуваються незворотні зміни його структури, діод виходить з ладу.
Коли у p-n‑перехід вмикають зворотну напругу, через нього проходить зворотний струм IR, і в діоді виділяється зворотна потужність розсіювання PR = UR·IR. Основна частина теплової енергії виділяється біля зони об’ємного заряду p-n‑переходу. Під час проектування та експлуатації напівпровідникових приладів значну увагу приділяють їх тепловому режиму. Аналогічно тому, як температура тіла є найважливішим критерієм стану організму людини, температура структури електричного переходу визначає надійність напівпровідникового приладу: чим вища температура структури, чим відчутніші коливання температури, тим нижча надійність роботи напівпровідникового приладу.
Спроможність напівпровідникового приладу короткочасно або тривало витримувати дію підвищеної температури, а також різкі зміни температури характеризують його теплостійкість. Джерелом тепла в приладах є активний елемент – елемент конструкції, крізь який протікає струм і в якому здебільшого розсіюється електрична енергія. Ця енергія перетворюється в теплову і визначає тепловий режим приладу. Між активним елементом напівпровідникового приладу та рештою об’єму електронного пристрою (навколишнім середовищем) виникає тепловий потік і розвиваються процеси встановлення теплової рівноваги. Це і є теплообмін.
При вирішенні питання доцільності використання НД в радіоелектроннихє пристроях, необхідно співставляти допустимі експлуатаційні параметри з передбаченим тепловим режимом роботи приладу.