- •Частина і. Базові визначення, параметри та характеристики електронних систем
- •Електричні інформаційні сигнали та типові системи їх обробки
- •Частина іі. Активні компоненти електронних систем
- •Електронно-дірковий перехід - базова напівпровідникова структура твердотілих компонентів
- •Напівпровідникові діоди та їх використання
- •Біполярні транзистори
- •Польові транзистори
- •Інтегральні мікросхеми
- •Оптоелектронні напівпровідникові прилади
- •Частина ііі. Функціональні пристрої електронних систем
- •Електронні підсилювачі
- •Генератори незатухаючих електричних коливань та формувачі імпульсів
- •Вторинні джерела живлення
- •Передмова
- •1.2 Компоненти електронних систем
- •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,
- •1.5 Відносні та логарифмічні коефіцієнти підсилення
- •1.6 Типові схемні елементи електронних систем
- •1.6.1 Класифікація
- •1.6.2 Подільники напруги
- •1.6.3 Генератори напруги та струму
- •1.6.4 Моделювання електронних пристроїв
- •1.6.5 Дослідження диференціюючих rc-схем
- •1.6.5.2 Амплітудно-частотна характеристика диференціюючих схем
- •6.6 Дослідження інтегруючих rc-схем
- •1.6.6.2 Амплітудно-частотна характеристика інтегруючих схем
- •1.7 Радіотехніка, електроніка та радіоелектроніка
- •1.8 Аналогові та цифрові системи
- •1.9 Нова філософія сучасної техніки
- •1.10 Початкові засади електроніки та схемотехніки
- •1.11 Поточний самоконтроль
- •1.11.1 Завдання для дослідження схем в ms
- •1.11.2 Контрольні запитання
- •Частина іі. Активні компоненти електронних систем Розділ 2. Електронно-дірковий перехід – базова напівпровідникова структура твердотілих компонентів
- •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 компонентів електронних систем
- •2.12 Поточний самоконтроль
- •2.12.1 Тестові контрольні запитання.
- •Розділ 3. Напівпровідникові діоди та їх використання
- •3.1 Визначення, структура та класифікація
- •3.2 Вольт-амперна характеристика нд
- •3.3 Параметри нд
- •3.4 Електрична модель та частотні властивості нд
- •3.5 Основні види пробою нд
- •3.6 Основні типи діодів та електронні пристрої на їх основі
- •3.6.1 Випрямні діоди та випрямлячі
- •3.6.2 Високочастотні діоди
- •3.6.3 Імпульсні діоди та ключі
- •3.6.4 Напівпровідникові стабілітрони
- •3.6.5 Обмежувачі амплітуди
- •3.6.6 Варикапи та пристрої електронного регулювання частоти
- •3.8 Діоди Шотткі
- •3.8 Поточний самоконтроль
- •3.8.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •3.8.2 Контрольні запитання
- •Розділ 4. Біполярні транзистори
- •4.1 Структури, режими та схеми вмикання
- •4.2 Фізичні процеси в бт
- •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 потужності еіс за допомогою бт
- •4.6 Графоаналітичний метод аналізу та розрахунку
- •4.7 Динамічні властивості бт
- •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 бт
- •4.13 Поточний самоконтроль
- •4.13.1 Завдання для моделювання та дослідження схем
- •4.13.2 Контрольні запитання
- •Розділ 5. Польові транзистори
- •5.1 Типи польових транзисторів
- •5.2 Польовий транзистор з керувальним p-n‑переходом
- •5.3 Підсилювач з автоматичним зміщенням на пт
- •5.4 Польові транзистори з ізольованими затворами
- •5.5 Ключовий режим мдн-транзисторів
- •5.6 Температурні залежності та шуми пт
- •5.7 Класифікація та особливості використання пт
- •5.8 Порівняння польових та біполярних транзисторів
- •5.9 Поточний самоконтроль
- •5.9.2 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 а іс
- •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
- •6.6.2 Інвертувальна схема вмикання оп
- •6.6.3 Неінвертувальна схема вмикання оп
- •6.6.4 Імпульсний режим оп
- •6.7 Поточний самоконтроль
- •6.7.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •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
- •7.3.1 Внутрішній фотоефект
- •7.3.2 Фоторезистори
- •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 ms
- •7.5.2 Контрольні запитання
- •Частина ііі. Функціональні пристрої електронних систем Розділ 8. Електронні підсилювачі
- •8.1 Визначення, структурні схеми
- •8.2 Основні характеристики та параметри еп
- •8.3 Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.3.1 Особливості підсилювачів з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.2.2 Амплітудно-частотна та перехідна характеристики
- •8.3.3 Корекція лінійних та нелінійних спотворень
- •8.4 Зворотний зв`язок та його використання
- •8.4.1 Визначення та класифікація
- •8.4.2 Вплив зворотного зв`язку на основні параметри еп
- •8.4.3 Паразитні зворотні звязки в підсилювачах
- •8.5 Підсилювачі постійного струму
- •8.5.1 Визначення та класифікація
- •8.5.2 Підсилювачі постійного струму з безпосереднім зв`язком
- •8.5.3 Підсилювачі постійного струму
- •8.6 Вибірні (селективні) підсилювачі
- •8.6.1 Визначення та класифікація
- •8.6.2 Резонансні підсилювачі
- •8.6.3 Підсилювачі з частотно–залежним зворотним зв'язком
- •8.7 Підсилювачі потужності
- •8.7.1 Особливості побудови та класифікація
- •8.7.2 Безтрансформаторні підсилювачі потужності
- •8.8 Завдання для самоконтролю
- •8.8.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •8 .8.2 Контрольні запитання
- •Розділ 9. Генератори незатухачих електичних коливань та формувачі імпульсів
- •9.1 Визначення, умови самозбудження
- •9.2 Генератори гармонічних коливань
- •9.2.2 Низькочастотні rс –генератори
- •9.2.3 Стабілізація частоти коливань в автогенераторах
- •9.3 Автоколивальні мультивібратори
- •9.4 Загальмовані мультивібратори
- •9.5 Формувачі лінійно-змінної напруги
- •9.6 Завдання для самоконтролю
- •9.6.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •9.6.2 Контрольні запитання
- •Розділ 10. Вторинні джерела живлення електронних систем
- •10.1 Особливості енергетичної (силової) електроніки
- •10.2 Основні типи випрямлячів
- •10.3 Згладжувальні фільтри
- •10.3.1 Пасивні фільтри
- •10.3.2 Активні фільтри
- •10.4 Стабілізатори напруги
- •10.4.1 Параметричні стабілізатори напруги
- •10.4.2 Компенсаційні стабілізатори напруги
- •10.5 Завдання для самоконтролю
- •10.5.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •10.5.2 Контрольні запинтання
- •Список рекомендованої літератури
5.8 Порівняння польових та біполярних транзисторів
Біполярні та польові транзистори виконують однакові функції: підсилюють потужність (реалізують принцип реле) в лінійних та ключових схемах. Це відбувається за рахунок майже безінерційного керування опором транзисторів в електричному колі, що вмикається у зовнішнє джерело живлення. Водночас слід виділити ряд важливих властивостей ПТ і БТ, які ґрунтуються на різних фізичних процесах, що використовуються для побудови приладів, на різних принципах керування приладами та особливостях експлуатації. Узагальнююче порівняння цих двох типів транзисторів показано у табл. (5.1)
Наведені в табл. (5.1) порівняння показують, що в дискретних електронних пристроях МДН-транзистори мають перевагу перед біполярними, а саме:
– вхідне (керувальне) коло споживає дуже мало енергії, оскільки вхідний опір цих приладів досягає значення близько 1017Ом; підсилення потужності та струму набагато більше, ніж БТ;
– завдяки тому, що керувальне коло ізольоване від вихідного, значно підвищується надійність роботи і завадостійкість схем;
– мають низький рівень власних шумів, оскільки немає інжекції та властивих їй флуктуацій;
– мають більш високу власну швидкодію, оскільки в них немає інерційних процесів накопичування і розосередження носіїв зарядів.
Потужні МДН-транзистори все більше витісняють БТ у пристроях з високою швидкодією та підвищеною надійністю роботи.
Слід також виділити ряд недоліків, властивих МДН-транзисторам. Через відносно великий опір каналу у відкритому стані спад напруги на відкритому МДН-транзисторі (залишкова напруга) помітно більший, ніж спад напруги на БТ у режимі насичення. Крім того, ПТ мають істотно менше значення межової температури структури, яка дорівнює 150 °C (для кремнієвих БТ – 200 °C). Це обмежує використання ПТ у середовищах з температурою понад 100 °C.
Таблиця 5.1. Порівняння біполярних та польових транзисторів
БТ |
ПТ |
Керуються струмом. Керування опором транзистора, тобто вихідним струмом, відбувається змінюванням вхідного струму |
Керуються напругою. Керування вихідним струмом відбувається за допомогою зміни вхідної напруги або електричного поля |
Вхідний опір малий, оскільки вхідним колом є р-п перехід, зміщений у прямому напрямі |
Вхідний опір дуже великий, оскільки вхідне коло ізольоване діелектриком або зворотно зміщеним р-п‑переходом |
Вихідний струм формується основними та неосновними носіями зарядів (зарядами двох знаків), звідки і назва «біполярний транзистор» |
Вхідний струм формується носіями одного знака (або електронами, або дірками), звідки і назва «уніполярний транзистор» |
Відносно невеликий коефіцієнт підсилення за струмом |
Дуже великий коефіцієнт підсилення за струмом |
Потребують спеціальний заходів щодо підвищення завадостійкості |
Висока завадостійкість пристроїв з такими приладами |
Низька теплостійкість: зі збільшенням струму підвищується температура структури, що викликає подальше збільшення струму |
Висока теплостійкість; зростання температури призводить до збільшення опору, струм зменшується |
Висока ймовірність саморозігрівання та вторинного пробою, що звужує область безпечної роботи |
Мала ймовірність теплового саморозігрівання та вторинного пробою, що розширює область безпечної роботи |
Висока чутливість до перенавантажень струмом |
Низька чутливість до перенавантажень струмом |
Для паралельного вмикання необхідні додаткові заходи щодо вирівнювання струмів |
У разі паралельного вмикання струми розподіляються рівномірно без додаткових заходів |
Процеси рекомбінації носіїв у р-п‑переході та базі і регенераційно-комбінаційні процеси зумовлюють низькочастотні шуми |
Малий рівень шумів, особливо на низьких частотах |
Виготовлення ІМС потребують спеціальних методів і технологічних процесів для ізоляції біполярних структур |
Під час виготовлення ІМС на базі МДН-струкур ізоляція елементів створюється без додаткових технологічних процесів |