МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ГОРПИНИЧ А.В., ПИВЕНЬ А.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

по курсам

«ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»

и

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

для студентов дневной и заочной форм обучения по специальностям

8.090603 – электротехнические системы электропотребления,

8.090406 – промышленная теплотехника,

8.090510 – теплоэнергетика

Утверждено на заседании

кафедры электроснабжения

промышленных предприятий

Протокол № 6 от 3 января 2007 г.

Мариуполь 2007 г.

УДК 621.37/39 (075)

Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе по курсам «Промышленная электроника» и «Электротехника и электроника» для студентов дневной и заочной форм обучения по специальностям 8.090603 – электротехнические системы электропотребления, 8.090406 – промышленная теплотехника, 8.090510 – теплоэнергетика/ Составили: А.В. Горпинич, А.А. Пивень. – Мариуполь: ПГТУ, 2007. – 32 с.

Составили: канд. техн. наук, доц. Ответственный за выпуск зам. зав. каф. ЭПП, докт. техн. наук, проф. Рецензент канд. техн. наук, доц.

Горпинич А.В. Пивень А.А. Саенко Ю.Л. Гаврилов Ф.А.

1. Классификация и система обозначений полупроводниковых приборов

Бурное развитие электронной техники привело к необходимости достаточно часто менять систему обозначений, так как появлялись новые приборы, которых не могли предусмотреть на более ранних этапах развития. Так, начиная с 1973 года, вновь разрабатываемым приборам присваиваются обозначения в соответствии с ГОСТ 10862-72. Обозначения состоят из четырех элементов.

Первый элемент - буква или цифра, обозначает материал:

Г или 1 - германий или его соединения;

К или 2 - кремний или его соединения;

А или 3 - соединения галлия.

Второй элемент - буква, указывающая класс прибора:

Т - транзисторы биполярные;	Н - тиристоры диодные;
П - транзисторы полевые;	У - тиристоры триодные;
Д - диоды;	Л - излучатели;
Ц - выпрямительные столбы и блоки;	Г - генераторы шума;
А - диоды СВЧ;	Б - диоды Ганна;
В - варикапы;	К - стабилизаторы тока;
И - диоды туннельные и обращенные;	С - стабилитроны и стабисторы.

Третий элемент - число, указывающее назначение и качественные свойства приборов, а также порядковый номер разработки в соответствии с нижеприведенной таблицей.

Транзисторы биполярные и полевые

Мощность	Частота	Диапазон кода
		Начало	Конец
Малая	Низкая	101	199
	Средняя	201	299
	Высокая	301	399
Средняя	Низкая	401	499
	Средняя	501	599
	Высокая	601	699
Большая	Низкая	701	799
	Средняя	801	899
	Высокая	901	999

Диоды

Назначение	Частота,	Диапазон кода
	ток	Начало	Конец
	Малой мощности, I  0,3 A	101	199
Выпрямительные	Средней мощности, 0,3 < I  10 A	201	299
	Универсальные (f = 1 ГГц)	401	499
	 восст > 150 нс	501	599
	30 <  восст  150 нс	601	699
Импульсные	5 <  восст  30 нс	701	799
	1 <  восст  5 нс	801	899
	 восст  1 нс	901	999

Четвертый элемент - буква, указывающая разновидность типа из данной группы приборов (деление на параметрические группы).

2. РАСЧЕТ ПРОСТЕЙШИХ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ

Рассмотрим простейшую цепь с нелинейным элементом (рис. 2.1). Такими элементами в электронике являются: диоды, стабилитроны, транзисторы и др. В приведенной схеме изображен диод, который является наиболее простым среди полупроводниковых приборов.

Так как элементы схемы включены последовательно и через них протекает ток , состояние цепи описывается уравнением:

,

(2.1)

где – линейный элемент;

– нелинейный элемент.

Рис.2.1 – Схема простейшей нелинейной цепи	Рис.2.2 – Вольт-амперная характеристика диода: 1 – ВАХ идеального диода; 2 – ВАХ реального диода.

Рассмотрим вольт-амперную характеристику (ВАХ) диода. Работа диода заключается в том, что он в прямом направлении пропускает ток (его проходное сопротивление приближается к нулю), а в обратном – не пропускает (проходное сопротивление стремится к бесконечности). Такой диод был бы идеальным прибором и его ВАХ имела бы вид, изображенный на рис. 2.2, поз. 1. Но таких полупроводников в природе не существует. Реально существующие полупроводники имеют ВАХ, представленную на том же рисунке – поз. 2.

При подаче на анод диода положительного потенциала появляется прямой ток, величина которого зависит от величины приложенного напряжения. Эта зависимость нелинейная и уже при 500-800 мВ ток достигает величины, максимально допустимой для конкретной модели диода. Превышение этой величины может привести к выходу диода из строя из-за перегрева электронно-дырочного перехода.

При подаче на анод отрицательного напряжения появляется так называемый ток утечки (обратный ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда), изображенный на ВАХ ветвью в III квадранте. Ток утечки обозначается (его называют еще тепловым током или током термогенерации). Ток утечки растет очень медленно, и на всем протяжении остается примерно одинаковым. При достижении какой-то критической величины (оговаривается для каждой модели отдельно) ток утечки резко увеличивается и наступает пробой диода напряжением, что бесповоротно выводит прибор из строя. Эта граница очень важна, так как именно допустимое обратное напряжение указывает, на каком напряжении может использоваться данный прибор.

Напряжения на элементах цепи можно определить следующим образом. Напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему току и описывается произведением . Существует так называемая модель Эберса-Молла, которая описывает напряжение на диоде:

,

(2.2)

где – коэффициент, зависящий от материала диода ( = 2÷3);

температурный (тепловой) потенциал;

– протекающий через диод ток;

– обратный ток диода.

,

(2.3)

где Дж/К – постоянная Больцмана;

– абсолютная температура, К;

Кл – заряд электрона.

При К температурный потенциал равен В.

Подставляя в формулу (2.1) выражение (2.2), получаем:

,

(2.4)

Расчет такой цепи может быть выполнен двумя способами: графическим методом и методом итераций.