Электротехника и электроника

1)биполярного транзистора pnp-типа;

2)полевого транзистора;

3)тиристора;

4)биполярного транзистора npn-типа.

15. Сколько р-n-переходов в биполярном транзисторе? Укажите правильный ответ.

16.Основным недостатком биполярного транзистора по сравнению с полевым является:

1) высокий коэффициент усиления;

2) низкая температурная стабильность;

3) низкое входное сопротивление;

4) большие габариты.

Укажите правильный ответ.

17.Коэффициенты передачи тока транзистора в схеме

собщей базой обозначим α, в схеме с общим эмиттером-β,

собщим коллектором-γ. Как соотносятся эти величины? Укажите правильный ответ.

18. Выходные вольт-амперные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером – это зависимости:

Укажите правильный ответ.

151

4.1.4. Тиристоры

Тиристор – это полупроводниковый прибор, обладающий двумя состояниями: выключено (сопротивление велико ток мал) и включено (сопротивление мало ток относительно велик). Переход из одного состояния в другое происходит скачком.

Существуют следующие разновидности тиристоров:

–однооперационный тиристор;

–симметричный тиристор (симистор);

–двухоперационный тиристор;

–фототиристор.

Структура тиристоравключает как минимум 3 p-n-перехода.

Структура и включение неуправляемого тиристора (дини-

стора) показаны на рис. 4.30, где R – ограничительное сопротивление. I и III p-n-переходы открыты, а II p-n-переход закрыт.

рис. 4.31, где участок 0–1 соответствует состоянию «выключено»; участок 2–3 – состоянию «включено»; участок 1–2 – переход из состояния «выключено» в состояние «включено». При увеличении напряжения тиристор сначала находится в состоянии «выключено» – средний р-n-переход включен в обратном направлении, сопротивление всей структуры велико, ток мал. При достижении

152

напряжения переключения Uп в закрытом р-n-переходе происходят процессы, внешне напоминающие его пробой, сопротивление среднего р-n-перехода, а следовательно, и всей структуры резко падает, и тиристор переходит в состояние «включено».

Для выключения необходимо снять напряжение. При смене полярности будут закрыты два p-n-перехода, ток через тиристор практически не протекает и эффекта переключения не наблюдается.

Однооперационный управляемый тиристор имеет управ-

ляющий электрод (УЭ). С помощью Iу через УЭ можно включать тиристор. Схема включения однооперационного тиристора представлена на рис. 4.32. Условное обозначение: .

Вольт-амперная характеристика однооперационного тирис-

тора представлена на рис. 4.33. С увеличением Iу напряжение Uп уменьшается. Существует два способа включения одноперационногоуправляемоготиристора:

1)Iу = 0, U > Uп (УЭ не используют);

2)U < Uп, Iy > 0 (тиристор включается с помощью УЭ). Способвыключенияодин– снятиепитающегонапряженияU.

153

Применение тиристора в управляемом выпрямителе Управляемым называется выпрямитель, у которого можно

регулировать Uвых, т.е. Uвых = f (α ), где α – управляющий параметр. Рассмотрим схему однополупериодного управляемого вы-

прямителя (рис. 4.34). Блок управления (БУ) предназначен для подачи управляющих импульсов на управляющий электрод – тиристор открывается при подаче импульса от блока управления.

Работа выпрямителя иллюстрируется временной диаграммой (рис. 4.35.). До подачи управляющего импульса Iупр тиристор закрыт. После подачи Iупр тиристор открывается и остается открытым до момента прохождения синусоиды через ноль.

Изменяя время подачи управляющего импульса, мы изменяем время открытого состояния тиристора, за счет чего изменяется величина среднего выпрямленного напряжения Uвых сред. Чем больше α , тем меньше Uвых сред.

154

Симметричный тиристор. Структура и ВАХ симмет-

ричного тиристора представлены на рис. 4.36, а и б соответственно. Симметричная вольт-амперная характеристика создается за счет наличия двух параллельных структур с разным чередованием слоев. Условное обозначение: .

При одной полярности напряжения работает одна структура. При противоположной полярности – другая.

Рис. 4.36. Структура (а) и ВАХ (б) симметричного тиристора

Двухоперационный тиристор. С помощью управляющего электрода можно включать и выключать тиристор (рис. 4.37).

Фототиристор. В фототиристоре (рис. 4.38) роль импульса тока управляющего электрода играет импульс света. Импульс света воздействует на закрытый p-n-переход.

155

4.1.5. Оптрон

Оптрон– этоприбор, состоящийизтрехэлементов(рис. 4.39): 1) элемент, преобразующий электрический сигнал в световой (например, светодиод); 2) оптический канал, соединяющий первый и третий элементы; 3) элемент, преобразующий

свет в электрический сигнал (например, фотодиод). Преимущества оптрона:

полная электрическая развязка между первым и вторым эле-

Рис. 4.39. Блок-схема оптрона ментами и отсутствие элек- тромагнитного излучения при

передаче информации через световой сигнал. Недостаток: низ-

кий КПД (<10 %).

Условное обозначение оптопары светодиод – фотодиод:

4.1.6. Интегральные микросхемы (ИМС)

Интегральные микросхемы классификацируют: 1) по технологии изготовления:

–гибридные;

–полупроводниковые.

Гибридная ИМС состоит из диэлектрической подложки с напыленными фотоспособом соединительными дорожками и резисторами и навесных, бескорпусных элементов (диодов, транзисторов). Это микросхемы малой степени интеграции. В полупроводниковых ИМС имеется один кристалл полупроводника, разные части которого выполняют различные функции. В них можно достичьболеевысокой степени интеграции;

2) по степени интеграции:

–ИМС малой степени интеграции (до 30 элементов);

–ИМС средней степени интеграции (30…150 элементов);

–ИМСбольшойстепени интеграции (более 150 элементов);

156

–ИМС сверхбольшой степени интеграции (более 1000 элементов);

3) по назначению:

–аналоговые;

–цифровые.

Достоинства ИМС: высокая надежность, малые габариты (1 см3 ≈ до 106 элементов), малое потребление энергии.

Недостаток – малая выходная мощность.

Пример обозначений ИМС. В качестве примера рассмотрим ИМС «К 140 УД7»:

К-ИМС – для широкого пользования; 140 – номер серии; первая цифра в номере серии – при-

знак того, какая ИМС:

1, 3, 5 – полупроводниковая, 2 – гибридная; УД – аббревиатура «запечатанного» устройства – усили-

тель дифференциальный; 7 – номер разработки.

Тесты по теме «Тиристоры и ИМС»

1.Когда происходит запирание однооперационного тиристора в схеме управляемого выпрямителя, представленного на рис. 4.34? Укажите правильный ответ.

1) при подаче сигнала на управляющий электрод;

2) при прохождении синусоиды выпрямляемого напряжения через ноль;

3) при изменении полярности сигнала, подаваемого на управляющий электрод;

4) тиристор никогда не запирается.

2.Чем управляемый выпрямитель отличается от неуправляемого? Укажите правильный ответ.

1.В управляемом выпрямителе есть возможность изменять выходное напряжение при неизменном входном напряжении, а в неуправляемом – нет.

157

2.В управляемом выпрямителе есть возможность управлять величиной входного напряжения при неизменном выходномнапряжении, ав неуправляемом– нет.

3.В управляемом выпрямителе используются выпрямительные диоды, а в неуправляемом – тиристоры.

3. Какие из приборов, условные обозначения которых приведены на рисунках, не являются тиристорами? Укажите правильный ответ.

4.Что такое «напряжение переключения» тиристора? Укажите правильный ответ.

1) напряжение, при котором тиристор переходит из состояния «выключено» в состояние «включено»;

2) напряжение, прикоторомзапираютсявсеp-n-переходы; 3) напряжение, при котором крайние p-n-переходы запи-

раются, асредний открывается.

5.Как можно перевести однооперационный тиристор из состояния «включено» в состояние «выключено»? Укажите правильный ответ.

1) выключить напряжение питания между анодом и катодом;

2) подать импульс света;

3) подать электрический импульс на управляющий электрод.

6.Как называются тиристоры, приведенные на рисунках? Укажите правильный ответ.

158

1.Входныесопротивленияобоихтранзистороводинаковы.

2.Входное сопротивление полевого транзистора больше, чем биполярного.

3.Входное сопротивление биполярного транзистора больше, чем полевого.

10.Микросхема марки К155ЛА5 – это

1) гибридная микросхема;

2) полупроводниковая микросхема;

3) микросхема серии 140.

Укажите правильный ответ.

11.Какой из перечисленных приборов содержат три p-n-перехода? Укажите правильный ответ.

1) биполярный транзистор; 2) светодиод; 3) варикап;

4)однооперационный тиристор.

4.2.УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

4.2.1. Усилители

Усилителем называется устройство, предназначенное для усиления слабых электрических сигналов за счет энергии источника питания.

Основными параметрами усилителя являются:

= UвыхIвых = KU KI причём KP > 1 в любом усилителе.

UвхIвх

160