УДК 621. 38/39.

Петрович В.П. Физические основы электроники. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ. 2000. – 152 с.

Учебное пособие «Физические основы электроники» предназначено для студентов направления 55.13.00 «Электротехника, электромеханика и электро-технологии». Основные разделы курса посвящены изу-чению физических процессов в современных полупро-водниковых приборах, причем, основной упор делается на изучение элементов силовой электроники, а также особенностей их работы в преобразовательных устрой-ствах средней и большой мощности. Большой объем материала посвящен вопросам практического примене-ния силовых полупроводниковых приборов в различных устройствах, входящих в состав современных систем электромеханики.

Учебное пособие подготовлено на кафедре «Электрооборудование и электротехника» ТПУ.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета.

Рецензенты:

Лукутин Б.В. – зав. кафедрой электроснабжения промпредприятий Томского поли-технического университета, профессор, доктор технических наук.

Целебровский И.В. – зав. отделом НИИ автоматики и электромеханики г. Томска, кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

Темплан 2000

©Томский политехнический университет, 2000

2

Введение.

Электроника представляет собой обширную область техники, базирующуюся на изучении физических явлений в полупроводниках, диэлектриках, вакууме, газе, плазме и т.д. для создания на их основе разнообразных изделий с электронными компонентами. Электроника прочно вошла в самые различные сферы нашей деятельности; область применения различных электронных устройств просто огромна: от наручных электронных часов до телевизора и радио-приемника; от электронного зажигания в автомобилях до сложнейших автоматических технологических линии; от бытовых нагревательных приборов (микроволновые печи) до сверхмощных компьютеров. Особую роль электроника играет в современных системах электромеханики, где основным составным элементом является электрическая машина. Непрерывное развитие теории электрических машин, технологии их производства, электротехнического материаловедения позволило достичь такого уровня, когда уже трудно рассчитывать на получение принципиально новых электромеханических характеристик или принципиально новых свойств электрической машины. Безусловно, электрические машины будут совершенствоваться и в дальнейшем, но при этом их принципиальные особенности останутся такими же, как и на заре электротехники. Только синтез электрических машин и устройств силовой электроники позволяет придать принципиально новые свойства всей электромеханической системе, поднять ее на качественно новый уровень. В качестве примера можно привести бесконтактную электрическую машину постоянного тока (БМПТ), в которой традиционный ще- точно-коллекторный узел со скользящим контактом, являющийся наиболее уязвимым звеном в конструкции электрической машины, заменен специальным бесконтактным электронным коммутатором, что позволило расширить область применения таких машин и существенно улучшить их эксплутационные показатели. Другим примером может служить электромеханическая система на основе трехфазного асинхронного электродвигателя, включающего в себя еще и силовой электронный преобразователь, обеспечивающий изменение частоты питающего напряжения электродвигателя, а следовательно,

иего скорость вращения, в заданном диапазоне.

Спомощью специальных электронных устройств можно придать электродвигателям любые желаемые характеристики, обеспечить наиболее благоприятное протекание переходных процессов, преобразовать электрическую энергию из одного вида в другой и решать целый ряд других задач, которые другими способами либо вообще не решаются, либо решаются со значительно большими затратами. Поскольку данное учебное пособие предназначено,

восновном , для студентов направления 55.13.00 (Электротехника, электромеханика и электротехнологии), то основное внимание будет уделено электронным и полупроводниковым приборам большой мощности, применяемых

вустройствах силовой электроники и систем электромеханики.

3