- •Основные электрофизические явления в полупроводниковых материалах. Общая характеристика и классификация полупроводниковых приборов (ппп) и устройств (ппу) на их базе.
- •Полупроводник n-типа
- •Полупроводник р-типа
- •Электронно-дырочный переход (p - n - переход)
- •Прямое и обратное включение p-n- перехода.
- •Вах p-n- перехода.
- •Полупроводниковые резисторы
- •Полупроводниковые диоды
- •Вольт-амперная выпрямительного диода:
- •Специальные типы диодов
- •Биполярные и полевые транзисторы. Их характеристики и практическое применение.
- •Биполярные транзисторы
- •Режимы работы биполярного транзистора.
- •Схемы включения и основные параметры биполярных транзисторов
- •Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора.
- •Полевые транзисторы.
- •I- линейная область, II- область насыщения, III- область пробоя,
- •Основные параметры полевых транзисторов
- •Ппу – особенности устройства и практического применения. Применение полупроводниковых диодов.
- •Однофазная однополупериодная схема выпрямления
- •Однофазная мостовая схема
- •Сглаживающие фильтры.
- •Применение стабилитронов.
- •Параметрический стабилизатор напряжения
- •Применение полупроводниковых транзисторов.
- •Транзисторный каскад с общим эмиттером.
- •Логические элементы. Логические элементы
- •Шифратор
- •Дешифратор
- •Триггеры.
- •Jk-триггер
- •Т-триггер
- •Применение тиристоров. Управляемый выпрямитель.
Применение стабилитронов.
На основе стабилитрона может быть построена схема простейшего стабилизатора напряжения.
Параметрический стабилизатор напряжения
Служит для стабилизации напряжения и тока на нагрузке. Схема параметрического стабилизатора приведена на рис. 16.
При увеличении входного напряжения от нуля пропорционально возрастает напряжение на нагрузке. Когда входное напряжение достигнет напряжения пробоя стабилитрона, он открывается, и в его цепи появляется ток. Дальнейшее увеличение входного напряжения приведёт лишь к увеличению тока стабилитрона, а напряжение на нём, а, следовательно, и напряжение на нагрузкебудет теперь оставаться почти неизменным, а разница между входным напряжением и выходным будет падать на балластном сопротивлении.
Рис. 16.
Важным параметром стабилизатора напряжения является коэффициент стабилизации КU.
,
где ,- относительные изменения входного и выходного напряжений.
Коэффициент стабилизации можно также определить, зная параметры схемы:
RД. – дифференциальное сопротивление стабилитрона.
Применение полупроводниковых транзисторов.
На базе транзисторов строятся схемы усилительных устройств, схемы логических элементов, составляющих основу устройств цифровой техники, и т.д.
Транзисторный каскад с общим эмиттером.
Биполярные транзисторы чаще всего используются в усилительных каскадах. На рис.17 изображен транзисторный каскад с общим эмиттером.
Режим работы биполярного транзистора в каскаде определяется силой базового тока. Для того чтобы базовый ток был стабилен, база соединяется с источником питания схемы ЕК через высокоомное сопротивление RБ.
ЕК – постоянное напряжение питания транзисторного усилителя. Полярность источника питания усилительного каскада зависит от типа выбранного транзистора.
Rн – сопротивление нагрузочного устройства;
Резистор Rб., обеспечивает требуемую работу транзистора в режиме покоя усилителя, то есть в отсутствие входного сигнала.
Резистор Rк – резистор в цепи отрицательной обратной связи по току коллектора, вместе с Rн определяет величину выходного сигнала, задает линию нагрузки на семействе выходных характеристик транзистора, определяет выбор начальной рабочей точки в режиме покоя, напряжение покоя Uк.э. п и ток покоя Iк. п транзистора.
Разделительный конденсатор Cр. 1 передает на вход усилителя переменную составляющую сигнала от источника uвх., не пропуская постоянный ток от источника питания Ек во входную цепь усилителя. Разделительный конденсатор Cр. 2 передает на выход усилителя переменную составляющую сигнала, не пропуская постоянный ток от источника питания Ек в выходную цепь усилителя, тем самым уменьшается потребление мощности усилителя от источника питания и исключаются искажения сигнала на выходе усилительного каскада. Таким образом, разделительные конденсаторы отделяют усилительный каскад от входной и выходной цепей схемы.
Для определения режима работы транзисторного каскада удобно построить линию нагрузки на характеристиках транзистора.
Данный способ позволяет описать поведение транзистора во всех основных режимах работы, а именно: насыщения, усиления и отсечки.
Режим насыщения транзистора имеет место в случае, когда ток коллектора не управляется током базы. Такая ситуация возникает при условии h21э.IБ >IKH , где IKH - ток насыщения коллектора.
IН.К. = .
В режиме усиления ток коллектора должен быть меньше тока насыщения 1КН. Значение тока коллектора и соответствующее ему напряжение коллектор-эмиттер задает рабочая точка на нагрузочной прямой (например, точка 1).
Значение резистора RК. можно рассчитать:
Значение тока базы:
Сопротивление в цепи базы:
Напряжение UБ.Э. определяется из входной ВАХ транзистора.
В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе RK падения напряжения. Следовательно, напряжение UKЭ максимально и равно напряжению источника питания ЕK. Данный режим соответствует точке 2.
При работе транзисторного каскада в режиме малого сигнала обеспечивается наибольшее усиление входного сигнала при минимальных искажениях. Характерной особенностью данного режима является то, что при всех возможных значениях входного сигнала рабочая точка транзистора не выходит из линейной области.
При поступлении на вход усилителя переменного сигнала uВХ., ток базы транзистора (согласно ВАХ) тоже будет изменяться. Изменение тока базы вызовет изменение коллекторного тока. Последний вызовет изменение выходного напряжения усилителя, причем выходное напряжение будет в КU раз больше входного. То есть произойдет усиление входного сигнала.
КU = ΔUВЫХ/ΔUВХ.
Важной характеристикой усилителя является амплитудно-частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты усиливаемого сигнала.
Величина коэффициента усиления снижается на низких частотах – из-за конденсаторов, входящих в состав схемы; и верхних частотах – из-за частотных свойств транзистора.
Также от частоты зависит и угол сдвига фаз между выходным и входным напряжениями. Такая характеристика называется фазо-частотной.
Полоса пропускания усилителя ΔF = fв.гр – fн.гр.