Основные электронные приборы, используемые в
качестве АЭ
В качестве активных элементов (АЭ) могут использоваться электровакуумные и полупроводниковые приборы.
Полупроводниковые приборы
Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность.
Классификация транзисторов.
•По типу проводимости (только биполярные транзисторы): с прямой (p-n-p) или с обратной (n-p-n) проводимостью;
•По принципу действия - биполярные и полевые (униполярные);
•По частотным свойствам: НЧ (<3 МГц); СрЧ (3÷30 МГц); ВЧ и СВЧ (>30 МГц);
•По материалу полупроводника – германиевые или кремниевые;
•По мощности: маломощные (<0,3 Вт), средней мощности (0,3÷3Вт), мощные (>3 Вт).
Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток
создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного |
|
электрического поля, а управление этим током осуществляется поперечным |
|
электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к |
|
управляющему электроду. |
1 |
|
Электровакуумные приборы
Электровакуумными приборами (ЭВП) называются электронные приборы, принцип действия которых основан на движении электронов в вакууме при работе в управляемом электрическом поле, а также и ионные (газоразрядные), для которых характерен электрический разряд в газе (или парах).
Действие электровакуумных приборов основано на явлении термоэлектронной эмиссии свободных электронов из катода.
Вакуумный
диод
Iа=k Uа3/2
Анодные характеристики диода
2
триод
Основным параметры ламп:
•Крутизна характеристики S= ia/ uс
при ua=const
•Внутреннее сопротивление Ri= ua/ ia
при uс=const.
•Коэффициент усиления
ua / uc=- ua /Ec0
при ia=const (Ec0=ua / )
•Проницаемость D=1/ Для
S= ia/ uс
Сеточные характеристики триода
S= ia/ uс
Анодные характеристики |
|
триода |
3 |
Электровакуумные приборы классифицируют по признакам:
-назначение и область применения,
-число электродов,
-частотный диапазон работы,
-тип катода (прямого или косвенного накала),
-конструкции и материала баллона,
-системы охлаждения,
-метод управления электронным потоком,
-мощность.
Электровакуумными приборами являются также клистроны, лампы бегущей волны, магнетроны и другие приборы, работа которых основана на взаимодействии потока электронов с переменным ВЧ или магнитным полем.
* Москатов Е. А. Электронная техника. – Таганрог, 2004. – 121 стр.
http://www.moskatov.narod.ru/index.html
4
Статические характеристики АЭ и их аппроксимация
Для расчета режима работы АЭ нужно по заданным uВХ(t), uВЫХ(t) находить токи
iВХ(t), iВЫХ(t) и их гармонические составляющие IВХn, IВЫХn.
На низких рабочих частотах зависимости iВХ, iВЫХ от uВХ, uВЫХ можно считать алгебраическими, а АЭ – безынерционными и для расчета достаточно знать статические характеристики (СХ) iВХ(uВХ, uВЫХ), iВЫХ(uВХ, uВЫХ).
СХ, таблицы постоянных параметров для одного из режимов и предельно допустимые параметры (токи, напряжения, рассеиваемые мощности) АЭ приводятся в справочниках.
Различают три вида СХ: входные, выходные и проходные.
Квходным относятся: для ламп – СХ тока управляющей сетки iС=f(eC); для биполярных транзисторов–СХ тока базы iБ = f(eБ).
Квыходным относятся: для ламп – СХ тока анода iА=f(eA); для транзисторов – СХ коллекторного тока iК=f(еК).
Кпроходным СХ относятся: для ламп – зависимости iA=f(eC), а для транзисторов – iК=f(iБ).
Входные характеристики часто размещают совместно с проходными и выходными характеристиками.
5
Рассмотрим особенности характеристик отдельных ЭП, включенных по схемам
с общим катодом, эмиттером или истоком .
iК iБ 
|
КЭ |
Б |
e |
e
Схема для снятия статических характеристик
транзистора |
|
|
при eКЭ = |
|
|
входные СХ iБ = f(eБ) |
|
|
|||
const |
|
|
при eКЭ = |
||
проходные СХ iК=f(eБ) |
|||||
const выходные СХ i |
=f(е |
КЭ |
) при i |
Б |
= |
К |
|
|
|
||
const
6
iK |
IV |
III |
iБ |
|
|
|
iБ |
iБ |
|
|
|
3 |
iБIII |
iБII |
|
iБ |
|
2 |
iБII iБI |
|
4 |
|
|
iБ |
|
||||
|
|
I |
|
iБ |
0 |
|
iБ |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
eK |
|
|
a |
|
|
|
|
3 – область насыщения;
4 –область пробоя
iKБ,i |
|
eK eK |
e |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
K |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
eK 0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
e |
} |
iБ |
||
|
|||||
|
|||||
|
|||||
|
|||||
|
|||||
|
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
eK eK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 E |
e |
Б |
Б |
б
1 – область отсечки;
2 – активная область
Статические характеристики биполярного транзистора
1. Биполярные транзисторы (БТ): выходные СХ iК=f (еК) значениях тока iК почти горизонтальны. Веерообразность появляется при малых значениях еК и больших значениях iК.
Входные и проходные характеристики iБ=f(eБ) и iк=f(eБ)
(«правые»), похожи и различаются только крутизной.
Е‘ = (0,6-0,7) В – кремниевые; Е‘ = 0,3В – германиевые БТ.
при малых и средних этих характеристик
начинаются при еБ=Е'
7
|
|
Устройство полевых транзисторов и их |
|||||||||||
n-типа |
p-типа |
проходные статические характеристики |
|||||||||||
|
n-канал p-канал |
||||||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(изолированный
затвор)
«левые» |
«правые» |
|
полевые транзисторы с |
МОП – транзисторы со |
Транзисторы с индуци- |
|
встроенным каналом |
рованным каналом |
||
управляющим p-n переходом |
|||
обедненного типа |
8 |
||
|
|||
|
обогащенного типа |
||
|
|
. |
*
Статические характеристики полевого транзистора типа КП-904
2. Полевые транзисторы (ПТ): выходные СХ транзисторов очень похожи на СХ ламп тетродов. Проходные СХ почти линейны в большом диапазоне напряжений на затворе еЗИ (есть «левые» (n-канальные ПТ с p-n - переходом) и «правые»
(обогащенные n-канальные МОП-транзисторы)).
* КЛ, СН, БН – области квазилинейная, среднелинейная и с большой нелинейностью области СХ
9
Статические характеристики генераторного триода типа ГУ-66А а) –выходные; б) – проходные и входные
3. Т р и о д ы: выходные СХ iА=f(eA) крутые, а проходные СХ iА=f(eC), снятые при разных еА, имеют почти одинаковую форму, но начинаются при разных еС. Смещение этих характеристик при изменении еA объясняется большой проницаемостью
управляющей сетки.
Характеристики iС начинаются при еС>0. В анодной системе координат
характеристики iС=f(eA) почти линейны при больших значениях еА и резко изгибаются
вверх при значениях еA, соизмеримых с еС.
10