книги / Электронные приборы
..pdfЮ. Д. ДЕНИСКИН,
А.А. ЖИГАРЕВ, Л. П. СМИРНОВ
ЭЛЕКТРОННЫЕ
ПРИБОРЫ
(ПРОГРАММИРОВАННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ)
Под редакцией проф. Р. А. НИЛЕНДЕРА
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качествеучебного пособия для студентов высших технических учебных заведений
МОСКВА «ЭНЕРГИЯ» 1980
6БК 32.85 ДЭЗ
■УДК"Б21-.382 (075.8)
Рецензент — проф. В. А. Батушев
Денискин Ю. Д. и др.
ДЗЗ Электронные приборы: (Программированное учебное пособие). Учеб, пособие для вузов/Ю. Д. Де нискин, А. А. Жигарев, Л. П. Смирнов; Под ред. Р. А. Нилендера — М.: Энергия, 1980. — 280 с., ил.
В пер. 70 к.
Книга представляет собой программированное учебное пособие, предназначенное для развития навыков самостоятельной работы, конт роля и самоконтроля знаний. В ней рассмотрены физические явлеиия и принципы действия, характеристики н параметры электронных ламп, электронно-лучевых, ионных приборов, транзисторов и других приборов, наиболее широко применяемых в устройствах радиоэлектроники.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов вузов и может быть полезна преподавателям при составлении конт
рольно-тренировочных программ по линейной |
системе для машинного |
|
и безмашннного обучения. |
|
|
30407-282 |
2403000000 |
ББК 32.85 |
203-80. |
6Ф0.3 |
|
д-051 (01)80 |
|
|
© Издательство «Энергия», 1980 г.
Важными моментами в педагогической деятельности являются развитие у учащихся навыков самостоятель ной работы и контроль усвоения полученных знаний. Рационализация контроля знаний является одним из первых этапов на пути развития программированного обучения, которое в последние годы получило широкое применение *.
Первой попыткой создания программированного учебного пособия по курсу «Электронные приборы» яви лась книга Ю. Д. Денискина, А. А. Жигарева и И. Ф. Некрасовой «Сборник вопросов по курсу «Элек тронные приборы» (М.: Энергия, 1972). В этой книге были рассмотрены вопросы, излагаемые в курсах «Элек тронные приборы» и «Электронные и полупровод никовые приборы» для студентов радиотехнических специальностей, а именно: электронные лампы, элек тронно-лучевые, ионные и фотоэлектронные приборы, полупроводниковые диоды и транзисторы. Вопросы сборника послужили основой для составления про грамм по указанным курсам на машинах типа «Экзаме натор МЭИ» при проведении «машинного зачета» по ла бораторному практикуму.
Внастоящее время в связи с совершенствованием учебных планов и программ радиотехнических и элек тронных специальностей назрела необходимость созда ния нового программированного учебного пособия с уче том тех изменений, которые претерпели учебные про граммы.
Впредлагаемой книге значительно расширены главы,
посвященные полупроводниковым приборам, в частности введена отдельная глава «Полевые транзисторы», вклю чены такие разновидности полупроводников диодов, как импульсные, варикапы и детекторные диоды. В то же время главы, посвященные электронным лампам, не сколько сокращены.
Р. А. Нилендер
1 Соколовская Е. М., Зайцев О. С., Дитятьев А. А. Программированные задачи по общей химии. — М.: Изд-во Московского университета, 1977; Дег тярева Л. А. Физика. Задания с альтернативными ответами. — М.:‘ Знание, 1974; Воробьев С. Ф. Методическое пособие по программированному расчету электрических цепей постоянного тока.— Свердловск: Изд. Уральского элект ромеханического института инженеров железнодорожного транспорта, 1973; Основы промышленной электроники. Программированное учебное пособие для неэлектротехнических специальностей/В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский .и др. — М.: Высшая школа, 1971.
Предлагаемое учебное пособие является сборником программированных вопросов по курсу «Электронные приборы». Оно предназначено для самостоятельной ра боты студентов при изучении курса с одновременным слушанием лекций, выполнением лабораторных работ и пользованием обычными учебниками и другими учебны ми пособиями. Пособие содержит достаточное количест во вопросов по всем разделам курса и может служить для самоконтроля усвоения изучаемого материала, а так же для создания программ безмашинного и машинного контроля текущей успеваемости студентов.
Все вопросы пособия составлены по линейной систе ме с применением метода выборочных ответов. К каж дому вопросу предлагается от двух до пяти ответов, только один из них правилен. Использование метода вы борочных ответов характеризуется простотой, удобством сочетания с машинным и безмашинным методами конт роля, благодаря чему он широко используется многими авторами при написании программированных учебных пособий.
Данное пособие, построенное по указанному принци пу, предназначено для самостоятельной работы студен тов. Оно может быть использовано также преподавателя ми при составлении вариантов контрольных программ с иными условиями и численными данными задач или контроле знаний с помощью машин, таких, как «Экза менатор МЭИ», «КИСИ-5», «КИСИ-7» и др.
Главы пособия представляют собой самостоятельное целое, и изучение каждой из них не требует предвари тельного ознакомления с содержанием предыдущих. Для удобства пользования во всех главах книги приняты единые условные обозначения. Каждый параграф посо бия начинается с краткого объяснения теоретических по ложений, на которых базируются вопросы и ответы. В конце каждоговопроса дается ссылка на учебную ли тературу, где может быть получено объяснение правиль ного ответа. Номера правильных ответов приведены в конце пособия. На некоторые вопросы, ответы которых не имеют прямого объяснения в учебной литературе, да ны краткие пояснения.
Следует помнить, что настоящее учебное пособие предназначено в первую очередь для самоконтроля усво
ения изучаемого материала. Поэтому перед использова нием его в этих целях следует предварительно ознако миться с содержанием соответствующих разделов основ ной учебной литературы, перечень которой дан в конце пособия. Кроме того, необходимо обратить внимание на пояснения, которые даны в пособии перед каждым па раграфом, и ознакомиться с принятыми обозначениями, указанными в начале каждой главы.
Правильный ответ на вопрос в значительной мере оп ределяется индивидуальными особенностями каждого студента. Несмотря на это, авторы считают целесообраз ным следующие два подхода к определению правильно го ответа на вопросы: постараться дать собственный от вет на вопрос, а потом сравнить его с ответами, указан ными в пособии, или провести критический анализ имеющихся ответов с целью выбора из них правильного. Правильность выбора ответа проверяется. При невер ном выборе следует обратиться за разъяснениями к ре комендуемой учебной литературе.
Настоящее пособие написано в соответствии с про граммами курса «Электронные приборы» для студентов электронных и радиотехнических специальностей вузов, а также в соответствии с недавно вышедшими учебника ми, выпущенными издательствами «Энергия» и «Выс шая школа» по этому курсу [1, 2]. Основной материал пособия был использован в течение 10 лет кафедрой «Электронные приборы» МЭИ при приеме зачета по ла боратории у студентов.
В написании учебного пособия приняли участие до центы кафедры «Электронные приборы» Московского энергетического института Ю. Д. Денискин (гл. 7, 9 и 10), А. А. Жигарев (гл. 5, 6 и 8) и ст. преподаватель Л. П. Смирнов (гл. 1—4).
Отзывы и замечания по книге просим присылать по адресу: 113114, Москва М-114, Шлюзовая наб., 10, изда тельство «Энергия».
Авторы
ДИОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
/а — анодный ток;
Uа — анодное напряжение;
5 — крутизна анодной характеристики;
Ri — дифференциальное (или внутреннее) сопротивление, RQ — статическое сопротивление;
Ра — мощность, рассеиваемая анодом; Ри — мощность накала; Ра — нагрузка в анодной цепи;
£/к — контактная разность потенциалов; Е — напряженность эл егического поля;
£/Мпн — минимум потенциала; *мин — координата минимума потенциалов;
G — коэффициент |
пропорциональности, зависящий от конструк |
ции лампы; |
— |
Фи — работа выхода катода; Т — температура катода;
k — постоянная Больцмана;
/е — ток эмиссии катода; е — заряд электрона.
1-1. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МЕЖЭЛЕКТРОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ДИОДА
Ниже рассматриваются основные физические явле ния в идеализированной одномерной модели диода, в ко торой пренебрегается неравномерным распределением температуры по поверхности катода и искажениями электрического поля на концах электродов. Количествен ные закономерности в области ограничения анодного то ка пространственным зарядом (ТОПЗ) рассматривают ся для простейшего случая — нулевых начальных скоро стей электронов.
1. Укажите распределение потенциала в диоде для области начального тока. [3, стр. 27]
б
2. Укажите распределение потенциала в Диоде для области ТОПЗ. [1, стр. 27; 3, стр. 27]
3. Укажите распределение потенциала в диоде при начальных скоростях, равных, нулю, и положительном анодном напряжении. [3, стр. 30]
4. На рисунке сплошной линией показано распреде ление потенциала в диоде для области ТОПЗ. Укажите распределение потенциала в том же диоде при увели чении температуры (пунктирная линия). [1, стр. 25; 3, стр. 26]65
5. Как изменятся UMaa и Хм,ш минимума потенциала
укатода при увеличении £/а? [1, стр. 27; 3, стр. 27]
1.t/мин увеличится, Хшш уменьшится.
2.Uмин уменьшится, *мнн уменьшится.
3.t/мин увеличится, хМнн увеличится.
6. Образуется ли у катода минимум потенциала, ес ли начальные скорости электронов равны нулю? [1, стр. 28; 3, стр. 30]
1. Образуется. 2. Образоваться не может.
7.Может ли образоваться минимум потенциала в межэлектродном пространстве при отрицательном зна чении анодного напряжения? [3, стр. 27]
1.Может. 2. Не может.
8.Почему время пролета электронов в диоде цилин дрической конструкции меньше, чем в диоде плоской кон струкции при прочих равных условиях? [3, стр, 35, 39]
1.Пространственный заряд в цилиндрической конструкции слабее влияет на скорость элек тронов.
2.Эффективная поверхность анода диода цилинд рической конструкции больше.
3.Напряженность поля у катода диода цилиндри ческой конструкции больше.
9.Каким уравнением связаны напряжение и ток анод ной цепи диода в режиме ТОПЗ при нулевых скоростях электронов? [1, стр. 30; 3, стр. 33]
1. / |
а |
= GU\/\ |
|
а |
2./ = GU5/2,
аа
3.I = GLW2
аа •
10.Укажите закон изменения анодного тока в на чальной области. [3, стр. 40]
1. W ee kT
'( ин+иъ)
_ ^ а
3. /а = / ве фк .
1-2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ
В данном параграфе (как и в предыдущем) рассмот рение ведется на примере идеализированной модели дио да. При этом под теоретической характеристикой диода понимается характеристика модели диода в пренебре жении начальными скоростями электронов.
1. Укажите теоретическую анодную характеристику диода, при /е= const. [1, стр. 30; 3, стр. 30]
2. Укажите реальную анодную характеристику дио да [1, стр. 31; 3, стр. 56, 65]
1
•3. Укажите зависимость анодного тока диода от на пряжения накала. [1, стр. 31]
4. Укажите рабочую область на вольт-амперной ха рактеристике (ВАХ) диода. [1, стр. 31]
1.ОА — рабочая область.
2.АВ — рабочая область.
5.Укажите семейство анодных характеристик реаль ного диода при различных значениях напряжения нака ла. [1, стр. 31; 3, стр. 65]
6. Укажите формулу для расчета крутизны характе ристики диода. [1, стр. 35; 3, стр. 71]
1. S = — GUT.
2
2. 5 = — GUlJ \
2
3.5 = 42 GU*'
7.Рассчитайте параметры диода S и Ri при анодном
напряжении |
100 В, если поверхность анода Qa= l |
см2, |
|||
а расстояние |
между катодом и |
анодом — 0,1 см. |
[1, |
||
стр. 35; 3, стр. 71] |
|
|
|
|
|
1. 5 = 3,3 мА/В, |
Rt = |
300 Ом. |
|
||
2. 5 = 33 мА/В, |
Ri = |
30 Ом. |
|
||
3. S = 5,25 мА/В, |
|
180 |
Ом. |
|
|
8. Изменится ли крутизна характеристики диода, если уменьшить расстояние между катодом и анодом? [1, стр. 35; 3, стр. 71]
1.Не изменится. 2. Уменьшится. 3. Возрастет.
9.Укажите определение статического сопротивления диода. [1, стр. 36; 3, стр. 77]
1 г, _ Л / а
L Ио~ 1 й '
2.
'а
10. Укажите, какое из сопротивлений диода в задан ной точке характеристики в режиме ТОПЗ больше: пе ременному или постоянному току. [1, стр. 36; 3, стр. 77]
1. RQ= Ri. 2. RQ Ri. |
3. R0<C Ri, |
11. Укажите зависимость |
параметров диода 5 и Ri |
от анодного напряжения. [1, стр. 35; 3, стр. 76] s
/ |
г |