- •Электроника
- •Содержание
- •Раздел 1. Элементы электронной техники
- •Раздел 2.Истчники электропитания
- •Раздел3. Аналоговые интегральные микросхемы
- •Раздел 4. Цифровые интегральные микросхемы
- •Раздел 5. Фотоэлектрические приборы
- •Раздел 6. Аналого-цифровые функциональные устройства
- •Раздел 7. Микроконтроллеры
- •Раздел 1
- •Пассивные элементы электрических цепей
- •1.1 Резисторы
- •1.2 Конденсаторы
- •1.3 Индуктивности
- •1.4 Трансформаторы
- •2. Диоды
- •2.1 Принцип работы диода
- •Вольт-амперная характеристика диода
- •2.2 Выпрямительные диоды
- •2.3 Высокочастотные диоды
- •2.4 Импульсные диоды
- •2.5 Стабилитроны и стабисторы
- •3. Биполярные транзисторы
- •3.1Общие принципы
- •3.2 Основные параметры транзисторов
- •3.3 Схемы включения транзисторов
- •3.4 Ключевой режим работы транзистора
- •3.5 Усилительный режим работы транзистора
- •3.5 Способы задания рабочей точки по постоянному току в усилительном режиме
- •3.6 Схема включения транзистора с общим коллектором
- •4. Полевые (униполярные) транзисторы
- •4.1 Полевой транзистор с p-n переходом
- •Входные и выходные характеристики полевого транзистора с p-n переходом и каналом n-типа
- •4.2 Полевые транзисторы с встроенным каналом
- •Входные и выходные характеристики моп - транзистора с встроенным каналом n -типа (кп 305)
- •4.3 Полевые транзисторы с индуцированным каналом
- •Крутизна
- •Особенности полевых моп транзисторов
- •Режимы работы каналов и полярности электродных напряжений полевых транзисторов
- •5. Генераторы электрических сигналов
- •5.1 Принципы построения генераторов.
- •5.3 Генераторы импульсов на логических элементах ттл и таймере 555 (кр1006ви).
- •6. Силовые полупроводниковые приборы
- •6.2 Тиристор.
- •6.3 Симисторы
- •6.4 Igbt транзистор
- •Раздел 2
- •7.1 Однофазный мостовой выпрямитель
- •7.2Стабилизаторы напряжения
- •7.2.1 Параметрические стабилизаторы напряжения
- •Раздел 4
- •8. Аналоговые микросхемы.
- •8.1 Свойства оу
- •Практическая трактовка свойств оу
- •8.2 Основы схемотехники оу
- •Входной дифференциальный каскад
- •Современный входной дифференциальный каскад
- •8.3 Параметры операционных усилителей
- •8.4 Принцип отрицательной обратной связи
- •8.5 Основные схемы включения оу. Инвертирующее включение
- •Применение инвертирующего усилителя в качестве интегратора
- •Неинвертирующее включение
- •Ограничитель сигнала
- •8.6 Компараторы
- •8.7 Триггер Шмитта
- •8.8 Схема мультивибратора
- •8.9 Активные фильтры
- •9.2 Обозначение и типы комбинационных логических микросхем
- •9.3 Структура ттл логических микросхем
- •Основные параметры логических ттл элементов
- •9.4 Микросхемы последовательного тип
- •9.4.1 Интегральные триггеры
- •9.4.2 Rs асинхронный триггер
- •9.4.3 Асинхронный d - триггер
- •9.4.4 Синхронный d - триггер со статическим управлением
- •9.4.5 Синхронный d -триггер с динамическим управлением
- •9.4.6 Синхронный jk - триггер
- •9.4. 8. Вспомогательные схемы для триггеров
- •9.4.9 Формирователь импульса
- •Мультиплексоры и демультиплексоры
- •Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов
- •Счётчики импульсов
- •Раздел 5 Фотоэлектронные приборы
- •Отоэлектрические приборы.
- •10.1 Понятия о оптоэлектронных приборах
- •10.2 Элементы оптоэлектроники.
- •Раздел 6
- •11. Аналого-цифровые преобразователи
- •Основные характеристики интегрирующих ацп
- •12. Цифро-аналоговые преобразователи
- •Характеристики интегральных микросхем цап
- •Раздел 7
- •13. Микропроцессоры
- •13.1 Cisc--процессоры
- •13.2 Risc—процессоры
- •14. Компьютерное моделирование электронных устройств
- •15. Используемая литература
6.4 Igbt транзистор
Структура транзистора IGBT аналогична структуре MOSFET, но дополнена еще одним p-n-переходом, благодаря которому в схеме замещения (рис.64 ) появляется еще один p-n-p-транзистор T2.
Ic=Iэ(1--1--2).
Поскольку ток стока IC MJSFET можно определить через крутизну S и напряжение UЗ на затворе IЭ=SUЭ, определим ток IGBT транзистора
-(1+2)]
— эквивалентная крутизна биполярнозатв
Рис. 64
Очевидно, что при 1 + 2 l эквивалентная крутизна значительно превышает крутизну IGBT. Регулировать значения 1, и 2 можно изменением сопротивлений R1 и R2 при изготовлении транзистора. На рис. приведены вольт-амперные характеристики IGBT транзистора, которые показывают значительное увеличение крутизны по сравнению с MOSFET. Так, например, для транзистора BUP 402 получено значение крутизны 15 А/В.
Другим достоинством IGBT транзисторов является значительное снижение последовательного сопротивления и, следовательно, снижение падения напряжения на замкнутом ключе. Последнее объясняется тем, что последовательное сопротивление канала R2 шунтируется двумя насыщенными транзисторами T и Т2, включенными последовательно.
Условное схематическое изображение IGBT приведено на рис. 6.13. Это обозначение подчеркивает его гибридность тем, что изолированный затвор изображается как в MOSFET, а электроды коллектора и эмиттера изображаются как у биполярного транзистора.
Область безопасной работы IGBT подобна MOSFET, т. е. в ней отсутствует участок вторичного пробоя, характерный для биполярных транзисторов. На рис. 6.13 б приведена область надежной (безотказной) работы (ОБР) транзистора типа IGBT с максимальным рабочим напряжением 1200 В при длительности импульса 10 мкс. Поскольку в основу транзисторов типа IGBT положены MOSFET с индуцированным каналом, то напряжение, подаваемое на затвор, должно быть больше порогового напряжения, которое имеет значение 5... 6 В.
Быстродействие IGBT несколько ниже быстродействия полевых транзисторов, но значительно выше быстродействия биполярных транзисторов. Исследования показали, что для большинства транзисторов типа IGBT времена включения и выключения не превышают 0,5…1,0 мкс.
.
Рис. 65
Раздел 2
Источники электропитания
7. Источники питания
Первый функциональный узел источника питания – это выпрямитель:устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток. Необходимость в подобном преобразовании возникает, когда питание потребителя осуществляется постоянным током, а источником электрической энергии является источник переменного тока, например промышленная сеть [4].
Выпрямители с потребляемой нагрузкой мощностью до нескольких сотен ватт относят к классумаломощныхвыпрямителей. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных систем и устройств промышленной электроники, решающих задачи управления, регулирования, переработки, отображения информации и т. д. При указанной мощности нагрузки задачу преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный ток решают с помощьюоднофазных выпрямителей, питающихся от однофазной сети переменного тока.
Первый функциональный узел источника питания – это выпрямитель:устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток. Необходимость в подобном преобразовании возникает, когда питание потребителя осуществляется постоянным током, а источником электрической энергии является источник переменного тока, например промышленная сеть [4].
Выпрямители с потребляемой нагрузкой мощностью до нескольких сотен ватт относят к классу маломощныхвыпрямителей. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных систем и устройств промышленной электроники, решающих задачи управления, регулирования, переработки, отображения информации и т. д. При указанной мощности нагрузки задачу преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный ток решают с помощьюоднофазных выпрямителей, питающихся от однофазной сети переменного тока. Структурная схема однофазного выпрямителя показана на рис.66. Трансформатор на входе диодной схемы выполняет вспомогательную роль. Его функция сводится к повышению или понижению вторичного напряженияu2при заданном первичном напряженииu1.
Рис.66 – Структура маломощного источника питания
Имеются схемы выпрямителей, в которых трансформатор является их неотъемлемой частью, например схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора.Мостовая схемавыпрямления нашла наибольшее применение в маломощных выпрямителях однофазного тока. Принцип выпрямления основывается на получении с помощью диодной схемы из двуполярной синусоидальной кривой напряженияu2(wt)однополярных полуволн напряжения наud(wt)(рис. 67). Напряжениеud(wt)характеризует кривую выпрямленного напряжения выпрямителя. Ее постоянная составляющаяUdопределяет среднее значение выпрямленного напряжения.
Рис. 67 – Временные диаграммы выпрямления
Кривая выпрямленного напряжения помимо постоянной составляющейсодержитпеременную(пульсирующую)составляющую, которая определяется разностью напряженийud(wt) – Ud. Наличие переменной составляющей в подавляющем большинстве случаев является нежелательным. Поэтому осуществляют фильтрацию выпрямленного напряжения путем подключения к выходу выпрямителя сглаживающих фильтров (рис. 67).
Сглаживающие фильтрывыполняют на основереактивных элементов– дросселей и конденсаторов, которые оказывают соответственно большое и малое сопротивления переменному току и, наоборот – постоянному току. Сглаживающий дроссель включают последовательно с нагрузкой, а конденсатор – параллельно ей.
Наличие сглаживающего фильтра оказывает значительное влияние на режим работы выпрямителя и его элементов. Существенным при этом является характер входной цепи сглаживающего фильтра, определяющий совместно с внешней нагрузкой вид нагрузки выпрямителя. Нагрузка выпрямителя носит активно-индуктивный характер, а для фильтра в виде ёмкости – активно-ёмкостный характер.
Путем выбора параметров фильтра получают постоянное напряжение, удовлетворяющее нагрузку в отношении пульсаций. Наличие сглаживающего фильтра оказывает значительное влияние на режим работы выпрямителя и его элементов. Существенным при этом является характер входной цепи сглаживающего фильтра, определяющий совместно с внешней нагрузкой вид нагрузки выпрямителя. Так для сглаживающих фильтров, выполненных по схемам на пассивных компонентах, кроме одиночной ёмкости, нагрузка выпрямителя носит активно-индуктивный характер, а для сглаживающего фильтра в виде ёмкости – активно-ёмкостный характер.
Между сглаживающим фильтром и нагрузкой может быть стабилизатор напряжения , обеспечивающий поддержание с необходимой точностью требуемой величины постоянного напряжения на нагрузке в условиях изменения напряжения питающей сети и тока нагрузки.