Шпоры / once and for all

11

Билет №3

Вопрос №1 (Полупроводниковые диоды. Выпрямительные диоды. Однополупериодная и

мостовая схемы выпрямителей, их достоинства и недостатки.)

Диод – п/п с одним p-nпереходом и двумя выводами. + --I--> - прямое включение

- <--I-- + обратное включение

Существуют разные виды полупроводниковых диодов – выпрямительные, импульсные, обращенные, туннельные, лавинно-пролетные, опорные или зенеровские (стабилитроны), с регулируемой емкостью (варикапы) и т. д.

Выпрямительные диоды:

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. Выпрямительные полупроводниковые диоды изготавливаются, как правило, из кремния или германия. В зависимости от частоты выпрямляемого тока они делятся на низкочастотные и высокочастотные. В зависимости от мощности – на диоды малой, средней и большой мощности, что соответствует предельным значениям выпрямленного тока до 300 мА, от 300 мА до 10 А и выше 10 А.

Теоретическое описание BAX идеального диода с p–n переходом, полученное У. Шокли, имеет вид

где U – напряжение на p–n-переходе диода, IS – ток насыщения, φТ = kT/q – тепловой потенциал. При T = 300 К φТ = 25 мВ.

Io(T) = Io(To)* ,

где To – известное значение обратного тока; T – текущая температура; dT = T-To; - температура удвоения (~10®С)

Температурный коэф. напряжения: E = , E = -2мВ/®С

12

Эквивалентные схемы диода:

Полупроводниковый диод характеризуется статическим и дифференциальным (динамическим) сопротивлениями, которые определяются по его ВАХ. Дифференциальное сопротивление диода представляет отношение приращения напряжения на диоде к приращению тока через диод:

rд = dU / dI.

Оно имеет большое значение на обратной ветви ВАХ и малое значение, обратно пропорциональное току диода.

Статическое сопротивление диода (сопротивление постоянному току) определяется отношением напряжения на диоде к протекающему через него току:

Rд.ст = U/I.

Выпрямитель:

Однополупериодная схема выпрямителя:

13

Uo = Um/pi - среднее значение напряжения (постоянная составляющая) Кп = Uп/Uo = pi/2 = 1,57 –коэф. пульсации , где Uп = 0,5*Um

Ƭзаряж = Сф*(rд + rс) Ƭразряж = Сф*Rн

Достоинства: 1) Простота Недостатки:

1) Большой уровень пульсации.

Мостовая схема выпрямителя:

Первы полупериод: 1 -> VD2 - > Rн -> VD4 -> 2 (VD1 и VD3

закрыты)

Второй полупериод: 2 -> VD3 -> Rн -> VD1 -> 1 (VD2 и VD4

закрыты)

Uo = 2Um/pi

Кп = 0,67

Достоинства:

1) Меньший уровень пульсации Недостатки:

1) В два раза больше величина падения напряжения

14

Билет №3

Вопрос №2

Обратные связи в усилителях. Типы обратных связей. Влияние отрицательной обратной связи на коэффициент усиления, нестабильность коэффициента усиления, диапазон рабочих частот усилителя, шумы и помехи.

Обратные связи – явление передачи сигнала с выхода усилителя на вход. Цепи, обеспечивающие передачу – цепи обратной связи. Типы ОС:

1)по взаимодействию с входным сигналом

a)Uвх+Uoc=U1 - положительная ОС

b)Uвх-Uoc=U1 – отрицательная ОС

2)по способу снятия сигнала с выхода усилителя

. Коэффициент усиления уменьшается пропорционально глубине ОС. При достаточно глубокой ОС (Kβ>>1) :

Влияние на стабильность коэффициента усиления

15

( *

Влияние на диапазон рабочих частот

Введение ОС приводит к расширению

диапазона рабочих частот усилителя.

Влияние на помехи и шумы

ОС снижает шумы пропорционально глубине ОС

U’вых=Uп+U2 ; U1= -Uос= -βU’вых

U2= -KβU’вых ;

16

Билет №4

Вопрос №1

(Биполярные транзисторы. Обозначение, схемы включения и режимы работы транзисторов. Работа транзистора в активном режиме. Эффект Эрли.)

Биполярный транзистор – п/п с двумя взаимодействующими р-n переходами и тремя выводами.

Усилительные свойства БТ основаны на явлениях инжекции и экстракции неосновных носителей зарядов.

Виды транзисторов и обозначения: Выводы:

Э – эммиторный К – коллекторный Б – база

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общей точкой действия входного и выходного напряжений, различают три основные схемы включения БТ:

1) C общей базой

Iвых=Iк

Iвх=Iэ

Uвх=Uэб

Uвых=Uкб

2) С общим эммитором

Iвых=Iк

Iвх=Iб

Uвх=Uбэ

Uвых=Uкэ

3) С общим коллектором

Iвых=Iэ

Iвх=Iб

Uвх=Uбк

Uвых=Uкэ

17

Режимы работы:

1)активный режим, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном;

2)режим насыщения, когда оба перехода смещены в прямом направлении;

3)режим отсечки, когда оба перехода смещены в обратном направлении;

18

4) инверсный режим, когда эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный в прямом;

Работа транзистора в активном режиме:

Т.к. эммитерный переход смещен в прямом направлении, дырки из эммитера инжектируют в область базы. В базе они продолжают дифундировать по направлению к коллекторному переходу. При этом часть дырок рекомбинируют с находящимися в базе электронами. Электроны, рекомбинирующие в базе с дырками, пополняютя за счет источника ЭДС. Так в цепи базы возникает ток. Если бы база была

достаточно толстой (W>>Lp), то все инжектируемые дырки были бы в базе и Iб = Iэ . Однако во всех транз. базу стараются сделать наиболее тонкой, поэтому основная часть инжектируемых дырок достигает коллекторного перехода не успев рекомбинировать в базе. Т.к. дырки в базе не основные носители заряда, а коллекторный переход смещен в обратном направлении, то дырки затягиваются полем коллекторного перехода, а затем на источник ЭДС.

Iк = a*Iэ+Iкбо , где а- коэф. передачи тока эммитера.

Эффект Эрли (Модуляция толщины базы)

Размер p-n перехода зависит от напряжения. В прямом – меньше, в обратном – больше , чем в равн. случае.

Изменение ширины обратно смещенного коллекторного перехода от приложенному к нему напряжению приводит к изменению толщины базы. Этот эффект называется эффектом Эрли.

Следствия: