- •Электротехника, электроника
- •Микропроцессорная техника
- •Содержание
- •Введение
- •Тематический план
- •Часть 1. Электротехника
- •1 Основные понятия и определения
- •1.1 Общие сведения
- •1.2 Резистивные элементы
- •1.3 Индуктивный и емкостный элементы
- •1.4 Источники постоянного напряжения
- •2 Электрические цепи постоянного тока
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Законы Кирхгофа
- •2.2.1 Первый закон Кирхгофа
- •2.2.2 Второй закон Кирхгофа
- •2.3 Методы расчета линейных электрических цепей
- •2.3.1 Расчет цепей с использованием законов Кирхгофа
- •2.3.2 Метод контурных токов
- •2.4 Распределение потенциалов вдоль электрической цепи
- •2.5 Последовательное и параллельное соединения резистивных элементов
- •2.5.1 Последовательное соединение
- •2.5.2 Параллельное соединение
- •2.6 Электрическая энергия и мощность
- •2.7 Номинальные величины источников и приемников. Режимы работы электрических цепей
- •3 Линейные однофазные электрические цепи синусоидального тока
- •3.1 Основные величины, характеризующие синусоидальные ток, напряжение и эдс
- •3.1.1 Мгновенное значение
- •3.1.2 Действующее и среднее значения синусоидальных токов и напряжений
- •3.1.3 Изображение синусоидальных токов, напряжений и эдс комплексными числами и векторами
- •3.2 Элементы электрических цепей синусоидального тока
- •3.2.1 Резистивный элемент (рэ)
- •3.2.2 Индуктивный элемент
- •3.2.3 Емкостный элемент
- •3.3 Расчет неразветвленной электрической цепи синусоидального тока
- •3.4 Мощность в линейных цепях синусоидального тока
- •4 Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •4.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •4.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •4.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •4.4 Мощность трехфазной цепи
- •4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником
- •5 Электрические трансформаторы
- •5.1 Общие сведения
- •5.2 Принцип действия электрического трансформатора
- •5.3 Работа электрического трансформатора в режиме холостого хода
- •5.4 Опыт короткого замыкания
- •5.5 Мощность потерь в трансформаторе
- •5.6 Автотрансформаторы
- •6 Электрические машины
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Вращающееся магнитное поле
- •6.3 Асинхронные машины
- •6.3.1 Принцип действия асинхронного двигателя (ад)
- •6.3.2 Устройство асинхронного двигателя
- •6.3.3 Характеристики асинхронного двигателя
- •6.4 Машины постоянного тока
- •6.4.1 Общие понятия об устройстве машин постоянного тока и принципе их действия
- •6.4.2 Эдс обмотки якоря и электромагнитный момент
- •6.4.3 Электрические двигатели постоянного тока
- •6.4.4 Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока
- •6.4.5 Пуск электродвигателей постоянного тока
- •Часть 2 электроника
- •1 Пассивные элементы электронных схем
- •1.1 Резисторы
- •Резисторы постоянного сопротивления. Углеродистые резисторы (блп) – резистивный элемент которых представляет собой тонкую пленку углерода, осажденную на основание из керамики.
- •1.2 Конденсаторы
- •1.3 Катушки индуктивности
- •1.4 Трансформаторы
- •2 Физические основы полупроводниковых приборов
- •2.1 Зонная теория твердого тела
- •2.2 Собственная электропроводность полупроводников
- •2.3 Примесные полупроводники
- •2.4 Полупроводниковые резисторы
- •2.5 Электронно-дырочный переход
- •2.5.1 Полупроводниковый p-n-переход в отсутствие внешних напряжений
- •2.5.2 Прямое смещение p-n-перехода
- •2.5.3 Обратное смещение p-n-перехода
- •3 Полупроводниковые приборы
- •3.1 Диоды
- •3.1.1 Выпрямительные диоды
- •3.1.2 Кремниевые стабилитроны
- •Обозначения полупроводниковых диодов состоят из пяти элементов.
- •3.2 Транзисторы
- •3.2.1 Полевые транзисторы
- •3.2.1.1 Полевые транзисторы с p-n-переходом
- •Внутреннее (выходное)сопротивление полевого транзистора
- •3.2.2 Биполярные транзисторы
- •3.3 Тиристоры
- •3.3.1 Устройство и принцип действия
- •3.3.2 Основные параметры тиристоров
- •3.3.3 Симистор
- •4 Операционный усилитель
- •4.1 Основные параметры и характеристики
- •4.2 Устройства на базе операционных усилителей
- •4.3 Импульсные устройства на операционных усилителях
- •5 Выпрямительные устройства
- •5.1 Однофазные выпрямители на полупроводниковых диодах
- •Цифровые устройства
- •6 Логические функции и устройства
- •6.1 Основные логические операции и их реализация
- •6.2 Триггеры
- •6.3 Цифровые счетчики импульсов
- •6.4 Регистры
- •6.5 Дешифраторы
- •6.6 Мультиплексоры
- •6.7 Постоянные запоминающие устройства (пзу)
- •7 Микропроцессоры
- •Список использованной литературы
- •Электротехника, электроника и микропроцессорная техника
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82.
2.3 Примесные полупроводники
Электропроводность чистых полупроводников очень мала и сильно зависит от температуры. Поэтому чистые полупроводники в технике практически не применяют, а применяют так называемые примесныеполупроводники.
Введение в чистый полупроводник небольших количеств примесей приводит к резкому изменению характера электропроводности. Если ввести в кремний или германий атомы примесей элементов пятой группы таблицы Менделеева (мышьяк, фосфор, сурьму), которые имеют на внешней электронной оболочке пять электронов, то один из электронов не образует связи с соседними атомами полупроводника и оказывается свободным. Такие примеси называют донорными.
В данном случае электропроводность определяется электронами и они называют основныминосителями, а дырки, образовавшиеся в результате генерации в собственном полупроводнике –неосновными. Такой полупроводник называют полупроводникомn-типа.
При введении в кремний или германий примесей третьей группы элементов таблицы Менделеева (алюминия, бора, индия), называемых акцепторными, все атомы примеси захватывают электроны у соседних атомов полупроводника, образуя прочные ковалентные связи с атомами полупроводника. При этом образуется отрицательный ион примеси, а на месте разорванной связи полупроводника – дырка (рис. 2, в). Основными носителями при этом становятся дырки, а неосновными – электроны. Полупроводник с акцепторной примесью называется полупроводникомp-типа.
Таким образом, в примесных полупроводниках концентрация основных носителей заряда (nn– электронного полупроводника иpp– дырочного полупроводника) создаются за счет внесения примеси, а концентрации неосновных носителей заряда (pn, np– соответственно электронного и дырочного полупроводников) – за счет термогенерации носителей заряда, связанной с переходом электронов из валентной зоны в зону проводимости. Необходимая примесь вносится в таком количестве, при котором концентрация основных носителей на два-три порядка превышает концентрацию неосновных носителей заряда. В зависимости от концентрации введенной примеси удельная проводимость примесного полупроводника возрастает по сравнению с чистым полупроводником в десятки и сотни тысяч раз.
2.4 Полупроводниковые резисторы
Простейшими полупроводниковыми приборами являются полупроводниковые резисторы. Принцип их действия основан на свойствах примесных полупроводников изменять свое сопротивление под действием температуры, приложенного напряжения и других факторов.
Терморезисторы представляют собой полупроводниковые приборы, сопротивление которых значительно изменяется при изменении температуры. Терморезисторы подразделяются на термисторы и позисторы.
Термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, т. е. с увеличением температуры сопротивление уменьшается по экспоненциальному закону. Позисторы имеют положительный ТКС.
Терморезисторы применяются для измерения и регулирования температуры, а также в устройствах стабилизации напряжения в цепях переменного и постоянного токов.
Основными параметрами терморезисторов являются: температурный коэффициент сопротивления, сопротивление при температуре t=19,5°С, максимальная рабочая температура, предельная мощность рассеивания.
Варисторы(переменные резисторы) представляют собой нелинейные полупроводниковые приборы, сопротивление которых изменяется нелинейно и одинаково под действием как положительного, так и отрицательного напряжения.
Варисторы применяются для защиты устройств переменного тока от импульсных перенапряжений, стабилизации и регулирования напряжений и токов.