Экзаменационный билет № 16

1 Полевые транзисторы с управляемым p-n- переходом

Полевые (униполярные) транзисторы - это транзисторы, в которых ток образуется одним видом носителей заряда (ток стока создаётся только основными носителями ПП, из которого изготовлен транзистор). Недостатки БТ: малое R_вх. (несколько десятков Ом), инерционность. У ПТ (ПТ С УПРАВЛЯЕМЫМ p-n ПЕРЕХОДОМ на рисунке) входное сопротивление высокое: ПТ с управляемым p-n переходом имеют сопротивление 10⁶-10⁹ Ом, у ПТ с изолированным затвором - 10¹³-10¹⁵ Ом. Классификация: 1.ПТ с управляемым p-n переходом 2.ПТ с изолированным затвором 2.1Со встроенным каналом 2.2С индуцированным каналом. Через сопротивление нагрузки к стоку подводится положительное напряжение, называемое стоковым напряжением Е_с . Под действием стокового напряжения между стоком и истоком создается электрическое поле, которое для электронов, испускаемых истоком, является ускоряющим. Электроны, ускоряемые силой электрического поля, попадают на сток, проходя через поперечное сечение транзистора, созданное p-n – переходом. Это сечение называют каналом транзистора, поэтому полевой транзистор и называют канальным. Площадь поперечного сечения (канала), а вместе с ним и внутреннее сопротивление транзистора изменяется под действием напряжения, приложенного к затвору относительно истока. При подаче на затвор отрицательного напряжения ширина запорного слоя увеличивается в направлении канала, площадь канала уменьшается, ток уменьшается. Т.о., изменяя отрицательное напряжение на затворе, можно управлять током стока. В отличие от БТ полевой транзистор управляется входным напряжением. Выходная или стоковая характеристика полевого транзистора с управляющим p-n – переходом:

2. Схемы смещения усилителей.

3. Задача. Во сколько раз изменится напряжение сигнала на выходе

усилителя, если его усиление возрастает до 40 дБ?

Решение: к_дб=20lg*к

Экзаменационный билет № 17

1. Биполярные транзисторы (определение, структура, УГО, принцип работы).

Транзисторы – это ПП приборы, имеющие три области и три вывода и предназначенные для усиления, генерирования электрического сигнала. Транзисторы бывают биполярные (два вида носителей заряда)и униполярные - полевые (один вид носителей заряда). БТ (биполярные транзисторы) имеют два p-n- перехода, три вывода: Э (эмиттер), К (коллектор), Б (база).

Физические процессы в биполярном транзисторе. При использовании транзистора в режиме усиления эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Назначением эмиттерного перехода является инжекция (впрыскивание) основных носителей заряда в базовую область. При прямом смещении эмиттерного перехода количество неосновных носителей в базе вблизи него возрастает. В результате в базовой области создается диффузионный ток. Неосновные носители базы под действием ускоряющего поля втягиваются в область коллектора, что приводит к созданию в его цепи управляемого коллекторного тока. Важным параметром транзистора является коэффициент передачи тока эмиттера, который равен отношению приращения тока коллектора к приращению тока эмиттера при неизменном напряжении на коллекторном переходе. α = ΔI_k / ΔI_э ; Данный коэффициент мало отличается от единицы α = 0,95-0,99. При малых значениях обратного тока коллекторный ток I_k = α*I_{э .}Базовый ток стремятся сделать как можно малым, так как I_k = I_э - I_б . Это достигается уменьшением ширины базовой области и концентрации в ней примеси. Поскольку коллекторный ток является частью эмиттерного, а эмиттерный ток можно изменять, регулируя потенциал базы, то транзистор является прибором, для усиления и генерирования электрических колебаний. I_э=I_к+I_б I_к=α*I_э.

а) общей базой, б) с общим эмиттером, в) с общим коллектором. Существуют 4 режима работы транзистора: 1)усилительный режим - в этом режиме эмиттерный переход смещается прямо, а коллекторный обратно. 2)Режим насыщения - оба перехода прямо смещены через транзистор проходят большие токи. 3)Режим отсечки - оба перехода обратно смещены. 4)Режим инверсирования. Схема включения БТ с общим эмиттером усиливает ток в сотни раз. Параметры БТ: r_э - внутреннее сопротивление эмиттерного перехода, r_{к -} внутреннее сопротивление коллекторного перехода, r_б - сопротивление базы. Предельно допустимые параметры транзистора: T_max =(Si)150-200⁰C, (Ge)50-100⁰C. P_{рассеиваемая транзистором max}=T_max-T_{окр.среды}/R_{при tокр.среды.}, где R - тепловое сопротивление. U_max (коллекторного перехода). Температурные свойства транзисторов. Основной причиной температурной нестабильности транзистора является зависимость обратного тока коллектора от температуры. При увеличении температуры на 10⁰С коллекторный ток увеличивается в 2 раза.

2. Оптроны (схемы, состав, принцип действия, применение)

Они состоят из источника — светодиода и приемника излучения (фоторезистора, фотодиода, фототранзистора), связанных оптической средой и конструктивно объединенных в одном корпусе. Вход и выход оптрона электрически развязаны. Оптическая среда распространения сигнала от излучателя к приемнику может представлять световод, представляющий собой нить из прозрачного диэлектрика. Световой луч поступает в торец световода. После многократного отражения от боковых стенок нити он выходит с другого конца световода. С помощью волоконного световода можно разместить приемник от излучателя на значительном расстоянии, обеспечив их высокую электрическую изоляцию при сохранении помехоустойчивого уп­равления. Оптроны применяются в быстропереключающих схемах, генераторах, для согласования высоковольтных и низковольтных цепей, измерений в цепях высокого напряжения, усиления и модуляции. Оптроны являются элементной базой для нового направления электроники — оптоэлектроники.

3. Задача. Подсчитать коэффициент усиления трехкаскадного усилителя,

если усиления каскадов соответственно равны k₁ = 40 дБ, k₂ = 40 дБ,

k₃ = 60 дБ. Во сколько раз выходные напряжения каждого каскада больше

входных?

Решение: к=к₁*к₂*к₃