Экзаменационный билет № 21

1. Полевые транзисторы с изолированным каналом (МОП-транзисторы)

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. ПТ с изолированным затвором и индуцированным каналом:

Индуцированный канал создаётся при напряжении положительной полярности на затворе, транзистор с индуцированным каналом работает только в режиме обогащения. Из-за простоты изготовления и хороших технических характеристик эти транзисторы получили наибольшее распространение среды полевых.

1. Параметры ПТ. Статические параметры, соответствующие режиму насыщения. Статические параметры, соответствующие режиму насыщения 1. Крутизна характеристик S S = ΔI_с / ΔU_зи mA/V при U_c = const 2. Внутреннее сопротивление R_i = Δ U_c / ΔI_с kOhm при U_зи = const 3. Коэффициент усиления µ = Δ U_c / ΔU_зи при I_с = =const 4. Напряжение отсечки U_{зи отс} , емкости: входная, проходная, выходная _{. ­}Достоинства ПТ: Высокое входное сопротивление (ПТ с управляемым p-n – переходом 10⁶ – 10⁹ Ом, у ПТ с изолированным затвором 10¹³ – 10¹⁵ Ом); Малый уровень собственных шумов; Высокая устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий; Высокая плотность расположения элементов при использовании приборов в интегральных схемах; Достоинства биполярных транзисторов Высокое допустимое значение напряжения между К и Э (до неск. кВ) при достаточно больших значениях тока коллектора (до 25 А) . Маркировка транзисторов: Первый элемент – буква или цифра определяет исходный полупроводниковый материал Г или 1 – германий; К или 2 – кремний; А или 3 – арсенид галлия. Второй элемент – буква, указывающая класс приборов: Т – биполярные транзисторы; П – полевые транзисторы; Третий, четвертый и пятый – трехзначное число, первая цифра которого означает классификационный номер (диапазон частот, мощность), а две последующие – порядковый номер разработки. Шестой – параметрическую группу.

МОП - метил, оксид, полупроводник. МДП - металл, диэлектрик, полупроводник.

2. Параметры усилителя (Коэффициент усиления, полоса пропускания частот усилителя, избирательность усилителя, нелинейные искажения, частотные искажения, фазовые искажения, выходная мощность, коэффициент полезного действия, собственные шумы, динамический диапазон,).

ЭУ – радиотехнические устройства, усиливающие мощность, напряжение или ток электрического сигнала. Применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, автоматике, измерительной технике, телевидении, в бытовых приборах и т.д.

1. Параметры: Входное сопротивление R_вх = U_вх² /P_вх - сопротивление между входными зажимами усилителя.

2. Выходное сопротивление R_вых = U_вых² /P_вых - сопротивление между выходными зажимами усилителя при отключенной R_Н

3. Коэффициент усиления – отношение напряжения или тока (мощности) на выходе усилителя к напряжению или току (мощности) на входе усилителя

К_U = U_вых /U_вх К_i = I_вых/I_вх К_P = P_вых / P_вх

Многокаскадного усилителя

К = К₁* К₂* К₃*…..* К_n

Коэффициенты усиления в логорифмических единицах, дБ:

К_U = 20*lg U_вых /U_вх ;

К_i = 20*lg I_вых /I_вх ;

К_P = 10*lg P_вых /P_вх ;

Многокаскадного усилителя

К = К₁ + К₂ + К₃ +…..+ К_n

Коэффициент частотных искажений М = К_СР /К

или М = 20 lg К_СР /К, дБ

Рабочий диапазон: Рабочий диапазон частот определяется областью частот, где коэффициент частотных искажений М= К_ср /К изменяется не более, чем на 3 дБ.

М _доп =20lg К_ср /К_доп=3; lg К_ср - lgК_доп = 3/20 = 0,15;

lg К_доп = lgК_ср /1,4 lg К_доп = lgК_ср - lg10 ^0,15 ;

К_доп=К_ср /1,4 = 0,7 К_ср

f_н и f_В соответствуют коэффициенту усиления, равному К_доп

Рабочий диапазон частот усилителя

Δf = f_В - f_н

Чувствительность усилителя Определяется наименьшим напряжением или током на входе, при котором на выходе создается номинальная мощность. Чувствительность для заданного напряжения на выходе определяется по амплитудной характеристике усилителя – графику зависимости амплитуды напряжения сигнала на выходе от амплитуды входного сигнала

U_вых = f(U_вх )

Уровень собственных шумов Определяет нижний достижимый уровень входной полезной мощности, а следовательно, чувствительности и динамического диапазона. Основным источником шумов являются сами элементы и внешние источники помех и пульсации напряжения. Полезный сигнал должен превышать уровень собственных шумов

в несколько раз.

Коэффициент шума

N = (Pc/ Pш)_вх / (Pc/ Pш)_вых

КПД Отношение мощности на нагрузке усилителя к мощности, потребляемой усилителем от источника питания.

Искажения, вносимые усилителем

Определяют как изменения формы выходного сигнала по сравнению с формой входного сигнала.

3. Задача. Привести принципиальную электрическую схему однополупериодного однофазного выпрямителя и его временную диаграмму.