- •1. Электрические заряды. Строение атома. Энергетические уровни и энергетические зоны. Положительные и отрицательные ионы.
- •2. Электрическое поле. Взаимодействие электрических зарядов с электрическим полем. Закон Кулона.
- •3. Электрический потенциал и разность потенциалов.
- •4. Электрическая емкость. Конденсатор. Способы изменения электрической емкости конденсаторов. Параллельное и последовательное соединения конденсаторов.
- •5. Постоянный электрический ток. Условия существования электрического тока. Направление, сила и плотность постоянного электрического тока.
- •6. Электрическое сопротивление. Единицы измерения сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры.
- •7. Резисторы. Виды резисторов. Параллельные и последовательные соединения резисторов.
- •8. Закон Ома для участка и полной электрической цепи.
- •9. Законы Кирхгофа.
- •10. Работа и мощность электрического тока.
- •11. Переменный электрический ток и его основные параметры: период, частота, амплитуда, мгновенное и среднее (действующее) значения.
- •12. Основные сведения о полупроводниках. Разрешенные и запрещенные зоны. Валентная зона и зона проводимости.
- •13. Полупроводники с собственной электропроводностью. Кристаллическая решетка. Ковалентные связи. Генерация пар электрон — дырка. Рекомбинация. Формулы для концентраций электронов и дырок.
- •14. Полупроводники с электронной электропроводностью. Энергетическая диаграмма. Формулы для концентраций основных и неосновных носителей. Положение уровня Фермы.
- •15. Полупроводники с дырочной электропроводностью. Энергетическая диаграмма. Формулы для концентраций основных и неосновных носителей. Положение уровня Фермы.
- •16. Неравновесная и избыточная концентрации основных и неосновных носителей зарядов в полупроводнике.
- •17. Диффузионный и дрейфовый токи в полупроводнике. Причины, вызывающие их появление. Формулы для плотностей токов.
- •18. Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия. Образование контактной разности потенциалов. Энергетическая диаграмма. Ширина запирающего слоя.
- •19. Прямое включение эдп. Явление инжекции неосновных носителей. Влияние прямого напряжения на контактную разность потенциалов и ширину запирающего слоя. Энергетическая диаграмма.
- •20. Обратное включение эдп. Обратный ток. Включение обратного напряжения на ширину запирающего слоя. Энергетическая диаграмма.
- •21. Вольтамперная характеристика эдп (вах). Уравнение теоретической вах и ее график.
- •22. Емкость эдп. Зарядная и диффузионная емкости, их физическая интерпретация. Графическая зависимость зарядной емкости от обратного напряжения.
- •23. Эквивалентные схемы эдп при прямом и обратном включениях. Прямое включение эдп
- •24. Разновидности электрических переходов. Электрический переход между полупроводником и металлом (переход или барьер Шотки). Выпрямляющие и невыпрямляющие электрические переходы.
- •25. Полупроводниковые диоды. Классификация, основные параметры и система обозначений.
- •26. Выпрямительные полупроводниковые диоды. Назначение, основные параметры, классификация. Простейший выпрямитель на полупроводниковом диоде.
- •27. Полупроводниковые стабилитроны. Назначение, вах и основные параметры. Схема простейшего стабилизатора напряжения на стабилитроне и принцип его работы.
- •28. Варикапы. Назначение вольт-фаратная характеристика. Схема включения варикапа в колебательный контур для изменения его резонансной частоты.
- •29. Туннельные диоды. Энергетическая диаграмма при прямом и обратном включениях. Вах. Пояснить появление на вах участка с отрицательным сопротивлением.
- •30. Общие сведения о биполярных транзисторах (бт). Структурные схемы бт типов р-n-р иn-р-n. Условные графические обозначения.
- •31, 32, 33. Различные схемы включения бт. Схема, токопрохождение. Уравнение, связывающее выходной и входной токи.
- •34. Статические гибридные характеристики бт, включенного по схеме оэ. Функциональные зависимости. Схема для их экспериментального снятия. График семейств входных и выходных характеристик.
- •35. Малосигнальные h-параметры бт, включенного по схеме оэ. Формулы и методика определения по статическим гибридным характеристикам.
- •37. Зависимость параметров бт от частоты. Предельная и граничная частоты коэффициентов передачи тока.
- •38. Работа бт, включенного с оэ, в режиме усиления гармонического сигнала. Схема, графики напряжений.
- •39. Параметры режима усиления. Формулы, методика определения по статическим гибридным характеристикам в схеме оэ,oб
- •40. Факторы, ограничивающие полезную выходную мощность бт. Определение рабочей области на выходных статических гибридных характеристиках.
- •41. Особенности работы бт в ключевом режиме. Схема, графики напряжений и токов.
- •42. Схема ключа с транзистором Шотки. Пояснить причину уменьшения времени рассасывания в таком ключе.
- •43. Устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры мдп-транзисторов с индуцированным каналом п- и р- типов.
- •45. Устройство, принципы действия статические характеристики и параметры мдп-транзистора с управляющим р-п-переходом.
- •46. Устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры меп-транзисторов.
- •47. Дифференциальные параметры полевых транзисторов и методика их определения по статическим характеристикам.
- •48. Работа пт в режиме усиления. Схема простейшего усилителя. Параметры режима усиления и методика их определения по характеристикам.
- •49. Инвертoр на мдп-транзисторах с индуцированным каналом. Схема, графики входного и выходного напряжения. Уровни выходного напряжения u0 и u1.
- •52. Этапы изготовления полупроводниковых имс, обеспечивающие формирование в кристалле полупроводника транзисторной структуры.
- •53. Интегральные транзисторы n-p-n и p-n-p. Способ увеличения коэффициента передачи тока h21э транзистора типа p-n-p. Многоколлекторный транзистор.
- •54. Интегральные многоэмиттерые транзисторы. Структура. Схема включения мэт в цифровых устройствах.
- •55. Интегральные транзисторы с инжекционным питанием. Структурная и эквивалентная схемы. Принципа работы.
- •56. Диоды, резисторы и конденсаторы полупроводниковых имс.
- •57. Полупроводниковые приемники излучения. Фоторезистор, устройство, принцип действия, схема включения, основные характеристики и параметры.
- •58. Полупроводниковые приемники излучения. Фотодиод, устройство, принцип действия, схема включения.
- •59. Полупроводниковые приемники излучения. Фототранзистор, устройство, принцип действия, схема включения, выходные характеристики.
- •60. Полупроводниковые источники излучения. Светоизлучающие диоды. Оптопары. Светодиод
39. Параметры режима усиления. Формулы, методика определения по статическим гибридным характеристикам в схеме оэ,oб
Основными параметрами, характеризующими режим усиления, являются:
1. Коэффициент усиления по напряжению:
Kn=Vmвых/Umвх; (4.24)
2. Коэффициент усиления по току:
Ki=Imвых/IMвых;
3. Выходная мощность:
Pвых=IВЫХср*UВЫХср*(IMвых/ )*(UMвых/ )=0,5*IMвых*UMвых; (4,25)
Так как IMвых = UMвых/R, то формулу (4,25) можно представить в виде:
PВЫХ=0,5* U^2Mвых/R= U^2ВЫХср/R (4,26)
4. Коэффициент усиления мощности: KP=PВЫХ/PВХ=0,5IМВЫХUМВЫХ/0,5IМВХUМВХ=КI*KN (4,27)
5. Входное сопротивление переменному току:
rВХ = UMвх/ IMвх ; (4,28)
6. Выходное сопротивление переменному току:
rВЫХ = UMвыхXX/ IMвыхКЗ ; (4,29)
где UMвыхXX-амплитуда выходного переменного напряжения в режиме холостого хода, IMвыхКЗ- амплитуда выходного переменного тока в режиме холостого хода.
40. Факторы, ограничивающие полезную выходную мощность бт. Определение рабочей области на выходных статических гибридных характеристиках.
Полезная мощность на выходе транзисторного усилителя, как это видно из (4.25) определяется амплитудными значениями коллекторного тока ImK и коллекторного напряжения UmKK. Однако амплитуда коллекторного тока ImK ограничивается максимально допустимым коллекторным током ImK max, указываемом в справочниках и ТУ (технических условиях). При IK>IK max уменьшается коэффициент передачи тока и возрастают нелинейные искажения усиливаемого сигнала. Напряжение UКЭ ограничивается напряжением UКЭ max, превышение которого вызывает электрический и тепловой пробой коллекторного перехода. Во избежание теплового пробоя мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе БТ PK=IKUKЭ не должна превышать значения PKmax, значение которого для каждого типа БТ также указывается в ТУ и справочника. Поэтому рабочая область на выходных статических характеристиках ограничивается линиями IK= IK max, UКЭ= UКЭ max, PK= PKmax(рис. 4.26).
Рис. 1
41. Особенности работы бт в ключевом режиме. Схема, графики напряжений и токов.
Ключевым называют такой режим работы БТ, в котором он под действием входного сигнала переходит из режима отсечки (ключ разомкнут) в режим насыщения (ключ замкнут) и наоборот. Ключевой режим работы БТ широко используется в цифровых ИМС, выполненных по технологии ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) и ИИЛ (интегральная инжекционная логика).
При работе в ключевом режиме БТ обычно включается по схеме ОЭ. Схема простейшего ключа на БТ показана на рис. 4.27, а. Управление состоянием такого ключа осуществляется входным сигналом Ивх, задающим ток базы транзистора и напряжение на его эммитерном переходе.
Зависимость между током IK и напряжением UKЭ при заданных значения RK и EП отображена выходной нагрузочной характеристикой (рис. 4.27,б). При UВХ=0 и IБ=0 и состояние транзистора определяется точкой А на рис. 4.27, б. Транзистор при этом находится в режиме отсечки и выходное напряжение и UВЫХEП (ключ разомкнут).
В момент t1, в цепь базы БТ поступает положительный импульс напряжения, смещающий эмиттерный переход в прямом направлении возникает инжекция электронов из эммитера в базу, сопровождающаяся появлением эммитерного тока и отрицательного заряда базы QБ. Сила эммитерного тока зависит от значения входного напряжения и создаваемого им тока базы. Эммитерный ток БТ вызывает появление коллекторного тока IK=h21БIБ. С ростом тока IЭ растет и коллекторный ток. Насыщение базы подвижными носителями сопровождается уменьшением ее сопротивления. В предельном случае это сопротивление должно уменьшится до нуля, тогда IK=EП/PK. Следовательно, транзистор переходит в режим насыщения. В реальных транзисторах сопротивление между коллектором и эммитером не равно 0, и режим насыщения наступает при котором токе базы IБ нас, при котором в базе возникает отрицательный заряд QБ нас. Этому режиму соответствует положение точки В на выходной нагрузочной характеристике. При этом UКЭнас=0,05...0,4 В. Если ток базы IБ превышает ток базы IБ нас, при котором наступает режим насыщения транзистора, то напряжение UКЭнас практически не изменяется, а изменяется лишь значение заряда, накопленного в базе вследствие инжекции в нее электронов из эмиттера, являющихся в р-базе неосновными носителями. Этот заряд QБ тем больше, чем больше ток IБ по сравнению с током IБ нас, при котором наступает режим насыщения (рис. 4.27, в). Отношение S= IБ/IБ нас называется степенью насыщения. Чем больше S, тем быстрее устанавливается значение коллекторного тока при подаче на вход усилителя отрицательного (транзистор) импульса.
В момент t2 Uвх=0, и инжекция электронов из эмиттера в базу прекращается. Ток базы должна бы стать равным 0, но из-за того, что в базе был накоплен избыточный заряд QБ, начнется "рассасывание" этого заряда, т.е. неосновные избыточные электроны из базы начнут "уходить" во внешнюю цепь. Уход электронов из базы во внешнюю цепь сопровождается протеканием тока в цепи базы, поддерживающим транзистор в открытом состоянии. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока избыточный заряд в базе QБ-QБ нас не уменьшается до 0. В течение этого времени токи базы iБ и iK будут сохранять свои значения (рис. 4.27, в). Время, в течение которого после прекращения входного сигнала, токи iБ и iK остаются неизменными в связи с рассасыванием накопленного в базе избыточного заряда, называется временем рассасывания tрас. Это время тем больше, чем больше степень насыщения S. Поскольку наличие времени tрас замедляет процесс переключения транзистора и тем самым уменьшает быстро действие всей схемы, то в ключевых устройствах стараются обеспечить амплитуду входного тока такой, чтобы создаваемая им степень насыщения БТ не превышала 1,5…2.
Рис. 1 Рис. 2
Рис. 3