- •Глава 1. Основные теории электрических цепей и сигналов.
- •§1. Основные понятия теории электрических цепей.
- •§ 2. Элементы электрических цепей и их уравнения. Классификация цепей по признаку линейности.
- •§ 3. Зависимые (управляемые) источники.
- •§ 4.Топологические параметры. Электрическая цепь и уравнение соединений.
- •Глава 2. Электрические цепи при гармоническом воздействии.
- •§1. Основные понятия линейных цепей. Среднее и действующее значение синусоидального тока.
- •§2. Гармонические колебания. Изображение синусоидальных токов векторами и комплексными числами.
- •§3. Комплексная форма уравнений элементов.
- •§3.1. Цепь переменного тока с резистором, активная мощность.
- •§3.2. Цепь переменного тока с индуктивностью, реактивная мощность.
- •§3.3. Цепь переменного тока с емкостью.
- •§3.4. Расчет цепи с реальной индуктивностью.
- •§3.5. Расчет активно-емкостной цепи, треугольники напряжений, сопротивлений; мощность.
- •§4. Колебательные контуры и их частотные характеристики.
- •§4.1. Последовательный колебательный контур.
- •§4.2. Резонанс напряжения.
- •§4.3. Свободные колебания в реальном lc - контуре.
- •§4.4. Уравнение резонансной кривой последовательного контура.
- •§4.5. Вынужденные колебания в параллельном колебательном контуре. Резонанс токов.
- •§4.6. Связанные контуры как полосовой фильтр.
- •Глава 5. Электронные приборы.
- •§1. Классификация электронных приборов.
- •В газоразрядных (или ионных) приборах движение электронов происходит в атмосфере инертных газов. Электрические процессы в них представляют собой разряд в газе.
- •§2. Полупроводниковые приборы.
- •§2.1. Собственная электропроводность.
- •§2.2. Примесные полупроводники.
- •§2.3. Электронно-дырочный переход.
- •§3. Полупроводниковые диоды, их свойства и назначение.
- •§3.1. Применение полупроводниковых диодов для выпрямления переменного тока.
- •§3.2. Полупроводниковые стабилитроны.
- •§3.3. Варикапы.
- •§3.4. Тиристор.
- •§3.5. Оптоэлектронные устройства.
- •§3.6. Фотодиоды.
- •§4. Полевые транзисторы.
- •§4.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •§4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •§4.3. Дифференциальные параметры полевых транзисторов.
- •§ 5. Биполярные транзисторы.
- •§ 5.1. Статические характеристики. Дифференциальные параметры транзистора.
- •§ 5.2. Определение н-параметров транзисторов по характеристикам.
- •Глава 6. Усилители.
- •§1. Основные показатели.
- •§2. Резисторный усилитель напряжения.
- •Из последней формулы следует, что для расширения полосы пропускания усилителя в сторону верхних частот необходимо уменьшать с0Rэ.
- •§3. Дифференциальный усилитель.
- •§4. Операционные усилители.
- •§5. Основные схемы включения операционных усилителей.
- •§6. Обратная связь в усилительных устройствах.
- •Коэффициент передачи усилителя с обратной связью:
- •§7. Диаграмма Найквиста
- •§8. Повышение стабильности усиления и расширение полосы
- •§9. Частотно-зависимая обратная связь
- •При малых относительных расстройках .
§3.5. Оптоэлектронные устройства.
В оптоэлектронике для передачи, обработки и хранения информации используются электрические и оптические средства. В оптоэлектронике световой луч выполняет те же функции управления, что и электрический сигнал в цепи.
О птоэлектронные устройства имеют широкую полосу пропускания, высокое быстродействие, большую информационную емкость ( Гц). Так как носителями заряда являются фотоны, то на оптоэлектронные устройства практически не влияют всевозможные помехи, вызванные электрическими и магнитными полями.
К недостаткам оптоэлектронных устройств относится плохая временная и температурная стабильность, большая потребляемая электрическая мощность.
О сновными компонентами оптоэлектроники являются «пара с фотонной связью», называемая оптроном.
Оптрон можно представить в виде четырехполюсника (рис. 16). 1 – источник света, 2 – световод, 3 – приемник света. Входной электрический сигнал в виде импульса возбуждает фотоизлучатель и вызывает световое излучение. Световой сигнал по световоду попадает на фотоприемник, где преобразуется в электрический импульс.
Светодиоды – токовые приборы, питать и управлять которые необходимо с помощью источников тока. Условное обозначение светодиода и его люкс-амперная характеристика представлены на рис. 17. Характеристика имеет нелинейный начальный участок, характеризуемый низкими выходными яркостями, и практически линейный участок, в пределах которого яркость изменяется в 10-100 раз. Этот участок используется в качестве рабочего.
И зменения цвета происходит из-за того, что в составе излучения p-n-перехода имеется несколько световых полос, яркость которых неодинаково изменяется при изменении протекающего тока. При их смешивании получается результирующее изменение цвета, которое зависит от значения яркости отдельных полос.
В светодиодах используются двухпереходные структуры GaP. На кристалле фосфида галлия созданы два p-n-перехода. Примеси подобраны так, что один p-n-переход излучает свет красного цвета, а другой – зеленого цвета. При их смешивании получается желтый цвет. В структуре имеется три выхода, что позволяет через каждый p-n-переход пропускать свое значение тока (рис. 18). Изменяя токи переходов удается менять цвет излучения от желто-зеленого до красно-желтого оттенка, а также получать чистые красный и зеленый цвета.
§3.6. Фотодиоды.
В ентильный фотоэлемент представляет собой фотоэлектрический полупроводниковый прибор с внутренним фотоэффектом, имеющий один (или два) p-n-переход, при освещении которого появляется ЭДС или изменяется величина обратного тока. Вентильный элемент с одним p-n-переходом называется фотодиодом.
При попадании светового потока на фотодиод фотоны сообщают части валентных электронов энергию, необходимую для перехода в зону проводимости. Под действием контактной разности потенциалов неосновные носители заряда n-области – дырки перейдут в p-область, а неосновные носители заряда p-области – электроны – в n-область. В результате в n-области появится избыточное число электронов, а в p-области – избыточное число дырок. Это приводит к созданию на внешних зажимах фотодиода разности потенциалов, называемой фото-ЭДС , которая составляет у фотодиодов величину около 0.1В.
Если к фотодиоду подключить внешний источник питания (рис. 19) с полярностью, при которой фотодиод будет заперт, то фотодиод начнет работать в режиме фотопреобразователя.
При освещении фотодиода увеличивается обратный ток, что приводит к увеличению тока во внешней цепи, определяемого напряжением внешнего источника и световым потоком. Фотодиод, работающий в режиме фотопреобразователя, имеет высокую чувствительность.