Введение

Электроника- область науки и техники изучающая теорию работы и практическое использование полупроводниковых электровакуумных приборов. Действие этих приборов основано на эффектах протекания электрического тока в различных средах (газах, твердых телах, вакууме) и при различных условиях (различной температуре, освещенности, под воздействием электрических и магнитных полей). Электронные установки обладают высокой чувствительностью, быстродействием и универсальностью.

Пороговая чувствительность – минимальное значение входной величины, при которой прибор начинает работать. Составляет по току, по напряжению, по мощности.

Быстродействие (малоинерционность) определяется природой электрических колебаний и составляет доли микросекунд (мкс).

Универсальность обусловлена возможностью преобразования любого вида энергии в электрическую.

В кинотехнике:

• аппараты записи и воспроизведения звука.

• электропитающие устройства.

• управляемый электропривод.

• устройство для автоматизации процессов демонстрирования фильмов.

По виду передаваемых или формируемых сигналов различают устройства непрерывного действия (аналоговые) и импульсные устройства.

К устройствам непрерывного действия относятся кинотеатральные усилители и радиовещательные приемники.

Импульсные устройства : элементы цифровых вычислительных машин и генераторы сигналов в специальной форме.

В развитии электроники можно выделить четыре этапа развития:

1. Ламповая электроника. Начало 20 века.

В 1901г. в Кембридже Оуэн Ричардсон создал первую

электронно-вакуумную лампу.

2. Транзисторная электроника.

В 1948г. телефонная лаборатория Бела.

Бардин, Браттейн, Шокли в 1948г. создали первый германиевый

транзистор. Открыли транзисторный эффект.

3. Микроэлектроника (60-е годы 20 века).

Килби и Нойс в 1958г. сделали первую интегральную микросхему (ИМС).

ИМС – миниатюрный функциональный узел, изготовленный в едином

технологическом цикле.

При этом увеличивается надежность, т.к. отсутствует процесс сборки.

4. СБИС (сверхбольшие интегральные схемы).

80-е годы СБИС с сотней тысяч элементов – микропроцессоры и микро

ЭВМ.

1. Полупроводниковые приборы (ппп)

1.1 Электропроводность полупроводников. Вах. Свойства p-n-перехода

К полупроводникам относятся вещества с удельным электрическим сопротивлением:

_{проводников} < _{полупроводников}  Ом*м < _{диэлектриков}

В полупроводниковых приборах используют:

- германий;

- кремний;

- арсенид галлия.

Различают полупроводники с электропроводностью p- и n-типа. (р – основные носители дырки, n – основные носители электроны).

Области на границе полупроводников разного типа проводимости называются p-n-переходом.

Рассмотрим ВАХ p-n-перехода – зависимость тока от напряжения I(U).

где - тепловой (обратный) ток p-n-перехода;

- температурный потенциал – постоянная, зависящая от температуры.

Пример: =26 мВ – при комнатной температуре.

I_пр(А)

p n

+U_пр -

T₂>T₁

U_обр пробоя

I₀

U_обр

(сотни В)

U_пр

(доли В – единицы В)

I_обр(мкА)

ВАХ является нелинейной. Значения и направления тока через p-n-переход зависят не только от величины, но и от полярности приложенного напряжения. Различают прямое и обратное напряжение.

При прямом напряжении сопротивление p-n-перехода мало, через него протекает большой ток (p-n-переход открыт).

При обратном напряжении сопротивление p-n-перехода велико, стремится к бесконечности, через него протекает неуправляемый или тепловой обратный ток, который очень мал (p-n-переход закрыт).

Таким образом, p-n-переход обладает свойством односторонней проводимости или вентильности – главное свойство.

ВАХ зависит от температуры. Если U_обр превысит значение U_обр пробоя, то I_обр через p-n-переход резко возрастает – явление электрического пробоя p-n-перехода. Пробой обратим, p-n-переход полностью восстанавливает свои свойства при снятии напряжения.

Помимо электрического может быть тепловой пробой, который расплавляет p-n-переход. Причина теплового пробоя:

- высокая температура окружающей среды;

- недопустимо большой ток.

Р

C_p-n

-n-переход обладает электрической емкостью:

C_p-nS площадь

C_p-n ширина

p n

1.2 Полупроводниковые резисторы

Полупроводниковые резисторы – это прибор с двумя выводами, сопротивление которого зависит от одного из следующих факторов:

• о

  U

  т напряжения – варисторы

• о

  t⁰

  т температуры – терморезисторы

• о

  P

  т механических напряжений – тензорезисторы

• от освещенности – фоторезисторы

1.2.1 Терморезисторы

1) Термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры.

2) Позистор, сопротивление которого растет с ростом температуры.

R_T

позистор ТКС > 0

термистор ТКС < 0

T⁰

Основным параметром является температурный коэффициент сопротивления (ТКС), он показывает относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 градус.

ТКС=

Свойством вентильности терморезисторы не обладают. Применяются в системах автоматического регулирования и измерении температуры.