- •Техническая Электроника
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 пассивные компоненты электронных устройств
- •1.1. Резисторы
- •Числовые коэффициенты первых трех рядов
- •Допустимые отклонения сопротивлений
- •Основные параметры резисторов
- •1.1.1. Система условных обозначений и маркировка резисторов
- •Специальные резисторы
- •1.2. Конденсаторы
- •1.2.1. Система условных обозначений конденсаторов
- •1.2.2. Параметры постоянных конденсаторов
- •1.2.3. Конденсаторы переменной ёмкости
- •1.3. Катушки индуктивности
- •Параметры катушек индуктивности
- •Глава 2 полупроводниковые диоды
- •2.1. Физические основы полупроводниковых приборов
- •2.2. Примесные полупроводники
- •2.3. Электронно-дырочный переход
- •2.4. Физические процессы в p–n переходе
- •2.5. Контактная разность потенциалов
- •2.6. Прямое включение p–n перехода
- •2.7. Обратное включение p–n перехода
- •2.8. Вольт–амперная характеристика p–n перехода
- •2.9. Пробой p–n перехода
- •2.10. Емкостные свойства p–n перехода
- •2.11. Полупроводниковые диоды
- •Система обозначения полупроводниковых диодов
- •2.12. Выпрямительные диоды
- •Параметры выпрямительных диодов
- •2.13. Стабилитроны
- •Параметры стабилитрона
- •2.14. Варикапы
- •Параметры варикапов
- •2.15. Импульсные диоды
- •Параметры импульсных диодов
- •2.15.1. Диоды с накоплением заряда и диоды Шотки
- •2.16. Туннельные диоды
- •Параметры туннельных диодов
- •2.17. Обращенные диоды
- •Глава 3 биполярные транзисторы
- •3.1. Режимы работы биполярного транзистора
- •3.2. Принцип действия транзистора
- •3.3. Токи в транзисторе
- •3.4. Статические характеристики
- •3.4.1. Статические характеристики в схеме с об входные характеристики
- •Выходные характеристики
- •Характеристики прямой передачи
- •Характеристики обратной связи
- •3.5. Статические характеристики транзистора в схеме с оэ
- •3.6. Малосигнальные параметры Дифференциальные параметры транзистора
- •Система z–параметров.
- •Система y–параметров
- •Система h–параметров
- •Определение h–параметров по статическим характеристикам
- •3.7. Малосигнальная модель транзистора
- •3.8. Моделирование транзистора
- •3.9. Частотные свойства транзисторов
- •3.10. Параметры биполярных транзисторов
- •Глава 4 полевые транзисторы
- •4.1. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом
- •Статические характеристики
- •4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.2.2. Статические характеристики мдп-транзистора с
- •4.3. Полевые транзисторы со встроенным каналом
- •4.4. Cтатические характеристики транзистора со
- •4.5. Cпособы включения полевых транзисторов
- •4.6. Полевой транзистор как линейный четырехполюсник
- •4.7. Эквивалентная схема и частотные свойства
- •4.8. Основные параметры полевых транзисторов
- •Глава 5 полупроводниковые переключающие приборы
- •5.1. Диодный тиристор
- •5.2. Триодный тиристор
- •5.3. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •5.4. Параметры тиристоров
- •Глава 6 электронно-лучевые приборы
- •6.1. Электростатическая система фокусировки луча
- •6.2. Электростатическая отклоняющая система
- •6.3. Трубки с магнитным управлением электронным лучом
- •6.4. Экраны электронно-лучевых трубок
- •6.5. Система обозначения электронно-лучевых трубок
- •6.6. Осциллографические трубки
- •6.7. Индикаторные трубки
- •6.8. Кинескопы
- •6.9. Цветные кинескопы
- •Глава 7 элементы и устройства оптоэлектроники
- •7.1. Источники оптического излучения
- •7.2. Характеристики светодиодов
- •7.3. Основные параметры светодиодов
- •7.4. Полупроводниковые приемники излучения
- •7.5. Фоторезисторы
- •7.6. Характеристики фоторезистора
- •7.7. Параметры фоторезистора
- •7.8. Фотодиоды
- •7.9. Характеристики и параметры фотодиода
- •7.10. Фотоэлементы
- •7.11. Фототранзисторы
- •7.12. Основные характеристики и параметры фототранзисторов
- •7.13. Фототиристоры
- •7.14. Оптопары
- •7.15. Входные и выходные параметры оптопар
- •7.16. Жидкокристаллические индикаторы
- •Параметры жки
- •Глава 8 элементы интегральных микросхем
- •8.1. Пассивные элементы интегральных микросхем
- •8.1.1. Резисторы
- •8.1.2. Конденсаторы
- •8.1.3. Пленочные конденсаторы
- •8.2. Биполярные транзисторы
- •8.3. Диоды полупроводниковых имс
- •8.4. Биполярные транзисторы с инжекционным питанием
- •8.5. Полупроводниковые приборы c зарядовой связью
- •Применение пзс
- •Параметры элементов пзс
- •Глава 9 основы цифровой техники
- •9.1. Электронные ключевые схемы
- •9.2. Ключи на биполярном транзисторе
- •9.3. Ключ с барьером Шотки
- •9.4. Ключи на мдп транзисторах
- •9.5. Ключ на комплементарных транзисторах
- •9.6. Алгебра логики и основные её законы
- •9.7. Логические элементы и их классификация
- •Классификация ис по функциональному назначению
- •Классификация ис по функциональному назначению
- •9.8. Базовые логические элементы цифровых
- •9.9. Диодно–транзисторная логика
- •9.10. Транзисторно–транзисторная логика (ттл)
- •9.11. Микросхемы ттл серий с открытым коллектором
- •9.12. Правила схемного включения элементов
- •9.13. Эмиттерно–связанная логика
- •9.14. Интегральная инжекционная логика (и2л)
- •9.15. Логические элементы на мдп-транзисторах
- •9.16. Параметры цифровых ис
- •9.17. Триггеры
- •Параметры триггеров
- •9.18. Мультивибраторы
- •9.18.1. Мультивибраторы на логических интегральных элементах
- •9.18.2. Автоколебательный мультивибратор с
- •9.18.3. Автоколебательные мультивибраторы с
- •9.18.4. Ждущие мультивибраторы
- •Глава 10 аналоговые устройства
- •10.1. Классификация аналоговых электронных устройств
- •10.2. Основные технические показатели и характеристики аналоговых устройств
- •10.3. Методы обеспечения режима работы транзистора в каскадах усиления
- •10.3.1. Схема с фиксированным током базы
- •10.3.2. Схема с фиксированным напряжением база–эмиттер
- •10.3.3. Схемы с температурной стабилизацией
- •10.4. Стабильность рабочей точки
- •10.5. Способы задания режима покоя в усилительных
- •10.6. Обратные связи в усилителях
- •10.6.1. Последовательная обратная связь по напряжению
- •10.6.2. Последовательная обратная связь по току
- •10.7. Режимы работы усилительных каскадов
- •10.8. Работа активных элементов с нагрузкой
- •10.9. Усилительный каскад с общим эмиттером
- •10.10. Усилительный каскад по схеме с общей базой
- •10.11. Усилительный каскад с общим коллектором
- •10.12. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •10.12.1. Усилительный каскад с ои
- •10.12.2. Усилительный каскад с общим стоком
- •10.13. Усилители постоянного тока
- •Глава 11 Дифференциальные и операционные усилители
- •11.1. Дифференциальные усилители
- •11.2. Операционные усилители
- •11.3. Параметры операционных усилителей
- •11.4. Амплитудно и фазочастотные характеристики оу
- •11.5. Устройство операционных усилителей
- •11.6. Оу общего применения
- •11.7. Инвертирующий усилитель
- •11.8. Неинвертирующий усилитель
- •11.9. Суммирующие схемы
- •11.9.1. Инвертирующий сумматор
- •11.9.2. Неинвертирующий сумматор
- •11.9.3. Интегрирующий усилитель
- •11.9.4. Дифференцирующий усилитель
- •11.9.5. Логарифмические схемы
- •11.9.6. Антилогарифмирующий усилитель
- •Глава 12 компараторы напряжения
- •Глава 13 Цифро-аналоговые преобразователи
- •13.1. Параметры цап
- •13.2. Устройство цап
- •Глава 14 Аналого-цифровые преобразователи
- •14.1. Параметры ацп
- •14.2. Классификация ацп
- •14.3. Ацп последовательного приближения
- •ЛитературА
Основные параметры резисторов
1. Номинальное сопротивление.
2. Допустимое отклонение сопротивления от номинальной величины (измеряется в процентах).
3. Номинальная мощность рассеивания (Вт).
4. Температурный коэффициент сопротивления.
5. Максимальная температура окружающей среды.
6. Коэффициент старения.
7. Уровень собственных шумов.
8. Разрешающая способность.
9. Шумы вращения.
10. Износоустойчивость.
Надежность.
1.1.1. Система условных обозначений и маркировка резисторов
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений, сокращенное условное обозначение резисторов состоит из следующих элементов:
первый элемент – буква или сочетание букв, обозначающие подкласс резисторов (Р – резисторы постоянные; РП – резисторы переменные, НР – набор резисторов);
второй элемент – цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные; 2 – проволочные или металлофольговые);
третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.
Между вторым и третьим элементом ставится дефис. Например, постоянные непроволочные резисторы с номером 4 и переменные непроволочные резисторы с номером 46 следует писать Р1–4 и РП1–46.
Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения и значений основных параметров и характеристик резисторов, климатического исполнения и обозначения документа на поставку (ОЖО 468…ТУ).
Для постоянных резисторов: номинальная мощность рассеивания, номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм), допускаемое отклонение сопротивления в процентах, группа по уровню шумов, группа по температурному коэффициенту сопротивления ТКС.
Для резисторов переменных: номинальная мощность рассеивания, номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, МОм), допустимое отклонение сопротивления в процентах, обозначение конца вала и длины вала.
Например: Р1–4–0,5–51 кОм 1% А–Б–В–ОЖО 467.157 ТУ;
РП1–46а–0,5–1 кОм ±20% ВС–2 ОЖО 468…ТУ.
Маркировка резисторов содержит полное или кодированное обозначение номинальных сопротивлений и их допусков.
Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из значения номинального сопротивления и обозначения единицы измерения. (Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм). Например: 150 Ом, 330 кОм, 2,2 МОм, 6,8 ГОм, 1 ТОм.
Кодированное обозначение состоит из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского (в скобках) алфавита означает множитель, составляющий сопротивление и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, K, M, G, T обозначают соответственно множители 1, 103, 106, 109, 1012 для сопротивлений, выраженных в омах. Для выше приведенного примера следует писать 150, 330 К, 2М2, 6G8, 1Т0.
Специальные резисторы
К ним относятся варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, магниторезисторы, позисторы.
У варисторов сопротивление изменяется с изменением приложенного напряжения. Они используются как стабилизаторы и ограничители напряжения. Варисторы изготавливаются спеканием смеси карбида кремния (карборунда) и связующих веществ. При увеличении приложенного напряжения происходит перекрытие мельчайших зазоров между кристалликами карбида, увеличивается электропроводность за счет пробоя оксидных пленок, что приводит к нелинейности характеристики варистора (кривая 1), представленной на рис. 1.5.
Варисторы, имеющие участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (кривая 2, рис. 1.5) на ВАХ, называют негисторами.
Варисторы изготавливаются на напряжение 15…25103 В, токи 0,05…10 мА и мощности 0,8…3 Вт. Из-за нелинейности характеристики сопротивление варисторов на постоянном и переменном токах различно. Это учитывается коэффициентом нелинейности , который равен отношению статического сопротивления к дифференциальному сопротивлению и лежит в пределах 3…30.
К параметрам варистора еще относятся:
1. Классификационное напряжение Uкл – условный параметр, показывающий значение постоянного напряжения, при котором через варистор протекает заданный классификационный ток Iкл.
2. Классификационный ток Iкл – это ток, при котором определяется классификационное напряжение.
3. Температурный коэффициент тока ТКI –относительное изменение тока, протекающего через варистор, при изменении температуры окружающей среды на 1 °С при постоянном напряжении.
4. Температурный коэффициент напряжения ТКU – относительное изменение напряжения, приложенного к варистору, при изменении температуры окружающей среды на 1 °С при неизменном токе, протекающем через варистор.
5. Номинальная мощность рассеяния Pном – наибольшая мощность, которую варистор может рассеивать в течение срока службы при сохранении параметров в установленных пределах.
Для параметров варистора характерны большие отклонения и нестабильность. Так, при заданном номинальном напряжении номинальный ток может иметь отклонение ±(10…20 %). Температурный коэффициент сопротивления может достигать 110-3 1/ °C. В обозначении варисторов буквы СН обозначают сопротивление нелинейное, цифры – шифр материала и тип конструкции. Например: СН1–8.
К терморезисторам относятся резисторы, сопротивление которых меняется с изменением температуры. Они выполняются или из металла, сопротивление которого линейно меняется с изменением температуры или на основе полупроводников. Температурная и вольт-амперная характеристики (ВАХ) представлены на рис. 1.6.
При протекании тока через терморезистор он нагревается, что вызывает изменение сопротивления (рис. 1.6,а). Зависимость между протекающим током и падением напряжения также нелинейная (рис. 1.6,б), за счет нелинейного характера зависимости сопротивления от температуры. Терморезисторы используются в схемах для термостабилизации электронных цепей, компенсации температурных погрешностей, в измерителях температуры. Примером терморезистора являются: КМТ-1; КМТ-8; СТ9-1А; СТЗ-23; ТР-1; ТР-2; ТР-4.
Т ерморезисторы характеризуются следующими основными параметрами:
1. Номинальное сопротивление Rн – сопротивление, измеренное при комнатной температуре (20 С) и указанное в нормативной документации.
2. Температурный коэффициент сопротивления ТКС указывает изменение сопротивления при изменении температуры на один градус
.
3. Максимальная допустимая мощность рассеяния Рмакс – наибольшая мощность, которую длительное время может рассеивать резистор, не вызывая необратимых изменений характеристик.
4. Коэффициент температурной чувствительности В определяет характер температурной зависимости резистора, зависит от физических свойств полупроводникового материала.
5. Постоянная времени характеризует тепловую инерционность резистора. Она равна времени, в течение которого температура терморезистора изменяется в e раз (на 63 %) при переносе его из воздушной среды с температурой 0 °С в воздушную среду с температурой 100 °С. Значения постоянной времени лежат в пределах от десятых долей секунды до нескольких минут.
Магниторезисторы – полупроводниковые резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Действие их основано на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в изменении сопротивления резистора при внесении его в магнитное поле. Регулируя напряженность управляющего магнитного поля или перемещая резистор в поле постоянного магнита, можно управлять сопротивлением. Их используют в регуляторах громкости высококачественной радиоаппаратуры, в качестве датчиков угла поворота в устройствах автоматики.
Характеристикой магниторезистора является зависимость его сопротивления от индукции магнитного поля. Кроме того, магниторезистор оценивается магниторезистивным отношением сопротивления при воздействии магнитного поля в 0,5 или 1 Т к номинальному сопротивлению при отсутствии магнитного поля. Примером таких резисторов являются МR–1, MR–2, СМ1–1.
Позисторы – это терморезисторы с большой величиной положительного температурного коэффициента сопротивления (ПТКС). Скачек сопротивления в области ПТКС может составлять 5…7 порядков.
Важнейшей характеристикой позистора является зависимость сопротивления от температуры R = f(T) (рис. 1.7). Сопротивление позистора, в отличие от обычного терморезистора, определяется не только его температурой, но и величиной приложенного к нему напряжения. Вольт-амперная характеристика позистора для различных температур воздушной среды представлена на рис. 1.8.
Позисторы характеризуются теми же основными параметрами, что и обычные терморезисторы, кроме того, для них часто указывают положение интервала ПТКС на температурной шкале, величину максимального ТКС в %, кратность изменения сопротивления R в области ПТКС и так называемую температуру переключения, при которой сопротивление позистора увеличивается по сравнению с минимальным значением в заданное число раз.
Позисторы применяют в качестве чувствительных элементов датчиков систем регулирования температуры т тепловой защиты обмоток электрических машин от недопустимого перегрева. За счет высокого положительного ТКС позисторы эффективно работают в качестве автостабилизирующихся нагревательных элементов. На их основе изготавливают предельно простые по устройству и высоконадежные саморегулирующиеся термостаты и усилительно-преобразующие термостаты без каких-либо реле и дополнительных усилительно-преобразующих устройств. Широко используют позисторы в качестве автоматических переключающих устройств, в частности для размагничивания масок кинескопов цветных телевизоров.
Позисторы обычно изготавливают в виде относительно тонких дисков достаточно большого диаметра, что обеспечивает необходимое рассеяние тепла. Основой для создания позисторов является керамика из титаната бария, в которую вводятся примеси редкоземельных элементов (лантана, цезия и др.) либо других элементов (ниобия, сурьмы, висмута, тантала), имеющих валентность больше чем у титана. У керамики с такой примесью резко уменьшается удельное сопротивление до 10…102 Омсм и она начинает обладать полупроводниковыми свойствами. Резистивный слой позистора состоит из большого числа контактирующих между собой зерен или кристаллов полупроводникового титаната бария. Изменяя состав твердых растворов можно управлять положением области ПТКС на температурной шкале.
Для изготовления позистора кроме титаната бария используются другие сегнетоэлектрические материалы системы SrTiO3 с добавкой ниобида, системы PbTiO3 с добавкой лантана и др. Не только поликристаллические полупроводниковые материалы, но и монокристаллический кремний, германий используются для создания позисторов. Принцип действия монокристаллических позисторов основан на уменьшении подвижности носителей заряда при увеличении температуры в результате увеличения их рассеяния на тепловых колебаниях кристаллической решетки. Монокристаллические позисторы можно изготовить с относительно малым разбросом параметров и характеристик по сравнению с поликристаллическими. Однако из-за меньшей стоимости и больших значений температурного коэффициента сопротивления поликристаллические позисторы нашли широкое применение.