2. Принцип роботи біполярного транзистора.

Транзистором називається електро перетворювальний НП прилад, який має один або декілька р-п переходів, три або більше виводів і здатний підсилювати потужність електричного сигналу.

Широко розповсюджені транзистори з двома р-п переходами, що мають назву біполярних - взаємодією носіїв заряду двох типів: електронів і дірок. Поділяються на два класи: п-р-п і р-п-р типу. Використовують германій і частіше кремній.

Рис. 2.11 - Схематична побудова та умовне позначення транзисторів п-р-п{а) та р-п-р{6) типів

На перехід ЕБ напруга подається у прямому напрямку, на КБ - подається у зворотному напрямку. Зазвичай її значення на декілька порядків перевищує U на переході ЕБ.

Підсилюючі властивості біполярного транзистора забезпечуються тим, що р-п переходи в ньому не незалежні, а взаємодіють один з одним, що, у свою чергу, забезпечується технологічними особливостями виконання тришарової структури. А саме:

1. емітер виконано з великою кількістю домішки - він має велику кількість вільних носіїв заряду;

2. база виконана тонкою і має малу кількість основних носіїв заряду;

3. колектор - масивний і має кількість носіїв, меншу, ніж емітер.

Розглянемо роботу транзистора типу п-р-п.

Рис. 2.13 - Схема вмикання транзистора

Дня початку припустимо, що увімкнено лише перехід КБ: до нього прикладено напругу джерела колекторного живлення Е_к,. Емітерний струм I_R =0, у транзисторі протікає лише незначний зворотний струм через колекторний перехід. Якщо підімкнути емітерне джерело живлення Е_Е, емітерний перехід зміщується у прямому напрямку, через нього тече струм І_Е визначеної величини.

Оскільки зовнішню напругу прикладено до емітерного переходу у прямому напрямку, електрони долають перехід і потрапляють у зону бази, де частково рекомбінують з її дірками, утворюючи струм бази І_Б. Більшість електронів, що є неосновними носіями для бази, завдяки дрейфу досягають зони колектора, де вони є основними носіями, і, потрапляючи під дію поля Е утворюють колекторний струм І_к Струм І_к практично дорівнює І_Е.

Рівняння для струмів транзистора в усталеному режимі має вигляд: (2.4)

Зв’язок між струмом емітера і струмом колектора характеризується коефіцієнтом передачі струму:

(2.5) Для сучасних транзисторів а = 0,9 , 0,995.

В транзисторі р-п-р типу аналогічна дія, тільки струм зумовлений дірками, а полярність підмикання джерел живлення протилежна.

Варіант №6

1. Системи імпульсно-фазового керування.

Регулювання напруги тиристорних перетворювачів здійснюється шляхом зміни кута відкривання тиристорів. З цією метою кожен тиристорний перетворювач оснащується системою управління, яка забезпечує формування управляючих імпульсів, а також зсув цих імпульсів по фазі щодо анодного напруги тиристорів. Такі системи управління називають імпульсно-фазовими.

СІФК повинні задовольняти ряду специфічних вимог, які можна розділити на дві групи:

1. Вимоги, що ставляться до керуючого імпульсу.

2. Вимоги, обумовлені схемою випрямлення та використовуваними режимами тиристорних перетворювачів.

Структурно система імпульсно-фазового управління складається з компаратора, підсилювача-формувача і імпульсного трансформатора. На вхід компаратора надходять опорна і керуюча напруга з виходу регулятора струму. Компаратор формує двухполярной напругу змінної скважності, яка залежить від рівня і знаку керуючої напруги. Компаратор будується на аналоговому інтегральному підсилювачі без зворотних зв'язків.

Підсилювач-формувач перетворює напругу на виході компаратора в серію однополярних вузьких імпульсів постійної амплітуди і ширини, фаза імпульсів залежить від величини скважності сигналу на виході компаратора. Підсилювач-формувач будується на біполярних транзисторах і резистивної-ємнісних ланцюгах.

Імпульсний трансформатор гальванічно розділяє силову частину перетворювача і систему управління.

Таким чином, система імпульсно-фазового управління перетворить двухполярной аналогове напруга на виході регулятора струму в серію імпульсів прямокутної форми, що надходять на керуючі електроди тиристорів в необхідній фазі.

Швидкодія системи управління тиристорними перетворювачами є одним з найважливіших її показників. З метою досягнення максимальної швидкодії перетворювача СІФК виконуються практично безінерційні.

Особливістю багатоканальних СІФК є те, що формування і фазовий зсув імпульсів здійснюється в окремому каналі для кожного вентильного плеча багатофазного тиристорного перетворювача.

Рис. 1. Функціональна схема одного каналу СІФК

Ф ункціональна схема одного каналу СІФК показана на рис. 1. Кожен канал, як правило, містить фазодвігающееся пристрій ФСУ і формувач імпульсів ФИ. Фазосдвигающей пристрій, в свою чергу, містить пристрій синхронізації з мережею С, генератор розгортки ГР і граничне пристрій (нуль-орган) НО. На вхід НО подається крім опорної напруги сигнал управління тиристорного перетворювача Uу У загальному випадку напруга U може подаватися через спеціальний вхідний пристрій, що здійснює узгодження параметрів сигналу керування тиристорного перетворювача зі входом СІФК.

У момент рівності опорної напруги і напруги керування U порогове пристрій перемикається, і формувач імпульсів ФИ в цей же момент часу видає керуючий імпульс. Всі перераховані елементи можуть мати різне виконання і відрізнятися за принципом роботи.

Варіант №6