- •Электроника и микропроцессорная техника. Лекция №1.
- •1.Определение предмета электроника:
- •Техническая электроника:
- •2.Физические основы собственной и примисной электропроводности полупроводников:
- •Зонные диаграммы:
- •3.Получение и свойства pn –перехода:
- •Основное свойство pn перехода:
- •4 .Вольт амперная характеристика pn перехода (вах перехода):
- •Лекция № 2.
- •Классификация полупроводников.
- •Элементарная база аналоговой п.П. Электроники:
- •4.П.П.Диоды
- •Выпрямительный диод:
- •Электрический пробой:
- •1.Туннельный пробой(эффект Зенера):
- •2. Лавинный пробой(в широких рn переходах):
- •3.Получение и свойства pn –перехода:
- •Светодид(излучаемый):
- •О птроны (Оптопары):
- •Система обозначения полупроводниковых диодов:
- •Лекция № 4. Транзисторы.
- •(Одиночный прибор, всегда от р→n)
- •Классификация биполярных транзисторов:
- •Принцип действия:
- •Достоинства и недостатки биполярных транзисторов:
- •Основные характеристики соэ:
- •Лабораторная работа № 30: исследование регулируемого выпрямителя на тиристорах.
- •Структурная схема:
- •Принцип действия тринистора:
- •Структурная схема:
- •Неуправляемый однополупериодный выпрямитель:
- •Управляемый выпрямитель содержит 3 блока:
- •Полевые транзисторы.
- •1.Определение и основные электроды:
- •3 Электрода:
- •2.Разновидности полевых транзисторов:.
- •Интегральные микросхемы:
- •Классификация:
- •2. По виду обрабатываемого сигнала:
- •3.По количеству заключенных в интегральной схеме элементов (по степени интеграции):
- •Полупроводниковые аналоговые устройства:
- •Выпрямители:
- •Классификация:
- •1.По виду выходной величины:
- •2.По потребляемой мощности:
- •3.По количеству выпрямительных полупроводников:
Классификация биполярных транзисторов:
1.По порядку чередования слоёв: прямые и обратные VT.
Прямые VT (p – n- p):
р- типа. n р – типа
1pn 2pn
Uпр Uоб
Э + - + -К
Б
Обратные VT (n – p - n):
n- типа. p n– типа
1pn 2pn
Uпр Uоб
Э - + - +К
Б
Обратные VT получили большее распространение, т.к. их основными зарядоносителями являются электроны, которые обладают на порядок большей подвижностью, поэтому эти приборы производительны.
Для выполнения принципа действия, всегда к переходу Э-Б: к Э: Uпр: + p и –n, К к : Uобр: -p и + n.
Принцип действия:
Рассмотрим на примере прямой структуры, т..е.:
р- типа. n р – типа
1pn 2pn
Uпр Uоб
Э + - + -К
Б
в аналоговой электронике рабочим режимом является нормальный режим. При котором к Эмиттеру прикладывается Uпр : +р, -n. А к Uобр : -р, +n.
1.При приложение Uпр к Э-Б, этот переход открывается (исчезает), раз так то начинается диффузия зарядоносителей
р n р
- + - + + + ++
- + - + ++ +
Iэ Iб Iк
Э p n К
n p
эпюра концентраций зарядоносителей.
Конструктивно слой Б – узкий и обеднённый зарядоносителями. Начинается диффузия зарядоносителей. В направление выравнивания концентраций, т.е. дырка из Эмиттера переходит в слой n Базы, частично рекомбинирует с имеющимися тут электронами и создают малый ток базы Iб. Остальные дырки для слоя n являются не основными.
2.Т.к. на Коллектор подано Uобр , то переход Б-К расширяется и не пропускает основные зарядоносители , но свободно пропускает неосновные зарядоносители. Поэтому оставшиеся дырки в слое n Базы. Под действием контактной разности потенциалов дрейфует в слой Коллектора , и создают ток коллектора Iк , дрейфовый. Таким образом, Iэ в Базе разветвляется на Iб и Iк.
Iэ = Iб + Iк
Основные параметры биполярного транзистора:
1.Коэффициент усиления по напряжению U.
Кu= Uвых /Uвх >1 (коэффициент усиления);
К= Uвых /Uвх <1 (коэффициент передачи).
2.Коэффициент по I:
Кi =Iвых / Iвх >< 1.
3.Коэффициент усиления по Р (мощности):
Кр= Рвых / Рвх = = Uвых* Iвых / Iвх *Uвх= Кu* Кi >1.
Если транзистор входит в схемы усилителей ,то коэффициент всегда >1.
Если коэффициент мощности Р<1, то это не усилитель. Это .например, генератор.
4. Входное сопротивление:
Rвх= Uвх / Iвх
5. Выходное сопротивление:
Rвых= Uвых / Iвых
Значение величин вх. и вых. сопротивлений необходимо для организаций работы устройств в согласованном режиме, при котором Rэi = Rэ(i+1).
Величины. Указанных параметров зависят от схемы включения биполярных транзисторов.
Названия схемы включения определяется по электроду транзистора, который входит и во входную, и в выходную цепи.
Схема с общей Базой СОБ (p-n-p):
VT
р - К
+Э р Iк
Iэ
Uвх= Uпр Uобр= Uвых
Iб
- n +
Б
Iэ = Iб + Iк
Кu= Uвых /Uвх= Uобр /Uпр >1
Кi =Iвых / Iвх= Iк/ Iэ < 1
Rвх= Uвх / Iвх= Uпр / Iпр = мало.
Rвых= Uвых / Iвых = Uпр / Iобр = велико.
Схема с общей базой (СОБ) усиливается по U и не усиливается по I.
Схема с общей базой используется в усилителях напряжения высокой частоты (в радиоэлектронике) а в промышленности нет!
Схема с общим Эмиттером СОЭ :
р - К
-Б n Iк
Iб
U вх= Uпр Р Uобр= Uвых
Iэ
+Э +Э
Б
Iэ = Iб + Iк
Кu= Uвых /Uвх= Uобр /Uпр >1
Кi =Iвых / Iвх= Iк/ Iб= Iк / Iэ –Iк >1
Rвх= Uвх / Iвх= Uпр / Iпр = мало.
Rвых= Uвых / Iвых = Uпр / Iобр = велико.
Схема с общим эмиттером усиливает и по U, и по I, поэтому имеет наибольший из всех схем Кр (по мощности).
Кр= Кu *Кi = мах
Область применения: используется в усилителях U и в усилителях Р.
Все параметры транзисторов приведены для этой схемы включения.
Схема с общим Коллектором СОК :
р +Э
+Б n Iэ
Iб VT
U вх= Uпр Р Uобр= Uвых
Iк
-К -К
Iэ = Iб + Iк
Кu= Uвых /Uвх= Uобр /Uпр <1
Кi =Iвых / Iвх= Iэ/ Iб >1
Rвх= Uвх / Iвх= Uпр / Iпр = велико
Rвых= Uвых / Iвых = Uпр / Iб = мало
Схема с общим коллектором усиливает по I и не усиливает по U. Поэтому эта схема применяется в усилителях I. Если источник. Усиливаемого сигнала имеет большое внутреннее сопротивление, то на 1-ое место , после него, ставится усилитель I, имеющий большое Uвх и маленькое Uвых, а на 2-ое место ставится усилитель U, который имеет маленькое входное и большое выходное.
↓ Uвх >I >U
↑ Rвх ↑ Rвх ↓ Rвых ↓ Rвх ↑ Rвых
Многокаскадные усилители имеют последовательность усилителей I и U, которая обеспечивает согласованный режим.