Электроника

которые не могут эффективно отводить тепло своими корпусами, требуется дополнительный

Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения между анодом и

Соответствует максимальному обратному напряжению (порядок величины – микроамперы или миллиамперы

по току и напряжению.
Используются в стабилизаторах напряжения.

напряжение стабилизации
I стаб.min – минимальный ток стабилизации
I стаб.max – максимальный

%.

Для достижения требуемого значения стабилитроны могут включаться последовательно.

до максимального тока стабилизации.

Степень наклона рабочего участка,

на сколько вольт (или на сколько процентов) изменяется Uстаб при

два стабилитрона, включенные последовательно встречно.
Эти стабилитроны используются для ограничения

p проводимости, четырехслойной структуры p-n-p-n.
Тиристоры предназначены для ключевого

практике при употреблении термина "тиристор" подразумевается именно этот элемент.

- участок ОА – через тиристор

1. Прямая полярность анодного напряжения (плюс приложен к аноду, минус

Чтобы закрыть тиристор, необходимо снизить анодный ток до величины тока удержания на достаточное время (время выключения).
Если тиристор стоит в цепи переменного тока, он закроется при обратной полярности анодного напряжения.

управляемые при подачи напряжения и тока на управляющий электрод.

напряжение на нагрузке, чем больше α , тем меньше среднее

такое напряжение, при котором тиристор переходит в открытое состояние.
2.

закрывается тиристор (от 10 до 500 микросекунд).
8. Предельная скорость

в нагрузке протекает только при положительной полуволне питающего напряжения.
2.

На участке 0< ωt < π Ud=e2
На участке π<ωt<2π Ud=0

однополупериодной схемы выпрямления: токи и напряжения прерывисты, следовательно будет низкая

точкой (нулевая схема)

диод V1 – открыт;

Период выпрямленного напряжения

U П – переменная составляющая выпрямленного напряжения (напряжение пульсаций); U П1 – первая гармоника U П .

пульсаций.
Пульсация выпрямленного напряжения характеризуется коэффициентом пульсации.


Коэффициент

Здесь U П1max – амплитуда первой гармоники
переменной составляющей выпрямленного напряжения (синоним – амплитуда первой гармоники напряжения пульсаций).
U d – постоянная составляющая (среднее за период значение выпрямленного напряжения).

напряжения получим в общем виде формулу :

меньше коэффициент пульсации, тем меньше уровень пульсации, а следовательно выше

период анодный максимальный ток.

- среднее значение тока, протекающего через нагрузку.

и напряжения определяется средним значением напряжения :
Активная мощность, отдаваемая в

составляющей.
Это также говорит о некачественном выпрямлении.
Для уменьшения пульсации (уменьшения

Sт =1,34 Pd = 1,34 Ud Id

Последняя формула приводится без вывода.

нулевой точкой нет

) и указанной на рисунке полярности выпрямленный ток будет

переменной составляющей тока отсутствует. Токи , ,

меньшая стоимость.
2. Последовательно обтекается всегда только один диод

нас устраивает входное напряжение.
2. на 20% меньше

составляющей.








Коэффициент сглаживания:

выходе фильтра;
UН – среднее

нет, т.к. постоянный ток через него не проходит.



Рассмотрим как

Схема замещения для постоянной составляющей выпрямленного напряжения L и L-C фильтра:

Должно быть r « RН чтобы постоянная составляющая передавалась без потерь.

L-C фильтра:

Здесь ZПОСЛ - комплексное сопротивление последо-вательного элемента

ZПАР - комплексное сопротивление параллель-ного элемента фильтра, включая RН.

Чем больше ZПОСЛ и меньше ZПАР, тем меньше
переменная составляющая и больше S.
Поэтому делают ωп·L » RН.

Переменная составляющая –
это первая гармоника
ωп =2ωсети

ωП·L » RН

ZПАР = RН

В приведенной выше формуле выходные напря-жения фильтра UН и UНП1m выражены через входные напряжения фильтра Ud и UП1m .

Емкость шунтирует нагрузку по переменной составляющей.
Условие эффективного шунтирования

- Из чего следует, что

Ёмкостный и R-C фильтр. (Работа выпрямителя на R-C нагрузку).

(-)

(-)

(-)

(+)

(+)

(-)

трансформатора
Рассмотрим, что происходит в схеме в разные промежутки времени:

, V1 – открыт, V2 – закрыт. конденсатор заряжается импульсом

ток i a - прерывистый, с паузами. Возникает необходимость введения

Здесь q – коэффициент пульсаций.

SC =1.

Меньше амплитуда переменной составляющей -
4. Резкая зависимость

напряжение R-C фильтр эффективен при

напряжении и токе нагрузки в некотором диапазоне.
Типы стабилизаторов:
1.

при увеличении входного напряжения .


Чем
(только на

- на рабочем участке - участке электрического пробоя.

= const

До электрического пробоя, (а это
стабилизация) Iv ≈ 0 и стабилизатор
работает как делитель напряжения.

При определенном UBX стабилитрон
пробивается и при увеличении UBX

и




При
Должно выполняться условие:
Должно выполняться условие:

соответствует U вх.min и I н.max
Току I v. max

насколько хорошо стабилизатор поддерживает выходное напряжение в заданных пределах.

для коэффициента стабилизации можно записать в следующем виде:
дифференциальное сопротивление

Учитывая, что
в стабилизаторе

<<

и

<<

Значит

< 20

40

но при этом будет уменьшаться U вых , поэтому задача

током в схемах полупроводниковой электроники.

Представляют из себя

Э-Б – эмиттерный переход.
Б-К – коллекторный переход.


Особенности

Крайние слои называются эмиттером и коллектором. Между ними – база.

коллекторный в обратном.
Схемы с общим эмиттером (ОЭ):

Так для p-n-p транзистора должны соблюдаться условия :
N a » N д , p p » n n .
Здесь N a – концентрация акцепторной примеси,
N д – концентрация донорной примеси,
p p – концентрация дырок, n n - концентрация электронов.

=0 и U КЭ =0
происходит диффузия дырок из эмиттера

возврат электронов из зоны проводимости в валентную зону. Также исчезают

тогда, когда суммарный ток через переход равен нулю, т.е.

.

Потенциальный барьер на эмиттерном переходе

решетки (нарушения кристаллической структуры, случайные примеси, трещины, дефекты в поверхностных

здесь

α – коэффициент передачи тока эмиттера. α = 0,9-0,99.
α < 1, т.к. небольшая часть дырок из эмиттера всё же рекомбинирует с электронами в базе.

подвижных носителей – электронов компенсировался зарядом положительных неподвижных ионов примесей.

Б
К.
e
Электроны (не основные) из К
Б
обратный

Через коллекторный переход кроме движения основных носителей есть ещё движение неосновных носителей. Этот ток мал.

Полный ток через коллекторный переход, обуслов-ленный и основными и неосновными носителями :

связаны линейно.
Как связаны I К и I Б ?

общим эмиттером (ОЭ).
Х – ка имеет три участка.
При U

I К почти не зависит от U КЭ .

Для идеального транзистора пологий участок имеет вид горизонтальной линии.

При этом на переходе Э-Б прямое напряжение, на переходе Б-К - обратное.

транзистор работает как управляемый источник тока I к , которым

Т.е. I к не зависит от нагрузки.

Если при I к = const изменяется R нагр , то будет изменяться I К ·R нагр , т.е. изменяется U КЭ .

Чтобы увеличить I Б , надо увеличить U БЭ . При этом увеличится прямое напряжение на эмиттерном переходе, диффузия носителей из Э в Б и I Э увеличится на Δ I Э .

Увеличение I Б происходит из-за увеличения рекомбинаций согласно уравнению (2) :

Δ I К :
Небольшой наклон пологого участка объясняется так

На пологом участке транзистор работает в усилительном режиме.

и при
U КЭ = U КЭН = U БЭ

Крутой участок :

Напряжение на коллекторном переходе определяется уравнением :

транзистора.
Состоянию насыщения соответствует точка В на выходной характеристике.
В состоянии

ставить как замкнутый ключ. Или говорят, что транзистор «стянут в точку».

На практике резкого уменьшения I К в режиме насыщения не про-исходит, т.к. Е К не отключается. А вводят VT в режим насыщения путём увел. I Б .

I К.MAX

В т. А транзистор находится в режиме «отсечки». VT закрыт.

При значительных U КЭ происходит лавинное размножение носителей зарядов и, далее, может произойти тепловой пробой. Этот участок в правой части характеристики имеет увеличение I К (загиб характеристики вверх). Показано ограничение рабочего участка пунктирной линией.

Его можно представить как разомкнутый ключ. При этом I К,MIN = I КБО ≈ 0, U КЭ.MAX = E К .

помощью можно проводить графический анализ режима работы транзистора.
Часто в технической

ваемых h –параметров. Их можно найти из выходной и входной характеристик транзистора.

Для нахождения h 21Э примерно из середины линейного диапазона ΔU КЭ проводим вертикаль до пересечения с характеристиками. Точки пересечения сносим на ось I К и находим ΔI К .

Не надо забывать, что размерность I Б – микроамперы, а I К - миллиамперы.

линейном (наклонном) усилительном участке находим приращения ΔU КЭ и

Входная (базовая ) характеристика.

Это семейство характеристик I Б = f(U БЭ ) при U КЭ = const.

При U КЭ = 0 оба перехода работают при пря-мом напряжении, т.к. на базе минус от U БЭ (транзистор p -n-p типа), а на коллекторе 0, т.е. 0 «положительнее» минуса.

I Э и I К суммируются в базе. Т.е. I Б больше, чем при U КЭ > U КЭН .

Входная характеристика при этом есть ВАХ двух p-n переходов, включенных параллельно (одно напряжение, а ток больше.

напряжение, на эмиттерном – прямое.
I Б уменьшен на

Входная характеристика – есть прямая ветвь ВАХ эмиттерного перехода, но ток уменьшен на (α-1). Этим показывается, что I Б – лишь часть I Э .

один параметр транзистора :
r Б – входное

r б ≈ 50 ÷ 200 Ом. Среднее значение r б ≈ 100 Ом.