Разделы презентаций


Электроника

Содержание

Преподаватель: Самсонов Александр Иванович

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Электроника

Электроника

Слайд 2 Преподаватель: Самсонов Александр Иванович

Преподаватель: Самсонов Александр Иванович

Слайд 3Рекомендуемая литература

Белов Г.А. Электроника и микроэлектроника: Учеб. пособие. Чебоксары: Изд-во

Чуваш. ун-та, 2001. 378 с.

2. Новожилов, О. П. Электротехника и

электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.
3. Исследование полупроводниковых приборов. Метод. указ к лаб. работам. – ЧГУ, Чебоксары, 1988.
4. Полупроводниковые диоды и транзисторы. Лабораторный практикум – ЧГУ, Чебоксары, 2010.

Рекомендуемая литератураБелов Г.А. Электроника и микроэлектроника: Учеб. пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2001. 378 с.2. Новожилов, О.

Слайд 4Структура курса:
9 лекций;
4 Лабораторных работ;
Расчётно-графическая работа

Форма отчетности

– зачет.

Структура курса:9 лекций;4 Лабораторных работ;Расчётно-графическая работа   Форма отчетности – зачет.

Слайд 5ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития человеческого общества характеризуется всё возрастающим проникновением электроники

во все сферы жизни и деятельности людей. Достижения в этой

области в значительной мере способствуют решению сложнейших научно-технических проблем, повышению эффективности научных исследований, созданию новых видов машин и оборудования, разработке эффективных технологий и систем управления, получению материалов с уникальными свойствами, совершенствованию процессов сбора и обработки информации и др.
Охватывая широкий круг научно-технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения различных областей знаний. При этом, с одной стороны, она ставит перед другими науками и производством новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие, а с другой  вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследований.
ВВЕДЕНИЕ Современный этап развития человеческого общества характеризуется всё возрастающим проникновением электроники во все сферы жизни и деятельности

Слайд 6
Известно, что электроника включает в себя три основные области исследований

(вакуумную, твердотельную и квантовую электроники), каждая из которых объединяет исследования

физико-химических явлений и процессов, имеющих фундаментальное значение как для разработки электронных приборов, так и для метода расчёта и способа изготовления таких приборов.
Данный курс лекций посвящен полупроводниковой электронике и по этой причине ориентирован на изучение физики процессов в полупроводниковых приборах и устройствах на их основе.
Известно, что электроника включает в себя три основные области исследований (вакуумную, твердотельную и квантовую электроники), каждая из

Слайд 71. ИСТОКИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Любую науку можно представить в виде дерева с

корнями (истоками), со старыми ветвями и молодыми побегами. Физика является

одним из центральных корней дерева электроники, так как изучает движение электронов под действием постоянных и переменных полей. Эти поля могут быть рассчитаны электродинамическими методами при известных напряжениях на электродах прибора, включенного в схему установки. Для расчета схем применяют теорию электрических цепей. При расчете траектории электронов в приборе используются сведения из теоретической механики, высшей математики и вычислительной техники. При выборе материалов для изготавливаемого прибора и способа их обработки необходимо знание химии и технологии материалов.
Нижними ветвями дерева, исторически явившимися первыми, являются вакуумная и ионная электроники. Следующими ветвями являются: схемная электроника, полупроводниковая электроника, электроника СВЧ, микроэлектроника, квантовая электроника, оптоэлектроника, криоэлектроника, космическая электроника. Выделение таких ветвей является весьма условным. В реальности большинство ветвей пересекаются между собой (например, имеются вакуумные и полупроводниковые приборы СВЧ или в квантовом приборе используется газовый разряд).
1. ИСТОКИ ЭЛЕКТРОНИКИЛюбую науку можно представить в виде дерева с корнями (истоками), со старыми ветвями и молодыми

Слайд 8Одной из основных причин, способствовавших зарождению и развитию электроники, микроволновой

в частности, явилась необходимость в совершенствовании средств связи между отдельными

людьми и далеко расположенными селениями.
Как наука, полупроводниковая электроника сформировалась в начале ХХ века после создания основ электродинамики, открытия и исследования фотопроводимости (У. Смит, 1873), односторонней проводимости контакта металл-полупроводник (К. Ф. Браун, 1874), фотоэлектронной эмиссии (Г. Герц, 1887; А.Г. Столетов, 1905), рентгеновских лучей (В.К. Рентген, 1895), открытия электрона (Дж.Дж. Томсон, 1897), создания электронной теории (X.А. Лоренц, 1892  1909).
Появлению электронных приборов предшествовал сложный период возникновения и установления понятия об электроне как об элементарной частице. Электрон – первая частица микромира, физические свойства которой были установлены человеком. К представлению о существовании в природе элементарного электрического заряда ученых конца XIX века приводил целый ряд явлений, связанных с электричеством. Это и электризация не проводящих ток тел при трении, и явление электролиза, когда прохождение тока через растворы могло быть объяснено только тем, что молекулы растворённых в жидкости веществ состоят из электрически заряженных частиц, и открытое Эдисоном в 1881 году явление термоэлектронной эмиссии, названное эффектом Эдисона.
Одной из основных причин, способствовавших зарождению и развитию электроники, микроволновой в частности, явилась необходимость в совершенствовании средств

Слайд 9
Электрические свойства полупроводников
Полупроводниками называют вещества, удельная проводимость которых имеет промежуточное

значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков.
 
В отличие от

металлов в полупроводниках носители заряда возникают при повышении температуры или поглощении энергии от другого источника.
 
В полупроводниках электропроводность осуществляется двумя различными видами движения электронов. Проводимость полупроводников можно менять в широких пределах, добавляя ничтожно малые количества примесей.
Электрические свойства полупроводников	Полупроводниками называют вещества, удельная проводимость которых имеет промежуточное значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков.

Слайд 10
Электрические свойства полупроводников
Структура кристалла кремния










Атомы кремния способны объединять свои валентные

электроны с другими атомами кремния с помощью ковалентных связей.

Электрические свойства полупроводниковСтруктура кристалла кремния	Атомы кремния способны объединять свои валентные электроны с другими атомами кремния с помощью

Слайд 11
Электрические свойства полупроводников
При освобождении электрона в кристаллической решетке появляется незаполненная

межатомная связь. Такие «пустые» места с отсутствующими электронами получили название

дырок.
  Возникновение дырок в кристалле полупроводника создает дополнительную возможность для переноса заряда. Дырка может быть заполнена электроном, перешедшим под действием тепловых колебаний от соседнего атома.
Последовательное заполнение свободной связи электронами эквивалентно движению дырки в направлении, противоположном движению электронов, что равносильно перемещению положительного заряда.
Электрические свойства полупроводников	При освобождении электрона в кристаллической решетке появляется незаполненная межатомная связь. Такие «пустые» места с отсутствующими

Слайд 12
Электрические свойства полупроводников
В полупроводнике имеются два типа носителей заряда –

электроны и дырки, а общая проводимость полупроводника является суммой электронной

проводимости (n-типа) и дырочной проводимости (р-типа).
Для увеличения проводимости чистых полупроводниковых материалов применяют легирование – добавление небольших количеств посторонних элементов, называемых примесями.
  Используются два типа примесей. Примеси первого типа – пятивалентные – состоят из атомов с пятью валентными электронами. Примеси второго типа – трехвалентные – состоят из атомов с тремя валентными электронами.
Электрические свойства полупроводников	В полупроводнике имеются два типа носителей заряда – электроны и дырки, а общая проводимость полупроводника

Слайд 13
Электрические свойства полупроводников
Структура кристалла кремния, легированного пятивалентным материалом (фосфором)

Электрические свойства полупроводниковСтруктура кристалла кремния, легированного пятивалентным материалом (фосфором)

Слайд 14
Электрические свойства полупроводников
Атом фосфора называют донором, поскольку он отдает свой

лишний электрон.

Электроны в таком полупроводнике являются основными носителями, а

дырки – неосновными носителями. Основные носители имеют отрицательный заряд, поэтому такой материал называется полупроводником n-типа.

В качестве донорных примесей для германия и кремния используют фосфор, мышьяк, сурьму.
Электрические свойства полупроводников	Атом фосфора называют донором, поскольку он отдает свой лишний электрон. 	Электроны в таком полупроводнике являются

Слайд 15
Электрические свойства полупроводников
Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентными атомами, например атомами

индия (In), то эти атомы разместят свои три валентных электрона

среди трех соседних атомов. Это создаст в ковалентной связи дырку.

Структура кристалла кремния, легированного трехвалентным материалом
Электрические свойства полупроводников	Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентными атомами, например атомами индия (In), то эти атомы разместят свои

Слайд 16
Электрические свойства полупроводников
Атомы, которые вносят в полупроводник дополнительные дырки, называются

акцепторами.

Дырки являются основными носителями, а электроны – неосновными. Поскольку

основные носители имеют положительный заряд, материал называется полупроводником р-типа.
 
В качестве акцепторных примесей в германии и кремнии используют бор, алюминий, галлий, индий.
Электрические свойства полупроводников	Атомы, которые вносят в полупроводник дополнительные дырки, называются акцепторами. 		Дырки являются основными носителями, а электроны

Слайд 17
Вольт-амперная характеристика р–n-перехода
Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости называется

р–n-переходом.
Поскольку концентрация электронов в n-области значительно больше их концентрации

в p-области, происходит диффузия электронов из n-области в p-область. В n-области остаются неподвижные положительно заряженные ионы доноров.
Одновременно происходит диффузия дырок из p-области в n-область. За счет этого приграничная р-область приобретает отрицательный заряд, обусловленный отрицательно заряженными ионами акцепторов.
Вольт-амперная характеристика р–n-перехода	Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости называется р–n-переходом. 	Поскольку концентрация электронов в n-области значительно

Слайд 18
Вольт-амперная характеристика р–n-перехода
Прилегающие к р–n-переходу области образуют слой объемного заряда,

обедненный основными носителями. В слое объемного заряда возникает контактное электрическое

поле Ek, препятствующее дальнейшему переходу электронов и дырок из одной области в другую.
Вольт-амперная характеристика р–n-переходаПрилегающие к р–n-переходу области образуют слой объемного заряда, обедненный основными носителями. В слое объемного заряда

Слайд 19
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод – двухполюсный прибор, имеющий один p–n-переход.
Упрощенная структура

диода







Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом (А), а электрод,

подключенный к n-области – катодом (К).
Полупроводниковые диоды	Полупроводниковый диод – двухполюсный прибор, имеющий один p–n-переход.	Упрощенная структура диода		Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом

Слайд 20 Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод – это прибор с двухслойной P-N

структурой и одним P-N переходом.
Слой Р - акцепторная

примесь ( основные носители - дырки ). Слой N - донорная примесь (основные носители - электроны).

V или VD - обозначение диода
VS – обозначение диодной сборки
Цифра после V, показывает номер диода в схеме

Анод – это полупроводник P-типа
Катод – это полупроводник N-типа

Полупроводниковые диодыПолупроводниковый диод – это прибор с двухслойной P-N структурой и одним P-N переходом.  Слой

Слайд 21При приложении внешнего напряжения к диоду в прямом направлении («+»

на анод, а « - » на катод) уменьшается потенциальный

барьер, увеличивается диффузия – диод открыт (закоротка).
При приложении напряжения в обратном направлении увеличивается потенциальный барьер, прекращается диффузия – диод закрыт (разрыв).
При приложении внешнего напряжения к диоду в прямом направлении («+» на анод, а « - » на

Слайд 22Полупроводниковые диоды
Uэл.проб.=10÷ около 6000 В – напряжение электрического пробоя. Зависит

от марки диода.

Uнас. = 0,3 ÷ 1 В – напряжение

насыщения.

Ia и Ua – анодный ток и напряжение



Вольт-амперная характеристика диода

Полупроводниковые диодыUэл.проб.=10÷ около 6000 В – напряжение электрического пробоя. Зависит от марки диода.Uнас. = 0,3 ÷ 1

Слайд 23
Участок I:– рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)
Участки

II, III, IV, - обратная ветвь ВАХ (не рабочий участок)

Участок

II: Если приложить к диоду обратное напряжение – диод закрыт, но все равно через него будет протекать малый обратный ток (ток дрейфа, тепловой ток), обусловленный движением неосновных носителей.


Участок I:– рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)  Участки II, III, IV, - обратная ветвь ВАХ (не

Слайд 24Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение,

неосновные носители будут разгоняться и при соударении с узлами кристаллической

решетки происходит ударная ионизация, которая в свою очередь приводит к лавинному пробою (вследствие чего резко возрастает ток)
Электрический пробой, теоретически, является обратимым, после снятия напряжения P-N-переход восстанавливается.
Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение, неосновные носители будут разгоняться и при соударении

Слайд 25Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность,

что приводит к нагреву диода и он сгорает.

Тепловой пробой - необратим.
Вслед за электрическим пробоем, очень быстро следует тепловой, поэтому на практике для диодов запрещается работа при электрическом пробое.
Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность, что приводит к нагреву диода и он

Слайд 26Тепловой пробой может наступить и на рабочей ветви ВАХ (участок

I).
Надо отметить, что для данной ВАХ масштабы по осям в

положительном и отрицательном направлении неодинаковы.

Если сделать масштабы одинаковыми, ВАХ будет иметь следующий вид :

Тепловой пробой может наступить и на рабочей ветви ВАХ (участок I).Надо отметить, что для данной ВАХ масштабы

Слайд 27Вольт-амперная характеристика идеального диода (вентиля)

Вольт-амперная характеристика идеального диода (вентиля)

Слайд 28Основные параметры полупроводниковых диодов
1. Максимально допустимый средний за период

прямой ток (IПР. СР.)

это такой ток, который диод способен пропустить в прямом направлении не перегреваясь.
Величина допустимого среднего за период прямого тока равна 70% от тока теплового пробоя.
По прямому току диоды делятся на три группы:
1) Диоды малой мощности (IПР.СР < 0,3 А)
2) Диоды средней мощности (0,3 3) Диоды большой мощности (IПР.СР > 10 А)
В настоящее время существуют диоды с I ПР.СР = 3800 А

Диоды малой мощности не требуют дополнительного теплоотвода (тепло отводится с помощью корпуса диода)

Основные параметры полупроводниковых диодов 1. Максимально допустимый средний за период прямой ток    (IПР. СР.)

Слайд 29

2. Постоянное прямое напряжение (UПР.)

Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения между анодом и

катодом при протекании максимально допустимого прямого постоянного тока.
Проявляется особенно при малом напряжении питания.
Постоянное прямое напряжение зависит от материала диодов (германий - Ge, кремний - Si)
Синоним этого параметра – напряжение насыщения.
2. Постоянное прямое напряжение (UПР.)  Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения

Слайд 30
Uпр. Ge ≈ 0.3÷0.5 В (Германиевые)

Uпр. Si ≈ 0.5÷1 В (Кремниевые)
Германиевые диоды обозначают – ГД (1Д) Кремниевые диоды обозначают – КД (2Д)

3. Повторяющееся импульсное обратное максимальное напряжение (Uобр. max)
Электрический пробой идет по амплитудному значению (импульсу) Uобр. max ≈ 0.7UЭл. пробоя (10 ÷ 4500 В)
Для мощных диодов Uобр. max= 1200 В.
Этот параметр иногда называют классом диода (Для 12 класса диода Uобр. max= 1200 В)

Uпр. Ge ≈ 0.3÷0.5 В (Германиевые)

Слайд 314. Максимальный обратный ток диода (I max ..обр.)

Соответствует максимальному обратному напряжению (порядок величины – микроамперы или миллиамперы

в зависимости от мощности диода).
Для кремниевых диодов максимальный обратный ток в два раза меньше, чем для германиевых

5. Дифференциальное (динамическое) сопротивление.


4. Максимальный обратный ток диода (I max ..обр.)   Соответствует максимальному обратному напряжению (порядок величины –

Слайд 32Стабилитрон – это разновидность диода. Применяется для ограничения электрических сигналов

по току и напряжению.
Используются в стабилизаторах напряжения.

Стабилитрон – это разновидность диода. Применяется для ограничения электрических сигналов по току и напряжению. Используются в стабилизаторах

Слайд 33Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Рабочим участком является участок электрического пробоя.
U стаб. –

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

ток стабилизации
Вольт-амперная характеристика стабилитрона Рабочим участком является участок электрического пробоя.U стаб. – напряжение стабилизацииI стаб.min – минимальный ток

Слайд 34В справочнике дается среднее значение Uстаб. Есть разброс порядка 10

%.

Для достижения требуемого значения стабилитроны могут включаться последовательно.

В справочнике дается среднее значение Uстаб. Есть разброс порядка 10 %.Для достижения требуемого значения стабилитроны могут включаться

Слайд 35 Рабочий ток стабилитрона лежит в пределах от минимального

до максимального тока стабилизации.

Степень наклона рабочего участка,

характеризуется динамическим сопротивлением


Для идеального стабилитрона RД=0.
U стаб. =3 ÷ 200 В
Рабочий ток стабилитрона лежит в пределах от минимального до максимального тока стабилизации.  Степень наклона

Слайд 36Ещё один паспортный параметр – ТКН (температурный коэффициент напряжения). Показывает

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

изменении темпе-ратуры на один градус Цельсия.
Ещё один паспортный параметр – ТКН (температурный коэффициент напряжения). Показывает на сколько вольт (или на сколько процентов)

Слайд 37
Полупроводниковые диоды
Идеальная ВАХ p–n-перехода описывается выражением

, Здесь:

– температурный потенциал;
k –постоянная Больцмана;
T – абсолютная температура в градусах Кельвина;
e – заряд электрона.

При комнатной температуре (20C) . Для упрощения расчетов полагают, что при комнатной температуре .
Полупроводниковые диоды	Идеальная ВАХ p–n-перехода описывается выражением												     , 	Здесь:

Слайд 38
Полупроводниковые диоды
Ток I0 называют тепловым, или обратным, током насыщения. Величина

этого тока зависит от материала, площади p–n-перехода и от температуры.

Типичные

значения I0 : от 10-12 до 10-16 А. Обратный ток диода зависит от температуры. У кремниевых диодов он удваивается при увеличении температуры приблизительно на 7 С. На практике считают, что обратный ток кремниевых диодов увеличивается в 2,5 раза при увеличении температуры на каждые 10 С.

Полупроводниковые диоды	Ток I0 называют тепловым, или обратным, током насыщения. Величина этого тока зависит от материала, площади p–n-перехода

Слайд 39
Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды

Слайд 40Анализ цепей с диодами
Более точная модель диода:

Анализ цепей с диодамиБолее точная модель диода:

Слайд 41Анализ цепей с диодами

Анализ цепей с диодами

Слайд 42Выпрямители
Выпрямители преобразуют переменное напряжение питающей сети в пульсирующее однополярное.


Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно выраженной

нелинейной ВАХ. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды.

Однополупериодный выпрямитель

Выпрямители	Выпрямители преобразуют переменное напряжение питающей сети в пульсирующее однополярное. 	Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с

Слайд 43Выпрямители
Напряжения на входе и выходе однополупериодного выпрямителя

Среднее значение выпрямленного

напряжения
Максимальное обратное напряжение на диоде

Выпрямители	Напряжения на входе и выходе однополупериодного выпрямителя Среднее значение выпрямленного напряженияМаксимальное обратное напряжение на диоде

Слайд 44Выпрямители
Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора


Диоды проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода.
В положительный

полупериод открыт диод VD1, а в отрицательный – диод VD2.
Выпрямители	Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора 	Диоды проводят ток поочередно, каждый в течение

Слайд 45Выпрямители
Напряжение на нагрузке

Средние значения тока и напряжения нагрузки
;

Выпрямители	Напряжение на нагрузке 	Средние значения тока и напряжения нагрузки;

Слайд 46Выпрямители
Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя

Выпрямители	Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя

Слайд 47Выпрямители
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения используют специальные устройства – сглаживающие

фильтры

Емкостный фильтр (С-фильтр) в схеме однополупериодного выпрямителя
Сглаживание пульсаций выпрямленного

напряжения происходит за счет периодической зарядки конденсатора С (когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки
Выпрямители	Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения используют специальные устройства – сглаживающие фильтры 	Емкостный фильтр (С-фильтр) в схеме однополупериодного

Слайд 48Выпрямители
Временные диаграммы напряжений и токов выпрямителя

ВыпрямителиВременные диаграммы напряжений и токов выпрямителя

Слайд 49Выпрямители
На интервале времени t1 – t2 диод открыт и конденсатор

заряжается.

На интервале t2 – t3 диод закрыт и

конденсатор разряжается через сопротивление Rн

Амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения

- частота входного напряжения

Амплитуда пульсаций напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя

Выпрямители	На интервале времени t1 – t2 диод открыт и конденсатор заряжается. 	На интервале t2 – t3 диод

Слайд 50Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор – трёхполюсный
полупроводниковый прибор с двумя p–n-переходами
 

n–p–n-

транзистор

Биполярные транзисторы	Биполярный транзистор – трёхполюсный полупроводниковый прибор с двумя p–n-переходами n–p–n- транзистор

Слайд 51Биполярные транзисторы
p–n–p- транзистор

Биполярные транзисторыp–n–p- транзистор

Слайд 52Биполярные транзисторы
Структура биполярного транзистора
 

Биполярные транзисторыСтруктура биполярного транзистора 

Слайд 53Биполярные транзисторы

Активный режим работы биполярного транзистора
 

 


– коэффициент

передачи тока эмиттера.
 
У интегральных транзисторов  = 0.99–0.995

Биполярные транзисторыАктивный режим работы биполярного транзистора     – коэффициент передачи тока эмиттера. У интегральных транзисторов  =

Слайд 54Биполярные транзисторы

Режим отсечки:




В


Режим насыщения:

В
Биполярные транзисторыРежим отсечки:        		  ВРежим насыщения:

Слайд 55Характеристики биполярных транзисторов
Входная характеристика
Выходные характеристики

Характеристики биполярных транзисторовВходная характеристикаВыходные характеристики

Слайд 56Модели биполярных транзисторов

Линеаризованные характеристики биполярного транзистора

Модели биполярных транзисторовЛинеаризованные характеристики биполярного транзистора

Слайд 57Модели биполярных транзисторов

Модель биполярного транзистора для активного

режима

Модели биполярных транзисторов   Модель биполярного транзистора для активного режима

Слайд 58Модели биполярных транзисторов

Модель биполярного транзистора для режима

насыщения

Электротехника и электроника

Модели биполярных транзисторов   Модель биполярного транзистора для режима насыщенияЭлектротехника и электроника

Слайд 59 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника

 Усилительный каскад на биполярном транзистореЭлектротехника и электроника

Слайд 60 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника

 Усилительный каскад на биполярном транзистореЭлектротехника и электроника

Слайд 61Электротехника и электроника
 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Анализ для постоянной составляющей
 

Электротехника и электроника Усилительный каскад на биполярном транзистореАнализ для постоянной составляющей 

Слайд 62 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Эквивалентная схема для постоянной

составляющей
 
Ток базы

 
Ток коллектора

 

 Усилительный каскад на биполярном транзистореЭлектротехника и электроникаЭквивалентная схема для постоянной составляющей Ток базы Ток коллектора  

Слайд 63Электротехника и электроника
 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
 Схема замещения для переменной

составляющей


 
 
Выходное напряжение


 
 

Электротехника и электроника Усилительный каскад на биполярном транзисторе Схема замещения для переменной составляющей  Выходное напряжение  

Слайд 64Полевые транзисторы
Электротехника и электроника
Полевой транзистор –

полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего

канала с помощью поперечного электрического поля
 
Электроды полевого транзистора – исток (И), сток (С) и затвор (З).
 
Управляющее напряжение прикладывается
между затвором и истоком


 
 
Полевые транзисторы Электротехника и электроника   Полевой транзистор – полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется

Слайд 65Полевые транзисторы
Электротехника и электроника
Классификация полевых транзисторов
 
1. С управляющим

p–n-переходом;
2. С металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком.
 
Приборы второго типа

называют МОП-транзисторами.

Полевые транзисторы Электротехника и электроника Классификация полевых транзисторов 1. С управляющим p–n-переходом;2. С металлическим затвором, изолированным от канала

Слайд 66Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электротехника и электроника

Полевой транзистор с управляющим p–n-переходомЭлектротехника и электроника

Слайд 67Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электротехника и электроника
Выходные характеристики
 
 
 

Полевой транзистор с управляющим p–n-переходомЭлектротехника и электроникаВыходные характеристики   

Слайд 68Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электротехника и электроника
Передаточная характеристика
 
 
 
При напряжении затвор-исток,

равном напряжению отсечки ток стока

близок к нулю.
У n-канального ПТ напряжение затвор-исток отрицательно. 
Полевой транзистор с управляющим p–n-переходомЭлектротехника и электроникаПередаточная характеристика   При напряжении затвор-исток, равном напряжению отсечки

Слайд 69МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника

МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроника

Слайд 70МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Выходные характеристики
Режимы полевого транзистора:
- линейный;
-

насыщения;
- отсечки. 

МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаВыходные характеристикиРежимы полевого транзистора:- линейный;- насыщения;- отсечки. 

Слайд 71МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Линейный (триодный) режим работы МОП-транзистора
 
 
 

Ток стока

 

 
 
 

МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаЛинейный (триодный) режим работы МОП-транзистора      Ток стока    

Слайд 72МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника

b – удельная крутизна МОП-транзистора:
 

.
 
 – приповерхностная подвижность носителей,
– удельная емкость

затвор-канал,
L – длина, W – ширина канала.
 
 
 
МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаb – удельная крутизна МОП-транзистора: 	 . 	  – приповерхностная подвижность носителей,

Слайд 73МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
При малых значениях напряжения сток-исток


 

При малых значениях канал МОП-транзистора эквивалентен

линейному резистору.
 
Величина – проводимость канала

Сопротивление канала: 
МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаПри малых значениях напряжения сток-исток  При малых значениях

Слайд 74МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Режим насыщения МОП-транзистора






Ток стока

 
 

МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаРежим насыщения МОП-транзистораТок стока   

Слайд 75МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Передаточная характеристика МОП-транзистора
– напряжение отсечки 

 
 
 

МОП-транзистор с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаПередаточная характеристика МОП-транзистора– напряжение отсечки    

Слайд 76МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника

МОП-транзистор с встроенным каналомЭлектротехника и электроника

Слайд 77МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника
Выходные характеристики

МОП-транзистор с встроенным каналомЭлектротехника и электроникаВыходные характеристики

Слайд 78МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника
Передаточная характеристика
 
 
 

МОП-транзистор с встроенным каналомЭлектротехника и электроникаПередаточная характеристика    

Слайд 79Модели МОП-транзисторов
Электротехника и электроника
Квадратиная модель МОП-транзистора
 
 
 

Модели МОП-транзисторовЭлектротехника и электроникаКвадратиная модель МОП-транзистора   

Слайд 80Модели МОП-транзисторов
Электротехника и электроника
Квадратичная модель МОП-транзистора
 
 
 
или  
 
 

Модели МОП-транзисторовЭлектротехника и электроникаКвадратичная модель МОП-транзистора   или    

Слайд 81Усилитель на полевом транзисторе
с управляющим p–n-переходом
Электротехника и электроника

Усилитель на полевом транзисторе с управляющим p–n-переходомЭлектротехника и электроника

Слайд 82Усилитель на МОП-транзисторе
с индуцированным каналом
Электротехника и электроника

Усилитель на МОП-транзисторе с индуцированным каналомЭлектротехника и электроника

Слайд 83Усилитель на МОП-транзисторе
с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Схема замещения для

режима малого сигнала
 
 
 
Выходное напряжение

Коэффициент усиления переменной составляющей напряжения

Усилитель на МОП-транзисторе с индуцированным каналомЭлектротехника и электроникаСхема замещения для режима малого сигнала   Выходное напряжение Коэффициент усиления переменной

Слайд 84Усилители
Электротехника и электроника
Классификация усилителей
 
 
 
1.По диапазону усиливаемых частот

– усилители низких частот (УНЧ), усилители постоянного тока (УПТ), усилители

высоких частот (УВЧ), избирательные усилители.
2.По функциональному назначению – усилители напряжения, тока, мощности.
3.По характеру усиливаемого сигнала – усилители непрерывных и импульсных сигналов.
 
 
 
УсилителиЭлектротехника и электроникаКлассификация усилителей      1.По диапазону усиливаемых частот – усилители низких частот (УНЧ), усилители постоянного

Слайд 85Усилители
Электротехника и электроника
Структура усилительного устройства
 
 
 

УсилителиЭлектротехника и электроникаСтруктура усилительного устройства   

Слайд 86Усилители
Электротехника и электроника
Параметры усилителей
 
 
 
Основной количественный параметр – коэффициент усиления
(коэффициент

передачи).

Коэффициент усиления напряжения


Коэффициент усиления тока


Коэффициент усиления мощности

 
 
 

УсилителиЭлектротехника и электроникаПараметры усилителей   Основной количественный параметр – коэффициент усиления (коэффициент передачи).Коэффициент усиления напряжения Коэффициент усиления тока Коэффициент

Слайд 87Усилители
Электротехника и электроника
Коэффициент передачи усилителя – комплексная функция частоты:
 
 
 
Зависимость

модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).
 
зависимость аргумента

коэффициента усиления от частоты – фазочастотная характеристика (ФЧХ).
 
 
 
УсилителиЭлектротехника и электроникаКоэффициент передачи усилителя – комплексная функция частоты:    Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной

Слайд 88Усилители
Электротехника и электроника
Примерный вид амплитудно-частотной характеристики усилителя
 
 
 
Полоса пропускания ограничена частотами

среза и
 
На частотах среза коэффициент усиления

напряжения составляет , а коэффициент усиления мощности равен .
УсилителиЭлектротехника и электроникаПримерный вид амплитудно-частотной характеристики усилителя   Полоса пропускания ограничена частотами среза    и  На частотах

Слайд 89Усилители
Электротехника и электроника
Логарифмические частотные характеристики

Коэффициент усиления удобно измерять в логарифмических

единицах – децибелах:

 
 
 
 
Если АЧХ усилителя построена в логарифмическом масштабе, ее

называют логарифмической амплитудно-частотной характеристикой (ЛАЧХ или ЛАХ).
 
 
 
 
УсилителиЭлектротехника и электроникаЛогарифмические частотные характеристикиКоэффициент усиления удобно измерять в логарифмических единицах – децибелах:    Если АЧХ усилителя построена в

Слайд 90Обратные связи в усилителях

Электротехника и электроника
Обратной связью называют процесс передачи

сигнала из выходной цепи во входную.
 
Цепь, обеспечивающую эту передачу, называют

цепью обратной связи.
 
Петля, или контур обратной связи, состоит из прямого пути, образуемого активным элементом, и обратного пути, образуемого цепью обратной связи.

 
 
 
Обратные связи в усилителяхЭлектротехника и электроникаОбратной связью называют процесс передачи сигнала из выходной цепи во входную. Цепь, обеспечивающую

Слайд 91Обратные связи в усилителях

Электротехника и электроника
Пример: усилитель, охваченный цепью обратной

связи

 
 
 
Цепь обратной связи – делитель напряжения, образованный резисторами

, .

 
 
 
Обратные связи в усилителяхЭлектротехника и электроникаПример: усилитель, охваченный цепью обратной связи   Цепь обратной связи – делитель напряжения, образованный

Слайд 92Обратные связи в усилителях

Электротехника и электроника
Выходное напряжение усилителя:
 



Напряжение обратной связи
 

 

– коэффициент передачи цепи обратной
связи.

Напряжение на входе усилителя
 
Обратные связи в усилителяхЭлектротехника и электроника	Выходное напряжение усилителя: 

Слайд 93Обратные связи в усилителях

Электротехника и электроника
Выходное напряжение



Коэффициент передачи усилителя, охваченного

обратной связью,
 

 

Произведение – коэффициент петлевого

усиления,
 
Величина – глубина обратной связи

 

 


 
 
 
Обратные связи в усилителяхЭлектротехника и электроникаВыходное напряжениеКоэффициент передачи усилителя, охваченного обратной связью, 	   Произведение

Слайд 94Дифференциальные усилители

Электротехника и электроника
Дифференциальный усилитель (ДУ) – симметричная схема с

двумя входами и двумя выходами

 
 
 

Дифференциальные усилителиЭлектротехника и электроникаДифференциальный усилитель (ДУ) – симметричная схема с двумя входами и двумя выходами   

Слайд 95Дифференциальные усилители

Электротехника и электроника
Сигналы на входе дифференциального усилителя представляют в

виде суммы дифференциальной и синфазной составляющих:

 
 
 
Дифференциальный сигнал равен разности входных

напряжений:
,

 а синфазный – их полусумме:
 

 
 
 
Дифференциальные усилителиЭлектротехника и электроникаСигналы на входе дифференциального усилителя представляют в виде суммы дифференциальной и синфазной составляющих:   Дифференциальный сигнал

Слайд 96Дифференциальные усилители

Электротехника и электроника
Источник сигнала на входе дифференциального усилителя можно

представить эквивалентной схемой, показанной на рисунке

 
 
 

Дифференциальные усилителиЭлектротехника и электроникаИсточник сигнала на входе дифференциального усилителя можно представить эквивалентной схемой, показанной на рисунке   

Слайд 97Дифференциальные усилители

Электротехника и электроника
Параметры дифференциального усилителя

 
Коэффициент усиления дифференциального сигнала
 
 

Коэффициент усиления

синфазного сигнала
 
 

Коэффициент ослабления синфазного сигнала:

 
 
 

Дифференциальные усилителиЭлектротехника и электроникаПараметры дифференциального усилителя Коэффициент усиления дифференциального сигнала  Коэффициент усиления синфазного сигнала  Коэффициент ослабления синфазного сигнала:   

Слайд 98Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

Электротехника и электроника

Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторахЭлектротехника и электроника

Слайд 99Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

Электротехника и электроника
Коэффициенты усиления дифференциального сигнала
 



 Для симметричного выхода
 
 
Коэффициент усиления синфазного сигнала
 

 
Коэффициент ослабления синфазного

сигнала
 


 
 
 
Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторахЭлектротехника и электроникаКоэффициенты усиления дифференциального сигнала  			   Для симметричного выхода  Коэффициент усиления синфазного

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика