Конспект лекцій з навчальної дисципліни «електротехніка І електроніка» для студентів спеціальності



Сторінка9/11
Дата конвертації27.01.2017
Розмір2.07 Mb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Тема: Польові транзистори,їх устрій, принцип дії,характеристики

Мета:

1.навчальна:засвоїти інформацію про польові транзистори.Сформулювати уявлення про характеристики та параметри цих приборів


2.розвиваюча:освоювати логічну структуру змісту лекції.Самостійно застосовувати знання до вирішення практичних завдань
3.виховна:сприяти формуванню ідей.Виховувати почуття відповідальності у студентів.
Методичне та матеріально-технічне забезпечення: конспект лекцій,плакати
Організаційна структура лекції:
1. Визначення навчальних цілей і мотивація: перевірка присутніх, повідомлення теми лекції та її цілей, повідомлення плану лекції

2.Питання лекції:
1.Классифікація польових транзисторів
2.Характеристики польових транзисторів
3. Найпростіший підсилювальний каскад на польових транзисторах 
4. Область застосування 

3. Додаткові елементи заняття: демонстрація слайдів.
4. Висновки лекції, відповіді на можливі запитання.
5. Завдання для самопідготовки студентів:

Вивчити матеріал конспекта, Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

законспектувати та вивчити відповідні глави.
Викладач В.В.Хоружий


Лекція

Тема:Польові транзисторі,їх характеристики,параметри.
Мета:Познайомити студентів з будовою і характеристикою

польових транзисторів. . Прищепити студентам навики роботи

з приборами до складу яких входять ці прибори
План лекції
1.Классифікація польових транзисторів
2.Характеристики польових транзисторів
3. Найпростіший підсилювальний каскад на польових транзисторах 
4. Область застосування 
Література
1.Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

2.В.С. Попов,С.А.Ніколаєв"Загальна електротехніка з основами електроніки "

3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника

Польовий транзистор - це електропреобразовательний прилад, в якому струм, що протікає через канал, управляється електричним полем, що виникають при прикладанні напруги між затвором і витоком, і який призначений для посилення потужності електромагнітних коливань.


До класу польових відносять транзистори, принцип дії яких заснований на використанні носіїв заряду тільки одного знаку (електронів чи дірок). Управління струмом у польових транзисторахздійснюється зміною провідності каналу, через який протікає струм транзистора під впливом електричного поля. Внаслідок цього транзистори називають польовими. 

За способом створення каналу розрізняють польові транзистори з затвором у вигляді керуючого р-n-переходу і з ізольованим затвором (МДП - чи МОП - транзистори): вбудованим каналом і індукованим каналом. 


У залежності від провідності каналу польові транзистори поділяються на: польові транзистори з каналом р-типу і n-типу. Канал р-типу має діркової провідністю, а n-типу - електронної. 
Польові транзистори з керуючим р-n-переходом 
Пристрій і принцип дії 
Польовий транзистор з керуючим р-n-переходом - це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу р-n-переходом, зміщеним у зворотному напрямку
dopb207710
Малюнок 1 - Пристрій польового транзистора з керуючим р-n-переходом (каналом n-типу) 
dopb207711
Малюнок 2 - Умовне позначення польового транзистора з р-n-переходом і каналом n-типу (а), каналом р-типу (б) 

Каналом польового транзистора називають область у напівпровіднику, в якій струм основних носіїв заряду регулюється зміною її поперечного перерізу. 


Електрод (висновок), через який в канал входять основні носії заряду, називають витоком. Електрод, через який з каналу йдуть основні носії заряду, називають стоком. Електрод, службовець для регулювання поперечного перерізу каналу за рахунок керуючого напруги, називають затвором. 
Як правило, випускаються кремнієві польові транзистори. Кремній застосовується тому, що струм затвора, тобто зворотний струм р-n-переходу, виходить в багато разів менше, ніж у германію. 
Умовні позначення польових транзисторів з каналом n-і р-типів наведено на рис. 2. 
Полярність зовнішніх напружень, які підводяться до транзистора, показана на рис. 5.1. Управляє (вхідний) напруга подається між затвором і витоком. Напруга Uзи є зворотним для обох р-n-переходів. Ширина р-n-переходів, а, отже, ефективна площа поперечного перерізу каналу, його опір і струм в каналі залежать від цієї напруги. З його зростанням розширюються р-n-переходи, зменшується площа перетину струмопровідного каналу, збільшується його опір, а, отже, зменшується струм в каналі

Отже, якщо між витоком і стоком включити джерело напруги Uси, то силою струму стоку Iс, що протікає через канал, можна керувати шляхом зміни опору (перерізу) каналу за допомогою напруги, що подається на затвор. На цьому принципі і грунтується робота польового транзистора з керуючим р-n-переходом. 


При напрузі Uзи = 0 перетин каналу найбільше, його опір найменше та струм Iс виходить найбільшим. 
Струм стоку Iс поч при Uзи = 0 називають початковим струмом стоку. 
Напруга Uзи, при якому канал повністю перекривається, а струм стоку Iс стає вельми малим (десяті частки мікроампер), називають напругою відсічення Uзи відступ. 
Основні параметри 
· Максимальний струм стоку Iс max (при Uзи = 0); 
· Максимальна напруга стік-витік Uси max; 
· Напруга відсічення Uзи відступ; 
· Внутрішнє (вихідна) опір ri - являє собою опір транзистора між стоком і витоком (опір каналу) для змінного струму: 
dopb207713 при Uзи = const; 
· Крутизна стоко-затворної характеристики: 
dopb207714 при Uси = const, 
відображає вплив напруга затвора на вихідний струм транзистора; 
· Вхідний опір dopb207715 при Uси = const транзистора визначається опором р-n-переходів, зміщених у зворотному напрямку. Вхідний опір польових транзисторів з р-n-переходом досить велике (досягає одиниць і десятків мегаом), що вигідно відрізняє їх від біполярних транзисторів. 

Умовне позначення МДП - транзисторів наведені на рис. 5.6. 


dopb207721
Малюнок 3 - Умовне позначення МДП - транзисторів: 
а - з вбудованим каналом n-типу; 
б - з вбудованим каналом р-типу; 
в - з висновком від підкладки; 
г - з індукованим каналом n-типу; 
д - з індукованим каналом р-типу; 
е - з висновком від підкладки 


Область застосування 
Польові транзистори застосовуються в підсилювальних каскадах з великим вхідним опором, ключових і логічних пристроях, при виготовленні інтегральних схем та ін 
 Найпростіший підсилювальний каскад на польових транзисторах 
В даний час широко застосовуються підсилювачі, виконані на польових транзисторах. На рис. 5.9 наведена схема підсилювача, виконаного за схемою з ОІ і одним джерелом живлення. 
dopb207724
Малюнок 4

Режим роботи польового транзистора в режимі спокою забезпечується постійним струмом стоку Iсп і відповідним їй напругою стік-витік Uсіп. Цей режим забезпечується напругою зсуву на затворі польового транзистора Uзіп. Це напруження виникає на резисті Rи при проходженні струму Iсп (URі = Iсп Rи) і прикладається до затвору завдяки гальванічного зв'язку через резистор R3. Резистор Rи, крім забезпечення напруги зміщення затвора, використовується також для температурної стабілізації режиму роботи підсилювача по постійному струму, стабілізуючи Iсп. Щоб на резисторі Rи не виділялася змінна складова напруги, його шунтируют конденсатором Сі і таким чином забезпечують незмінність коефіцієнта посилення каскаду. Опір конденсатора Сі на найменшій частоті сигналу має бути набагато більшим опору резистора Rи, яке визначають за виразом:


dopb207725 (5.1) 
де Uзіп, Iсп - напруга затвор-витік і струм стоку при відсутності вхідного сигналу. 
Ємність конденсатора вибирається з умови: 
dopb207726 (5.2) 
де fmin - найнижча частота вхідного сигналу. 
Конденсатор Ср називається розділовим. Він використовується для розв'язки підсилювача по постійному струму від джерела вхідного сигналу. 
Ємність конденсатора: 
dopb207727 (5.3) 
Резистор Rс виконує функцію створення змінюється напруги у вихідному ланцюзі за рахунок протікання в ній струму, керованого напругою між затвором і витоком. 
При подачі на вхід підсилювального каскаду змінної напруги Uвх напруга між затвором і витоком буде змінюватися у часі DUзі (t) = Uвх; струм стоку також буде змінюватися в часі, тобто з'явиться змінна складова DIc (t) = ic. Зміна ця струму призводить до зміни напруги між стоком і витоком; його змінна складова uс рівна за величиною і протилежна фазі падіння напруги на резисторі R с, є вхідною напругою підсилювального каскаду DUсі (t) = uc = U вих =-Rcic. 

План заняття
Вид:лекція

Тема: Тиристори,їх устрій, застосування.

Мета:

1.навчальна:оволодіти знаннями про польові транзистори. Розширити знання про характеристики та параметри цих приборів

2.розвиваюча:освоювати логічну структуру змісту лекції,самостійно робити висновки з теми.

3.виховна:сприяти формуванню ідей.Виховувати професійні риси,творче мислення.



Методичне та матеріально-технічне забезпечення: конспект лекцій,плакати
Організаційна структура лекції:
1. Визначення навчальних цілей і мотивація: перевірка присутніх, повідомлення теми лекції та її цілей, повідомлення плану лекції

2.Питання лекції:
1.Переваги і недоліки теристорів
2.Види тиристорів
3. Вольтамперна характеристика тиристора

4. Класифікація тиристорів 
3. Додаткові елементи заняття: демонстрація слайдів.
4. Висновки лекції, відповіді на можливі запитання.
5. Завдання для самопідготовки студентів:

Вивчити матеріал конспекта, Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

прочитати відповідні глави.
Викладач В.В.Хоружий


Лекція

Тема:Тиристори,їх устрій,застосування.
Мета: Познайомити студентів з будовою і характеристикою теристорів.

Прищепити студентам навики роботи з приборами до складу яких

входять ці елементи.
План лекції
1.Переваги і недоліки теристорів
2.Види тиристорів
3. Вольтамперна характеристика тиристора

4. Класифікація тиристорів 

Література
1.Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

2.В.С. Попов,С.А.Ніколаєв"Загальна електротехніка з основами електроніки "

3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника
Тиристор

rubase_1_1400765346_3100

Позначення на схемах

Тиристор - напівпровідниковий прилад, виконаний на основі монокристала напівпровідника з трьома або більше pn-переходами і має два стійких стани: закрите стан, тобто стан низької провідності, і відкритий стан, тобто стан високої провідності.

Тиристор можна розглядати як електронний вимикач (ключ). Основне застосування тиристорів - управління потужною навантаженням за допомогою слабких сигналів, а також перемикальні пристрої.

Існують різні види тиристорів, які поділяються, головним чином, за способом управління і по провідності. Різниця по провідності означає, що бувають тиристори, проводять струм в одному напрямку (наприклад тріністор,зображений на малюнку) і в двох напрямках (наприклад, сімістори симетричні діністори).

Тиристор має нелінійну вольт-амперну характеристику ( ВАХ з ділянкою негативного диференціального опору У порівнянні, наприклад, з транзисторними ключами, управління тиристором має деякі особливості.

Перехід тиристора з одного стану в інший в електричному ланцюзі відбувається стрибком (лавиноподібно) і здійснюється зовнішнім впливом на прилад: або напругою (струмом), або світлом (для фототірістора). Після переходу тиристора у відкритий стан він залишається в цьому стані навіть після припинення керуючого сигналу, якщо протікає через тиристор струм перевищує деяку величину, звану струмом утримання.

1. Пристрій і основні види тиристорів



rubase_5_154924981_17576

Рис. 1. Схеми тиристора: a) Основна чотиришароваpnpn-структура b) Доданий тиристор з) триодного тиристор.

Основна схема тиристорної структури показана на рис. 1. Вона являє собою чотиришаровий напівпровідник структури pnpn, що містить три послідовно з'єднаних  J1, J2, J3. Контакт до зовнішнього p-шару називається анодом до зовнішнього n-шару - . У загальному випадку pnpn-прилад може мати до двох керуючих електродів (баз), приєднаних до внутрішніх шарів. Подачею сигналу на керуючий електрод здійснюється управління тиристором (зміна його стану). Прилад без керуючих електродів називається діодним тиристором або діністора. Такі прилади управляються напругою, прикладеною між основними електродами.

Прилад з одним керуючим електродом називають триодного тиристором або тріністором [1] (іноді просто тиристором, хоча це не зовсім правильно). В залежності від того, до якого шару напівпровідника підключений керуючий електрод, тріністори бувають керованими по аноду і по катоду. Найбільш поширені останні.

Описані вище прилади бувають двох різновидів: проникні струм в одному напрямку (від анода до катода) і проникні струм в обох напрямках. В останньому випадку відповідні прилади називаються симетричними (так як їх ВАХ симетрична) і зазвичай мають п'ятишаровий структуру напівпровідника. 

Симетричний тріністор називається також сімістором або тріаки (від англ. triac). Слід зауважити, що замість симетричних діністоров, часто застосовуються їх інтегральні аналоги, що володіють кращими параметрами.

Тиристори, що мають керуючий електрод, діляться на замикаються і незапіраемие. Незапіраемие тиристори, як випливає з назви, не можуть бути переведені в закритий стан за допомогою сигналу, що подається на керуючий електрод.

2. Вольтамперних характеристика тиристора



rubase_5_154946877_13095

Рис. 2. Вольтамперних характеристика тиристора

Типова ВАХ тиристора, що проводить в одному напрямку (з керуючими електродами або без них), наведена на рис 2. Вона має кілька ділянок:


  • Між точками 0 і 1 знаходиться ділянка, що відповідає високому опору приладу - пряме замикання.

  • В точці 1 відбувається включення тиристора.

  • Між точками 1 і 2 знаходиться ділянка з негативним диференційним опором.

  • Ділянка між точками 2 і 3 відповідає відкритому станом (прямий провідності).

  • В точці 2 через прилад протікає мінімальний утримуючий ток I h.

  • Ділянка між 0 і 4 описує режим зворотного запирання приладу.

  • Ділянка між 4 і 5 - режим зворотного пробою.

Вольтамперних характеристика симетричних тиристорів відрізняється від наведеної на рис. 2 тем, що крива в третій чверті графіка повторює ділянки 0-3 симетрично відносно початку координат.

За типом нелінійності ВАХ тиристор відносять до S-приладам

3. Режими роботи триодного тиристора

3.1. Режим зворотного замикання



rubase_5_154966559_11133

Рис. 3. Режим зворотного запирання тиристора

Два основних фактори обмежують режим зворотного пробою і прямого пробою:


  1. Лавинний пробій.

  2. Прокол збідненої області.

3.2. Режим прямого замикання

При прямому замиканні напруга на аноді позитивно по відношенню до катода і назад зміщений тільки перехід J2. Переходи J1 і J3 зміщені в прямому напрямі. Велика частина прикладеної напруги падає на переході J2. Через переходи J1 і J3 в області, що примикають до переходу J2, инжектируются неосновні носії, які зменшують опір переходу J2, збільшують струм через нього і зменшують спад напруги на ньому.

При підвищенні прямої напруги струм через тиристор спочатку росте повільно, що відповідає ділянці 0-1 на ВАХ. У цьому режимі тиристор можна вважати замкненим, так як опір переходу J2 все ще дуже велике. У міру збільшення напруги на тиристори знижується частка напруги, що падає на J2, і швидше зростають напруги на J1 і J3, що викликає подальше збільшення струму через тиристор і посилення інжекції неосновних носіїв в область J2.

При деякому значенні напруги (порядку десятків або сотень вольт), називається напругою перемикання V BF (точка 1 на ВАХ), процес набуває лавиноподібний характер, тиристор переходить в стан з високою провідністю (включається), і в ньому встановлюється струм, визначається напругою джерела і опором зовнішньому ланцюгу.



Класифікація тиристорів 

  • тиристор діодний (дод. назву "діністор") - тиристор, що має два висновки

    • тиристор діодний, не проводить в зворотному напрямку

    • тиристор діодний, проводить у зворотному напрямку

    • тиристор доданий симетричний (дод. назву "Діаком")

  • тиристор тріодний (дод. назву "тріністор") - тиристор, що має три висновки

    • тиристор тріодний, не проводить в зворотному напрямку (дод. назву "тиристор")

    • тиристор тріодний, проводить у зворотному напрямку (дод. назву "тиристор-діод")

    • тиристор тріодний симетричний (дод. назву "Тріак", неофіт. назву "симистор")

    • тиристор тріодний асиметричний

    • тиристор, що замикається (дод. назву "тиристор тріодний виключається")


План заняття
Вид:лекція

Тема: Підсилювачі,їх классифікація.Технічні показники

підсилювачів



Мета:
1.навчальна. :оволодіти знаннями про підсилювачі, розширити знання про показники підсилю

2.розвиваюча:освоювати логічну структуру змісту лекції,самостійно робити висновки з теми.

3.виховна:сприяти формуванню ідей.Виховувати професійні риси,творче мислення.

Методичне та матеріально-технічне забезпечення: конспект лекцій,плакати
Організаційна структура лекції:
1. Визначення навчальних цілей і мотивація: перевірка присутніх, повідомлення теми лекції та її цілей, повідомлення плану лекції

2.Питання лекції:

1.Основні поняття про підсилювачі


2.Параметри підсилювачів
3.Види підсилювачів та їх классифікація
3. Додаткові елементи заняття: тематична дискусія.
4. Висновки лекції, відповіді на можливі запитання.
5. Завдання для самопідготовки студентів:

Вивчити матеріал конспекта, Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

прочитати відповідні глави.
Викладач В.В.Хоружий

Лекція

Тема:Підсилювачі,їх классифікація.Технічні показники

підсилювачів


Мета: Познайомити студентів з будовою і характеристикою

підсилювачів. Формування у майбутніх фахівців грамотного технічного

методу оцінівання роботи цих виробів.
План лекції
1.Основні поняття про підсилювачі
2.Параметри підсилювачів
3.Види підсилювачів та їх классифікація
Література
1.Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"

2.В.С. Попов,С.А.Ніколаєв"Загальна електротехніка з основами електроніки "

3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника

Электронним підсилювачем називається пристрій, що дозволяє перетворювати вхідні електричні сигнали в сигнали більшої потужності не вдома без суттєвого спотворення їх форми.

Ефект збільшення потужностей може бути за наявності у пристрої деякого зовнішнього джерела, енергія якого використовується до створення підвищеної потужності не вдома. Цей генератор,преобразуемой підсилювачем в енергію посилених сигналів, називається джерелом харчування.

Енергія джерела живлення перетворюється на енергію корисного сигналу з допомогою підсилюючих, чи активних елементів. Пристрій, що є споживачем посилених сигналів, називають навантаженням підсилювача, а ланцюг підсилювача, до котрої я навантаження підключена, – вихідний ланцюгом, чи виходом підсилювача. Джерело вхідного сигналу, що потрібно посилити, називається джерелом сигналу, чи вхідним джерелом чи генератором, а ланцюг підсилювача, у якому вводять вхідний сигнал, називається вхідний ланцюгом, чи входом підсилювача.

Будь-який підсилювач модулює енергію джерела харчування вхідним управляючим сигналом. Цей процес відбувається здійснюється за допомогою керованого нелінійного елемента.

Основнимі параметри, які характеризують будь-який підсилювач, є його коефіцієнти підсилення:

- коефіцієнт підсилення за напругою 

- коефіцієнт підсилення за струмом 

- коефіцієнт підсилення за потужністтю



1. підсилювачі напруги, 

2. підсилювачі струму, 

3. підсилювачі потужності.

Підсилювачі напруги використовуються звичайно для підсилення малих сигналів і їх головне призначення - забезпечити можливо більший коефіцієнт підсилення за напругою. В таких підсилювачах бажано виконувати співвідношення , так щоб на опорі навантаження виділялась можливо більша напруга. 

В підсилювачах струму важливо одержати можливо більший коефіцієнт підсилення за струмом. В таких підсилювачах бажано виконання співвідношення 34_html_mf0e2c88

Нарешті, в підсилювачах потужності основною метою є одержання можливо більшої абсолютної величини вихідної потужності ( а не підсилення за напругою !), яку може забезпечити даний активний елемент. Тому в таких підсилювачах навантаження повинне бути узгодженим з його внутрішнім опором (

Що до вхідного кола підсилювача, то тут бажано, щоб підсилювач як мого менше навантажував джерело вхідного сигналу і вживав від нього можливо меншу потужність  Для цього потрібно, щоб вхідний опір підсилювача був достатньо великим. З останнього, зокрема, висновується, що польові транзистори, які не вживають струму по входу, мають певні переваги порівняно з біполярними. 

В залежності від діапазону підсилюваних ними частот підсилювачі поділяються на:

а) підсилювачі низької частоти (ПНЧ). Такі підсилювачі забезпечують підсилення частот від кількох десятків герц до 10 - 20 кілогерц. Оскільки цей діапазон відповідає сприйманому людиною діапазону звукових коливань, то такі підсилювачі називають також підсилювачами звукових частот. Вони використовуються в електроакустичній апаратурі (радіомовних приймачах, програвачах, магнітофонах, тощо). Зв’язок між каскадами у них здебільше ємнісний; 

б) підсилювачі постійної напруги та постійного струму (точніше, напруг і струмів, які повільно змінюються у часі) забезпечують підсилення в діапазоні від нульової частоти до деякої верхньої граничної частоти 34_html_m6e58b5 величиною від кількох герц до кількох десятків і навіть сотень кілогерц. Такі підсилювачі знаходять своє застосування у вимірювальній радіоапаратурі, пристроях автоматики та обчислювальної техніки. Ними можна підсилювати як змінну, так і постійну складову сигналу. Міжкаскадний зв’язок в таких підсилювачах гальванічний; 

в) широкосмугові підсилювачі, які охоплюють дуже широкий діапазон частот - від кількох герців до кількох мегагерц. Такий широкий спектри частот притаманний коротким імпульсним сигналам та телевізійним відеосигналам. Тому такі підсилювачі ще називають імпульсними або відопідсилювачами; 

г) вибіркові (або селективні) підсилювачі. Такі підсилювачі здійснюють підсилення в вузькій смузі частот і застосовуються там, де потрібно з широкого спектра частот виділити та підсилити сигнали заданої частоти. Так, вибіркові підсилювачі працюють у радіоприймачах, де вони виділяють і підсилюють лише частоту тієї радіостанції, на яку настроєний приймач, а також в спеціальній радіовимірювальній апаратурі. .


План заняття
Вид:лекція



Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал