Електронні кайдані посадили прилади (шпаргалка)

1. Зонная модель напівпровідника. До напівпровідникам (ПП) ставляться речовини, що займають за величиною удільної електричної провідності проміжне становище між металами і диэлектриками. Їх питома электрич. провідність лежать у межах від 10−8 до 105 см/м і на відміну від металів вона зі зростанням темпер-ры. ПП є досить численну групу речовин. До них ставляться химич. елементи: германій (Ge), кремній (Si), бір, вуглець, фосфор, сірка, миш’як, селен, сіра олово, телур, йод, деякі химич. соед-ния і з органич. речовини. У електроніці знаходять застосування обмежений у напівпровідникових матеріалів. Це насамперед Si, Ge, і арсенід галію. Застосовувані в електроніці ПП мають дуже досконалу кристалічну структуру. Їх атоми розміщені у просторі у суворо періодичної послідовності на постійних відстанях друг від друга, створюючи кристалл-ую грати. Решотка найпоширеніших в електроніці напівпровідників — Ge і Si — має структуру алмазного типу. У такій реш. кожен атом речовини оточений чотирма так само атомами, які у вершинах правильного тетраедра. Кожен атом, що у кристалічній решітці, електрично нейтральний. Сили, утримують атоми в вузлах грати, мають квантово-механический характер; вони виникають з допомогою обміну взаємодіючих атомів валентными електронами. Така зв’язок атомів називається ковалентної зв’язку, на її створення необхідні двоє електронів. У Ge і Si, є 4х-валентными елементами, на зовнішньої оболонці є чотири ковалентные зв’язки й з чотирма найближчими, оточуючими його атомами.

[pic] [pic] рис. 1. рис. 2. На рис. 1 показ. условн. изображ. кристалич. грати Si на площині: 1 — атом кремнію, 2 — ковалентная зв’язок, освічена одним електроном. На рис. 2 показ. освіту вільного електрона під впливом теплової енергії: 1 — порушена ковалентн. зв’язок, 2 — вільний електрон, 3 — незаповнена зв’язок (дырка).

[pic] рис. 3. EV — энергетич. рівень (max енергія пов’язаного електрона), Ed — енергія донора, Ec — зона провідності (min енергія вільного електрона), Eg — ширина забороненої зони. EF — рівень Фермі, ймовірність заповнення кіт. дорівнює Ѕ.

2. Електропровідність полупроводников.

К напівпровідникам (ПП) ставляться речовини, що займають по велич удільної електричної провідності (ЭП) проміжне становище між провідниками (метали) і диэлектриками. Значення удільної ЭП цих класів речовин наведені у табл.

[pic] Основним ознакою, виділяє ПП як особливий клас речовин, явл. сильне вплив температури і концентрації домішок з їхньої ЭП. Приміром, навіть при порівняно небольш. удосконалення. темп-ры провідність ПП різко зростає (до 5 — 6% на 1єС). Більшість ПП сильне зміна ЭП виникає під впливом світла, іонізуючого випромінювання здійснюватиме та інших. энергетич. впливів. Т. а ПП — це хімічна речовина, провідність кіт. істотно залежить від внешн. чинників. Електропровідність ПП визначається спрямованим рухом електронів під дією зовнішнього електричного поля. У ПП валентна зона і зона провідності розділені не широкої забороненої зоною. Під впливом зовнішнього ел. поля можливий перехід електронів з валентною зони до зони провідності. Причому у валентної зоні виникають вільні енергетичні рівні, а зоні провідності з’являються вільні електрони, звані електронами провідності. Цей процес відбувається зв. генерацією пар носіїв, а чи не зайняте електроном энергетич. статки у валентною зоні - дірка. Електропровідність, зумовлену генерацією пар носіїв заряду електрондірка, називають власної електропровідністю. Повернення порушених електронів із зони провідності в валентну зону, в рез. якого пара носіїв заряду электрон-дырка зникає, називають рекомбинацией. Дрейфовий струм. Електрони і дірки в кристалі нах-ся в сост. хаотичного теплового движ-ия. У разі ел. поля на хаотич. рух накладається компонента спрямованого движ., обумовленого дією цього поля. У рез. електрони і дірки начин. перемещ-ся вздовж кристала — виникає ел. струм, кіт. називається дрейфовым струмом. Дифузний струм обумовлений переміщенням носіїв заряду в галузі високої концентрації до області дешевше концентр. Однією із визначальних принципів, що у багатьох фізичних процесів, явл. принцип електричної нейтральності напівпровідника, що полягає в тому, що у сост. рівноваги сумарний заряд в ПП нульовий. Він виражається рівнянням электронейтральности:

[pic].

3. p-n перехід у умовах термодинамічної равновесия.

Основная частина напівпровідникових приладів — це p-n перехід. p-n перехід — це кордон розділу між двома ПП з різними типом електропровідності - p і n.

[pic] Ми знаємо, в р-области дірок багато, а п-области їх замало, й відповідно в п-области електронів багато, а р-области їх мало. У результаті різниці концентрації виникає процес дифузії. У результаті виникають диффузионные струми дірок і електронів. Ці струми явл. струмами основних носіїв зарядів. Дірки з р-области переходить до п-область і рекомбинируют з електронами. Також електрони переходять із п-области в робласть і рекомбинируют з дірками. У рез. в р-п переході утворюється шар без рухливих носіїв заряду, має велике R, і кіт. називається запирающим шаром. У цьому вся шарі є лише отриц. заряди іонів, кіт. створюють негативний заряд -q, позитивний заряд іонів +q. Ці заряди створюють ел. полі Eвн, спрямоване від + до — з отриц. потенціалом в робласті й покладе. потенціалом в п-области. Ця різницю потенціалів зв. контактної різницею потенціалів. Ці заряди +q і -q перешкоджають подальшому проходженню основних носіїв ч/з р-п перехід. Дірки відштовхуються від +q, а електрони відштовхуються від -q. Тобто. процес дифузії припиняється і Iдиф далі не зростає. Тому говоримо, що у р-п переході виникає потенційний бар'єр для основних носіїв. У той самий час ці об'ємні заряди +q і -q своїм ел. полем Є діють ускоряюще на неосновні носії зарядів (електрони з робласті притягуються до +q, а дірки з п-области до -q). Через війну неосновні носії під впливом ел. поля Є легко перейдуть ч/з р-п перехід і створять дрейфовые струми. Дрейфовые струми — це струми неосновних носіїв. Якогось моменту часу дрейфовий і дифф. струм ч/з р-п перехід стають рівними і протилежними, тоді Iобщ=Iдр+Iдиф=0.

[pic].

Енергетична діаграма р-п переходу може термодинамічної равновесия.

4. Перехід металл-полупроводник.

Уровни енергії валентных електронів утворюють валентну зону (ВЗ), а такий рівень енергії, які перебувають вище ВЗ образ. зону провідності (ЗП). ЗП і ВЗ розділені забороненої зоною (ЗЗ), ширина кіт. різна у різних материалов.

[pic] У проводников-металлов — ВЗ заповнена частково, електрони займають нижню частина зони, а верхні рівні ВЗ не заповнені. Під впливом слабкого внешн. электр. поля валентные електрони приобрет. доп. енергію — кінетичну, заповнюючи в ВЗ зайняті вищі рівні енергії. Це означає, що електрони під дійств. электр. поля приобрет. швидкість і у перенесення электр. заряду, тобто. протікає електричний струм. Можлива і інша зонная структура провідника, при кіт. ВЗ повністю заповнена валентными електронами, але ВЗ і ЗП перекриваються, тобто. ЗЗ відсутня. У цьому випадку електрони під впливом электр. поля можуть купувати додаткову кинетич. енергію, займаючи вільні рівні енергії в ЗП. Валентные електрони в металі належать одночасно всім атомам кристала і явл. вільними носіями заряду. Якщо ВЗ заповнена які і ширина ЗЗ не дорівнює 0, то валент. електрони не можуть купувати доповнить. кинетич. енергію та не явл. вільними. Якщо ж вал. електрону собщить енергію, здатну подолати ЗЗ, він переходить з ВЗ однією з незайнятих рівнів ЗП і станів. свобод. носієм заряду. Водночас у ВЗ з’являється один свобод. рівень, відповідний дірці, що дозволяє электронам ВЗ переміщатися. Перехід електрона з ВЗ в ЗП може відбутися під впливом теплової енергії чи якої або іншого джерела енергії. Якщо ширина ЗЗ щодо велика то теплової енергії електронів недостатньо, щоб перейти їм із ВЗ в ЗП. Вільних носіїв заряду в таких матеріалах немає та його належать до диэлектрикам.

5. p-n перехід з прямою смещении.

Электронно-дырочным p-n зв. такий перехід, кіт. освічений двома областями ПП з різними типами провідності: електронний і дырочный. Включення при кіт. до p-n переходу прикладається внешн. напряж. Uпр в протифазі з контактної різницею потенц. зв. прямим (див. рис. 1.). Як очевидно з потенційної діаграми (рис. 2) висота потенційного бар'єра уменьшается:

Uб=Uк-Uпр Ширина p-n переходу також зменшується h’h). Потенційний бар'єр зростає й стає рівним Uб=Uк+Uобр. Кількість основних носіїв, спроможних перебороти дію результуючого поля, зменшується. Це спричиняє зменшенню диффузионного струму, кіт. то, можливо визначено по формуле:

Iдиф=Iобр ехр· (-qeUобр / кТ). При обр. включенні переважну роль грає дрейфовий струм. Вона має невелику величину, т.к. створюється рух неосновних носіїв. Цей струм зв. зворотним й за такою формулою: Iобр=Iдр — Iдиф. Пробоєм зв. різке увелич. I ч/з перехід у області зворотних напряж. перевищують U, зване Uпроб. Існують 3 основні види пробою: тунельний, лавинний і тепловой.

[pic] рис. 2.

7. Напівпровідниковий диод.

Полупроводниковый діод (ПД) є 2х-электродный прилад, дію кіт. грунтується на використанні эл-ских властивостей p-n переходу чи контакту металл-полупроводник. До цих св-вам ставляться: одностороння провідність, нелінійний ВАХ, наявність ділянки ВАХ, який володіє негативним опором, різке зростання зворотного потоку при эл-ком пробое, існування ємності p-n переходу. У зависнув. від цього, який із властивостей p-n переходу використовується, ПД можна буде застосувати з метою випрямлення, детектування, перетворення, посилення і генерування ел. коливань, і навіть для стабілізації напруги в ланцюгах постійного струму й у ролі змінних реактивних елементів. Найчастіше ПД відрізняється від симетричного p-n переходу тим, що pобласть діода має значно більше домішок, ніж nобласть (несиметричний p-n перехід), тобто. у разі nобласть носить назва бази діода. При подачі за показ такої перехід зворотного напруги струм насичення полягатиме практично лише з потоку дірок з убозівської бази в pобласть і матиме меншу величину, ніж для симетричного переходу. При подачі прямого напруги прямий струм також майже повністю складатиметься з потоку дірок з p-области до бази, вже при невеликих прямих напругах буде зростати експоненціально. Рівняння ВАХ p-n переходу має вид:

[pic]. Застосування ПД тих чи іншої мети визначає вимоги, які пред’являються його хар-кам, до величинам преобразуемых потужностей, струмів і напруг. Ці вимоги може бути задоволені з допомогою відповідного вибору матеріалу, з кіт. виготовляється діод, технології виготовлення p-n переходу і конструкцією діода. Відповідно до цим ПД поділяються на цілий ряд основних типових груп. Існуюча класифікація поділяє ПД так: а, по призначенню (выпрямительные, детекторні, преосвітні, стабилитроны, варикапы та інших.); б) по частотним властивостями (низькочастотні, високочастотні, НВЧ); в) на кшталт переходу (площинні, точкові); р) по вихідному матеріалу (германиевые, кремнієві, арсенид-галлиевые і т.д.); З іншого боку, існує поділ ПД всередині однієї групи відповідно до електричними параметрами. Крім специфічних параметрів, характеризуючих цю типову групу, існують параметри загальні всім ПД незалежно від своїх спеціального призначення. До них належать: робочий інтервал температур, дозволене зворотне напруга, припустимий выпрямленный струм, допустима потужність рассеивания.

8. Выпрямительные диоды.

Выпр. діод (ВД) застосовуються для перетворення змінного I НЧ (до 50 кГц) у І одного напрями (випрямлення змінного I). Зазвичай робочі частоти ВД малої і середній потужності (P) становить 20 кГц, а діодів великий потужності - 50 гц. Можливість застосування p-n переходу з метою випрямлення зумовлено його властивістю проводити I щодо одного напрямі (I насичення дуже малий). У зв’язку з застосуванням ВД до характеристикам і параметрами пред’являються такі вимоги: а) малий зворотний струм I0; б) велике зворотне напруга; у великих прямий струм; р) мале падіння напруги при протікання прямого струму. Щоб забезпечити ці вимоги, ВД роблять з напівпровідникових матеріалів з великою шириною забороненої зони (ЗЗ), що зменшує обр. I, та очі великою питомим R, що підвищує дозволене обр. U. Для отримання у напрямку великих I і малих падінь U слід збільшувати площа p-n переходу і зменшувати товщину бази. ВД изгот-ся з германію (Ge) і кремнію (Si) з великим питомим R, причому Si є найперспективніших матеріалом. Si діоди, внаслідок те, що Si має велику ширину ЗЗ, мають в багато раз менші зворотні I, але більше пряме падіння U, тобто. при рівної P отдаваемой на додачу, втрата енергії у Si діодів буде більше. Si діоди мають великі зворотні U і покладають великі щільності U у напрямку. Залежність ВАХ кремнієвого діода від температури (t) показано на рисунке.

[pic] З рис. слід, що такий перебіг прямий галузі ВАХ за зміни (t) змінюється незначно. Це тим, що концентрація основних носіїв заряду за зміни температури (t) практично майже змінюється, т.к. примесные атоми ионизированы вже за часів кімнатної t. Кількість неосновних носіїв заряду визначається t і тому хід зворотної галузі ВАХ залежить від t, причому ця залежність різко виражена для Ge діодів. Величина U пробою теж залежить від t. Ця залежність визначається виглядом пробою p-n переходу. При електричному пробое з допомогою ударної іонізації зростає у разі підвищення t. Це пояснюється лише тим, що за підвищення t увелич-ся теплові коливання грати, уменьш-ся довжина вільного пробігу носіїв заряду і, щоб носій заряду придбав енергію достатню для іонізації валентных зв’язків, треба підвищити напруженість поля, тобто. збільшити прикладене до p-n переходу зворотне U. При тепловому пробое Uпроб у разі підвищення t зменшується. У певному інтервалі t для Ge діодів пробою найчастіше буває тепловим (ширина ЗЗ Ge невелика), а Si діодів — електричним. Це визначає значення при заданої t. При кімнатної t значення для Ge діодів звичайно перевищують 400 В, а Si — 1500 В.

9. Стабилитрон.

[pic] [pic] мал.1. рис. 2. Зворотний гілка ВАХ, показаної на рис. 1, тобто. явище пробою p-n переходу, можна використовуватиме цілей стабілізації U, користуючись та обставина, щодо того часу поки пробою носить електричний характер характеристика пробою повністю оборотна. Напівпровідник. діоди, службовці для стабілізації U, називаються стабилитронами (З). Як очевидно з ВАХ, у сфері пробою незначні зміни зворотного U призводять до різких змін величини зворотного I. Припустимо, що діод, має таку характеристику, входить у найпростішу схему, показану на рис. 2, причому робоча точка перебуває у тій галузі ВАХ, де за зміні струму U практично постійний. І тут, якщо змінюється вхідний напруга U, то змінюється I в ланцюга, але т.к. U на диоде за зміни I постійний (змінюється R діода), те й U в точках а, б — постійно. Якщо паралельно до диоду до точкам а, б підключити R навантаження, то U на навантаженні також зміниться. З виготовляються з кремнію (Si). Це з тим, що у З то, можливо використана лише електрична форма пробою, яка явл. оборотного. Якщо пробою піде на необоротну теплову форму, то прилад вийде з ладу. Тож розмір Iобр в З обмежена припустимою потужністю розсіювання Pрас = Uобр· Iобр. Т.к. ширина забороненої зони Si більше, ніж в германію, то тут для нього електрична форма пробою піде на теплову на великих значеннях зворотного I — звідси доцільність виконання З з Si. Ступінь легування Si, тобто. величина його питомої опору ?, залежить від величини стабилизируемого U, яким виготовляється діод. З для стабілізації низьких U изгот-ся з Si малим питомим R; що стоїть стабилизируемое R, із більш высокоомного матеріалу виконується діод. Зміна стабилизируемого U від кількох основних вольт до десятків вольт може бути досягнуто зміною питомої R Si. Основним параметром З явл. U стабілізації Uстаб і температурний коефіцієнт U ТКН, що характеризує зміна U на З за зміни температури (t) на 1? С, при постійному струмі. ТКН може приймати, як покладе., і отриц. значення залежність від впливу t на U пробою Uпроб. Для низьковольтних З, кіт. роблять з низкоомных напівпровідників, пробою має тунельний характер, а т.к. ймовірність тунельного переходу електронів зростає збільшенням t, тобто. Uпроб падає, то низьковольтні З мають отриц. ТКН. Для высокоомных стабилитронов ТКН положителен.

[pic] де U — напряж. на диоде, T — температура.

10. Варикап.

Действие варикапов (У) грунтується на використанні емкостных властивостей р-п переходу. Зазвичай використовується залежність величини бар'єрній ємності Сзар від U в області зворотних напруг. Загалом вигляді залежність величини зарядної ємності від U має вид;

Сзар?А (?к-U)-v, де, А — стала, ?до — висота потенційного бар'єра, U — зовнішнє напруга, v = ½ — для різких переходів, v = 1/3 — для плавних переходов.

[pic] рис. 1. Ця залежність зображено на рис. 1, де суцільний лінією показано характеристика плавного переходу, а пунктирною — різкого переходу. (У) можна використовувати щодо різноманітних цілей як конденсатори з перемінної ємністю. Іноді їхні використав параметричних підсилювачах. У принципі роботи параметрического підсилювача лежить часткову компенсацію втрат надходжень у коливальному контурі, що складається з котушки індуктивності L і конденсатора З, при періодичному зміни місткості конденсатора чи індуктивності котушки (за умови, зміна відбуватиметься в певних кількісних і фазових співвідношеннях із частотою коливань контуру). І тут збільшення потужності електричних коливань (сигналу) відбувається поза рахунок енергії того джерела, який періодично змінювати величину реактивного параметра. Як такого змінного реактивного параметра і використовується У, ємність якого змінюється у результаті гармонійного U подаваного від спеціального генератора накачування. Якщо з допомогою U і генератора накачування повністю компенсувати усі втрати контуру, тобто. довести до самозбудження, така система називається параметрического генератора. Вочевидь, що на посаді керованої ємності може працювати будь-який напівпровідниковий діод, за умови, що обсяг його зарядної ємності досить великий. До спеціальним параметрическим диодам, працюють у параметричних підсилювачах на високих і надвисоких частотах, пред’являються підвищені вимоги: вони мають мати сильної залежністю ємності від U малий значенням опором бази щодо підвищення максимальної робочої частоты.

11. Високочастотні диоды.

В високочастотних напівпровідникових диодах як і, як й у выпрямительных диодах, використовується несиметрична провідність p-n переходу. Вони більш високих частотах, ніж выпрямительные діоди (до сотень МГц), і поділяються на універсальні і імпульсні. Універсалістські ВЧ діоди застосовуються щоб одержати високочастотних коливань струму одного напрями, щоб одержати з модулированных за амплітудою високочастотних коливань — коливань із частотою модуляції (детекторування), для перетворення частоти. Імпульсні діоди застосовуються як переключающий елемент в імпульсних схемах. Працюючи напівпровідникового діода на високої частоті великій ролі грає ємність переходу, що зумовлює інерційність діода. Якщо діод входить у выпрямительную схему, вплив ємності призводить до погіршення процесу випрямлення З іншого боку, ефективність випрямлення знижується завдяки тому, що коли частина подведенного до p-n переходу зовнішнього напруги вихоплює опір бази діода. Звідси випливає, що p-n переходи напівпровідникових діодів, працівників високої частоті повинні мати малої ємністю малий опором бази. Для зменшення ємності зменшують площа переходу, а зменшення опору бази зменшують товщину бази. Вимоги зменшення інерційних властивостей в.ч. діода й у з цим зменшення площі переходу, часу життя нерівноважних неосновних носіїв заряду і товщини бази стає особливо важливо у разі, якщо діод працює у імпульсної схемою як перемикача. Перемикач має дві стану: відкритий і закрите. У ідеальному разі перемикач повинен мати нульовий опір у відкритому стані, нескінченно велике — у зачиненому, і практично миттєво переходити вже з стану до іншого. У реальному разі за переключенні ВЧ діода з закритого стану на відкрите і навпаки стаціонарне стан встановлюється в протягом певного часу, що називається часом перемикання і характеризує інерційні властивості діода. Наявність інерційних властивостей при швидкому переключенні призводить до викривлення форми переключаемых імпульсів. При виготовленні імпульсних діодів в вихідний напівпровідник вводяться елементи, є ефективними центрами рекомбінації (Au, Cu, Ni), що знижує тривалість життя нерівноважних носіїв заряду. Товщина n-области (бази) зменшується до значень менших, ніж значення дифузійної довжини пробігу дірок Zр. Це одночасно зменшує та палестинці час життя нерівноважних носіїв, й відвертий спротив бази. Конструктивно в.ч. діоди виконуються в вигляді точкової конструкції чи площинною з дуже малій площею перехода.

12. Біполярний транзистор.

Бип. тр-ром (БТ) наз-ся электропреобразовательный напівпровідниковий (ПП) прилад, має два взаємодіючих переходу. Тр-р є кристал ПП, у якому 3 області з по черзі змінюваними типами провідності. Залежно від порядку чергування областей различ. БТ типів p-n-p і n-p-n. Принцип дії БТ різних тип. однаковий. Тр-ры отримали назв. бипол., т.к. їхньої роботи обеспеч-ся носіями зарядів двох типів основними і неосновн. Схематичне устр-во і условн. графич. обознач. p-n-p і n-p-n тр-ров показ. на рис. 1.

[pic] рис. 1. На одній із крайніх областей тр-ной структури створюють із поліпшення. концентрацією домішок, використав режимі инжекции і зв. эмиттером. Середню область зв. базою, а крайню обл. — колектором. Два переходу БТ зв. эмиттерным і коллекторным. У зависнув. від цього, який електрод має загальну точку соедин-я зі вх. і вых. ланцюгами, различ. 3 способу включ. тр-ра: з ПРО, ОЕ і ОК. Электрич. парам-ры і хар-ки БТ істотно различ-ся в різних схемах вкл. По режимам роботи p-n переходу розрізняють 4 режиму роботи тр-ра: 1. Активний режим — эмиттерный перехід відкритий, коллекторный закритий. Цей режим роботи явл. звичайним усилительным, у якому спотворення сигналу min. 2. Режим насичення — обидва переходу одкр. Падіння U на одкр. эмит. і колл. переходах напр. зустрічно, проте I у подальшому ланцюгу Э-К відбувається на одному напр., напр. від До до Еге в тр-ре n-p-n типу (рис. 2. а). Тр-р працює у реж. насыщ. при відносить. великих токах бази. Инжекции електронів в Б у своїй стає настільки сильної, що ланцюг До стає нездатною видобувати надлишкові електрони з Б також ефективно, як і активному режимі. Концентрація електронів в Б у колл. переходу стає можна з концентр. їх в эмитт. переходу (рис. 2. b), що соотв-ет прямий полярності U на колл. переходе.

[pic] рис. 2. 3. Режим відсічення обидва переходу закриті. Він характ-ся дуже малими I ч/з замкнені переходи тр-ра. 4. У інверсному реж. эмитт. перехід закр., а колл. одкр., тобто. Т вкл. «навпаки»: До працює у ролі Еге, Еге як До. Параметри БТ. У довідниках наводяться основні граничні параметри тр-ра. До основним пар. ставляться: 1. Ємність колл. переходу Ск; 2. Коэфф. посилення (передачі) по току h21Э; 3. Зворотний I колл. переходу при включеному эмитт. Iкб0; 4. Гранична частота fa; 5. Опір бази Rб.

13. Статичні ВАХ біполярного тр-ра включеного за схемою з ОБ.

Статические хар-ки є графіки експериментально отриманих залежностей між I, що перебігають в транзисторі, і U з його p-n-переходе при Rн = 0. Вх. і вых. I і U різні щодо різноманітних схем включення транзистора. Кожна з схем включення то, можливо охарактеризована чотирма сімействами статич. хар-тик. Практично зазвичай користуються вх. і вых. характеристиками для схем з ПРО і ОЕ. Рассм. хід статичних вихідних характеристик транзистора, включеного по схемою з ПРО, хід яких показаний на рис. 1.

[pic].

[pic] рис. 1. Вигляд хар-ки, знятої при Iэ=0, відповідає зворотної галузі ВАХ одиночного pn-перехода. І тут Iк=Iк0, де Iк0 — нульової коллекторный струм. Якщо Iэ > 0, то значення I колектора збільшуються з допомогою носіїв заряду, инжектированных з эмиттера до бази. І тут коллекторный I протікає і за Uкб = 0. А, аби знизити значення колл-го I до 0, необхідно подати на колл-ный перехід пряме U, у своїй потенційний бар'єр переходу знизиться, і назустріч потоку неосновних носіїв заряду потече потік основних носіїв заряду; за однакової кількості цими потоками коллный струм Ік нульовий. При збільшенні зворотного U на колекторі зняті хар-ки, мають невеличкий підйом, тобто. Ік, зростає зі збільшенням U на колекторі. Це тим, що зі збільшенням зворотного коллекторного U зростає ширина коллекторного переходу (переважно у бік бази), зменшується рекомбінація неосновних носіїв в товщі бази, зменшується рекомбинационная складова I бази, і I колектора Iк=Iэ — Iб при Iэ=const кілька зростає. Хар-ки, зняті ч/з рівні інтервали зміни I эмиттера, розташовуються нерівномірно: що більше значення I эмиттерного переходу, то ближчий друг до друга розташовуються хар-ки. Це тим, що зростання эмиттерного I призводить до збільшення рекомбінації, отже до зменшення Ік. При великих значеннях Ік коллекторное напруга зростає з допомогою лавинного множення носіїв заряду в коллекторном переході. Велику роль роботі транзистора грає зворотний некерований I коллекторного переходу Iк0, кіт. явл. частиною Ік незалежно від значенні Iэ. Т.к. Iк0 є струм неосновних носіїв заряду, кількість яких безпосередньо залежить від температури, його існування визначає температурну нестабільність роботи транзистора.

14. Статичні ВАХ бип. тр-ра вкл. за схемою з ОБ.

Рассм. хід статичних вх. хар-ик транзистора, вкл. за схемою з ОЕ Iб=F (Uбэ)|Uкэ=const. І тут вони теж мають вид, показаний на рис. 1.

[pic] рис. 1 Рассм. хід хар-ки, знятої при Uкэ=0. Коли коллекторную p-область подано нульової, але в базову n-область — негативний потенціал (тобто. |Uкэ| < |Uбэ|), то коллекторный перехід перебуває під прямим U, і крізь нього протікає диффузионная складова I (струм основних носіїв заряду), яка замикається через базу. Через эмиттерный перехід, на кіт. від батареї подається пряме U, також протікає диффузионная складова I, причому, т.к. подача Uкэ=0 для схеми з ОЕ означає коротке замикання між колл. і эмитт., I эмиттера теж замикається через базу. При зміні Uбэ кожен із струмів змінюється в відповідність до ходом прямий галузі ВАХ p-n-перехода. У базовому виведення эмиттерный і колекторні струми протікають у одному напрямку, тобто. Iб = Iэ + Ік і вх. хар-ка, знята при Uкэ = 0, є пряму гілка ВАХ двох паралельно включених p-n-переходов. Якщо вх. хар-ка знімається при якомусь значенні зворотного коллекторного U |Uкэ| > |Uбэ|, то, на коллекторный перехід подається зворотне U. У цьому вся разі I колектора змінює свій напрям, I эмиттера замикається через ланцюг колектора, і I бази є сумою двох протилежно спрямованих складових, рекомбинационной і струму I’к0. При Uбэ=0 рекомбинационная складова струму бази Iэ (I-?())=0 й у ланцюга бази протікає лише струм I’к0. Потому, як у эмиттерный перехід подано пряме напруга Uбэ>0, з’являються эмиттерный струм і рекомбинационная складова струму бази величині менша, ніж струм I’к0. У ланцюзі бази протікає разностный струм. При збільшенні Uбэ рекомбинационная складова зростає, разностный струм I’к0 — Iэ (I-?()) зменшується, і за Iэ (I-?())=I'к0 струм бази нульовий. При подальшому збільшенні Uбэ струм бази змінює своє напрям, й у ланцюга бази протікає разностный струм зменшується і за Iэ (I- ?())-I'к0. При збільшенні зворотного U коллекторного переходу вх. хар-ки зсуваються від початку координат вправо і вниз. Зрушення хар-стик вниз пояснюється лише тим, що значення I’к0 ростуть при збільшенні зворотного напруги коллекторного переходу т.к. розширення переходу убік бази зменшує рекомбінацію, у результаті, збільшується коефіцієнт передачі эмиттерного струму ?(), і значення I’к0 ростуть. Зрушення хар-стик вправо пояснюється лише тим, що зниження рекомбинационной складової струму бази й рівність Iэ (I-?())=I'к0 характеризується великих значеннях Uбэ.

15. Динамічний режим роботи біполярного транзистора.

При роботі транзистора з навантаженням має місце взаємовпливи друг на друга струмів Iэ, Ік, Iб. Цей режим називається динамічного, яке характеристики — динамічних. Розглянемо динамічний режим транзистора, що працює за схемою з ОЕ (рис.1).

[pic] рис. 1. Працюючи транзистора що з навантаженням Rн, включеної в ланцюг колектора, напруга джерела харчування Ек розподіляється між навантаженням і переходом коллектор-эмиттер (Uкэ): Ек=Uкэ+Iк· Rн, тому струм колектора змінюється по лінійному закону відповідно до вираженням Iк=(Ек-Uкэ)/Rн. Графічна залежність Iк=f (Uкэ) є пряму лінію, яка називається нагрузочной прямий. Для дослідження властивостей транзистора навантажувальну криву завдають на сімейство вихідних характеристик (мал.2). Крапка перетину нагрузочной прямий з віссю струмів збігаються з точкою, для якої задовольняється умова Iк· Rн=Ек.

[pic] рис. 2.

17. Т-образная схема біполярного тр-ра.

Параметры Z, У і М наз-ся зовнішніми параметрами, оскільки крім властивостей самого транзистора вони залежать ще й схеми включення (ПРО, ОЕ і ОК). Тому іноді - більш зручно під час розрахунків використовувати схеми заміщення. Тр-р у разі представляється еквівалентній схемою, що з певного кол-ва електричних елементів (опору, індуктивності, ємності тощо.). Проте самими пасивними елементами не можна описати підсилювальні властивості тр-ра. Тож у еквівалентну схему запроваджується ще генератор ЭДС чи струму. Т-образную еквівалентну схему заміщення легко отримати гроші з рівнянь четырехполюсника для Z-параметров на низьких частотах. Замінивши в уравнениях:

Uвх=r11Iвх+r12Iвых; Uвых=r21Iвх+r22Iвых. Uвх і Iвх через U1 і I1, а Uвых і Iвых відповідно через U2 і I2, будемо иметь:

U1=r11I1+r12I2; U2=r21I1+r22I2. Збільшивши і відібравши у другому рівнянні r21I1, що ні змінить рівності і, виконавши нескладні перетворення, получим:

U1=r11I1+r12I2; U2=r21I1+r22I2+(r21-r12)· I1. Перше рівняння і двоє перших члена другого рівняння є рівняннями пасивного четырехполюсника. Т-образная схема заміщення йому має вигляд, показаний на рис. 1.а.

[pic] рис. 1. Т-образная схема транзистора. Підсилювальні властивості тр-ра визначаються останнім членом другого рівності EГ=(r21-r12)· I1. Розмір цього ЭДС пропорційна вх. току та залежною від властивостей внешн. ланцюга. Эквив-ная схема з урахуванням останнього члена другого рівності представлена на рис. 1.b. Іноді замість генератора ЭДС в еквівалентну схему включають генератор струму. Безсумнівно, що створюваний генератором струм також має бути пропорційний току I1: IГ=a· I1, де a — коэфф. пропорційності. Еквівалентна схема з генератором струму показано на рис. 1.c. Оскільки дії генератора струму і генератора напруги рівноцінні, можна визначити коэфф. a з схем рис. 1. b і 1. c при холостому ході не вдома. Умова еквівалентності цих генераторів у тому, що падіння напряж., створюваного генератором струму на опір (r21-r12) (рис. 1. c), має бути одно ЭДС генератора схеми на рис. 1. b:

(r21-r12)· I1=a·(r22-r12)·I1, звідси a=(r21-r12)/(r22-r12).

20. Основні параметри біполярних транзисторов.

Приводимые в довідниках параметри транзисторів діляться на електричні і граничні експлуатаційні. До електричним параметрами ставляться: гранична частота fГр при заданих напрузі Uкэ і струмі эмиттера; статичний коефіцієнт передачі струму у схемі ОЕ h21Э при заданих напрузі Uкэ і Iэ; зворотні струми переходів Iкб0, Iэб0 при заданих зворотних напругах відповідно Uкб і Uэб; зворотний струм коллекторного переходу IкэR при заданих напрузі Uкэ і опір Rбэ резистора, включеного між базою і эмиттером; ємності переходів Се, Ск при заданих зворотних напругах (ємність Се часто наводиться також за Uбэ=0). Кормі перелічених вище загальних електричних параметрів залежно від призначення транзистора вказують ряд специфічних параметрів. Для підсилюючих і генераторных транзисторів крім граничной частоти зазвичай наводяться стала часу ланцюга зворотний зв’язок ?до при заданих напрузі Uкб, струмі Iэ й частоти f, і навіть максимальна частота генерації fmax при заданих напрузі Uкб, струмі Iэ. Знаючи значення? до, можна оцінити коефіцієнт зворотний зв’язок |h21Э (f)|=2? f? до. Для переключающих і імпульсних транзисторів вказують напруги як насичення Uбэ б нас і Uкэ б нас і час розсмоктування tрас, при заданих токах Ік б нас і IБ. V Під струмом IБ треба думати до складу якого струм бази IБ1. Замикаючий струм IБ2, якщо він зазначений особливо, дорівнює току IБ1. Для СВЧ-транзисторов часто вказують коефіцієнт посилення потужності КР на заданої частоті, і навіть індуктивності і ємності висновків. Граничні експлуатаційні параметри — це максимально допустимі значення напруг, струмів, потужності і температури, у яких гарантуються працездатність транзистора і значення його електричних параметрів в межах норм технічних умов. До граничним експлуатаційним параметрами ставляться: максимально допустимі зворотні напруги на переходах Uкб max, Uэб max, максимально дозволене напруга Uкэ max у схемі ОЕ при заданому опір Rбэ зовнішнього резистора, підключеного між базою і эмиттером; максимально допустима рассеиваемая потужність Pmax; максимально припустимий струм колектора Ік max; максимально допустима температура корпусу TКmax. До того ж вказується діапазон робочих температур.

21. Тиристоры.

Тиристорами (Т) назыв. велике сімейство полупроводн. приладів, кіт. мають бистабильными характ-ками і здатні переключатися вже з сост. до іншого. У першому сост. Т має високе R малий I (закр., чи выключ. стан), й інші - низька R і великий I (одкр., чи вкл. сост.). Принцип дії Т тісно пов’язані з принципом дії бип. транз-ра, в кіт. і електрони, і дірки беруть участь у механізмі провідності. Назва «тиристор» походить від слова «тиратрон», оскільки електричні хар-ки обох приладів багато в чому аналогічні. Наявність двох стійких станів і низької потужності розсіювання в цих станах Т мають унікальними корисними св-вами, що дозволяє використовувати їх задля рішення широкого діапазону завдань (від регулювання потужності домашніх побутових електроприладах до перемикання і перетворення в високовольтних лініях електропередачі). У час створено Т, працюючі при I і від кількох mA до 5000А і вищою, і при напругах, перевищують 10 000 В. Параметри тиристора: Напряж. включення Uвкл — це пряме анодное U, у якому Т переходить з закр. в одкр. стан при розімкнутому управляючому виведення. Струм включ. Iвкл — це таке значення прямого анодного I ч/з Т, вище якого Т переключ-ся в одкр. сост. при розімкнутої ланцюга управляючого виведення. Отпирающий струм управління Iу. вкл — найменший I у подальшому ланцюгу управляючого виведення, кіт. забезпечує переключення Т в одкр. сост. при даному U на Т. Час затримки tз — час, протягом кіт. анодный I через Т зростає до величини 0,1 встановленого значення з моменту подання на тир-р управляючого імпульсу. Час включення tвкл — час, протягом кіт. I ч/з Т зростає до 0,9 встановленого значення з подання на Т управляючого імпульсу. Залишкове напруга Uпр — значення напряж. на Т, котрий у одкр. сост., при прохожд. ч/з нього максимально припустимого I. Uпр звичайно перевищує 2 В. Струм вимикання Iвыкл — значення прямого I ч/з Т при розімкнутої ланцюга управління, нижче кіт. тир-р вимикається. Час вимикання tвыкл — період від моменту зміни I, який струменіє ч/з Т, з прямого на зворотний досі, коли Т повністю відновить запирающую здатність у потрібний напрямку. Т широко прим. в радіолокації, уст-вах радіозв'язку, автоматиці, як прилади із від'ємною провідністю, керовані ключі, порогові елементи, тригери, не споживають I в вихідному состоянии.

23. Однопереходный транзистор.

Однопереходный тр-р є напівпровідниковий прилад з однією р-п переходом, у якому модуляція опору напівпровідника викликана инжекцией носіїв р-п переходом. ВІД виготовляються з пластини высокоомного напівпровідника з електропровідністю п-типа, вона має 2 невыпрямляющих контакту до п-области і р-п перехід, розташований між ними.

[pic] рис. 1. Схема включення однопереходного тр-ра. Відповідно до схемою структури ВІД приймається наступна термінологія: електрод від выпрямляющего контакту — эмиттер, електрод від нижнього невыпрямляющего контакту — перша база (Б1) і електрод від верхнього невыпр. контакту — друга база (Б2). У окремих випадках ВІД зв. базовим діодом. На рис. 2 наведемо ВАХ ОТ.

[pic] рис. 2. Вхідні ВАХ однопереходного тр-ра (1 — характеристика при відключеною базі). При откл. Б2 хар-ка виглядає аналогічно хар-ке звичайного діода. У триодном включенні при великому U між невыпрямляющими контактами Б1 і Б2 перехід замкнено як із отриц. і при покладе. напряж. Uэ, які перевищують величини внутрішнього напруги UэБ1. Цьому режиму соотв. ділянку хар-ки АБ на рис. 2, аналогічний хар-ке обрат. вкл. р-п переходу. При напряж на вх. Uэ=UэБ1 перехід відпирається. Падав ділянку ВАХ соответств. різкого падіння напряж. на вх. Uэ при зростаючу котячу струмі Iэ (ділянку Б-В на рис. 2). Напруга у точці максимуму визначається з висловлювання Umax? (Eб· R1) / (R1+R2).

24. Полєвой транзистор з р-n переходом.

Полевым тр-ром (ПТ) зв. полупроводн. прилад, підсилювальні св-ва кіт. обумовлені потоком основних носіїв, протекающим ч/з проводить канал, керований електричним полем. Дія ПТ зумовлено носіями заряду однієї полярности.

[pic] Характерною ознакою ПТ явл. високий коэфф. посилення по напряж. і високе Uвх. Джерело (І) — це висновок ч/з кіт. основні носії входить у канал. Стік (З) — висновок ч/з кіт. основні носії виходять із каналу. І і З соед-тся токопроводящим каналом. Затвор (З) — ч/з нього створюється ел. полі, кіт. управляє шириною каналу, а отже струмом. У ПТ З виконаний у вигляді назад включеного р-п переходу. На З додається U такий полярності, щоб основні носії з каналу рухалися від джерела до стоку. На З додається U такий полярності, щоб р-п перехід був вкл. в обр. замова. Якщо U на З одно 0, канал має деяку ширину ч/з кіт. основні носії - дірки переходять від І З повагою та створюється Ic. Якщо обратн. U на З збільшувати, тоді ширина р-п переходу увелчив-ся, а канал звужується, і до З дійде менше у основн. носить. Ic уменш-ся. Чим більший U затвора, то більше вписувалося ширина р-п переходу, канал звужується, і струм З зменшується. При великому U затвора канал може перекрыться і струм З дорівнює нулю. ВАХ польового тр-ра. 1. Стоко-затворные (прохідні хар-ки).

Iс = f (Uз) при Uс = const.

[pic].

Рис. 1. Вхідні характеристика. ПТ мають великі Rвх, т.к. у вхідний ланцюга є затвор з дуже великих сопрот. Uз = 0, канал найширший і Iс найбільший. Якщо Uз збільшується, то канал звужується і Iс зменшується. Uз при кіт. канал перекривається і Ic = 0 зв. напряж. відсічення. 2. Стокові (вихідні хар-ки).

Iс = f (Uс) при Uз = 0.

[pic].

Рис. 2. Вихідна характеристика. Uз = 0 канал найширший Ic найбільший і ВАХ розташовується вище. Якщо Uз зростає, то канал звужується і ВАХ підуть нижче, т.к. Ic зменшується. Якщо Uc = 0, то Ic = 0 і ВАХ розпочинаються з нуля. Якщо Uc збільшується, то Ic спочатку різко вік., потім зростання струму сповільнюється. ПТ хар-ся такими основн. параметрами: крутість прохідній характеристики — S.

P.S = ?Ic / ?Uз, опір С-И — Rси, максимальна частота — fmax .

25. Полєвой тр-р з ізольованим затвором з індукованим каналом.

ПТ з изолир. затвором — це такі тр-ры, затвор яких ізольований від яка проводить каналу матеріалом диэлектрика чи окисом кремнію. Т.а. по структурі конструктивно виходить, затвор — металевий шар, проводить канал — напівпровідник, ізолятор — діелектрик. По технологічного принципу виготовлення розрізняють 2 типу таких тр-ров: з індукованим і з вбудованим каналом. ПТ з индуц. каналом — це такі тр-ры, в початковий момент якого проводить канал між стоком і джерелом відсутня. Такий канал утворюється внаслідок докладання напруги на затворі (индуцируется) (рис. 1).

[pic] рис. 1.

Ic=f (Uз), при Uc=const. Uз=0, канал між З повагою та І відсутня, отже струм стоку дуже маленький приблизно нульовий. Нехай на затворі подається отриц. напряж., тоді електрони з п-области відштовхуються від отриц. затвора, а дірки притягуються. Через війну між З повагою та І з’являється шар електропровідністю р-типа, кіт. служить каналом, отже струм ч/з канал зростає. Чим більший отриц. напряж. (-Uз), то більше вписувалося дірок притягається до каналу, канал розширюється, Ic збільшується. Хар-ки зміщуються вгору. Режим роботи за якому канал розширюється й Ic збільшується, зв. режимом збагачення. Т.а. у тому ПТ канал з’являється тільки у певних умовах, тому тр-р називається і індукованим каналом. Параметри польового транзистора. 1. внутрішнє сопротивление:

Ri = ?Uc / ?Ic, при Uз = const. 2. крутість характеристики:

P.S = ?Ic / ?Uз, при Uс = const. 3. коефіцієнт усиления:

K = Ri· S. 4. потужність рассеивания:

Pc = Ic рт· Uc рт.

26. Полєвой тр-р з ізольованим затвором з вбудованим каналом.

ПТ з изолир. затвором — це такі тр-ры, затвор яких ізольований від яка проводить каналу матеріалом диэлектрика чи окисом кремнію. Т.а. по структурі конструктивно виходить, затвор — металевий шар, проводить канал — напівпровідник, ізолятор — діелектрик. По технологічного принципу виготовлення розрізняють 2 типу таких тр-ров: з індукованим і з вбудованим каналом. ПТ з умонтованим каналом — це такі тр-ры, у кіт. за її виготовленні вже проводить канал між джерелом і стоком есть.

[pic] рис. 1. У цьому тр-ре канал виконується в процесі изготовления.

Uз = 0, U > 0(+), U < 0(-). Uз = 0, — між стоком і джерелом вже є канал і Ic має деяке значення. U < 0, — електрони з каналу відштовхуються, а дірки притягуються. У результаті канал збіднюється основними носіями — режим збідніння. Канал звужується, Ic зменшується і хар-ки зміщуються вниз. U > 0, — дірки відштовхуються від каналу, а електрони притягуються. Канал збагачується основними носіями. Він розширюється й Ic збільшується, характеристики зміщуються вгору. Параметри польового транзистора. 1. внутрішнє сопротивление:

Ri = ?Uc / ?Ic, при Uз = const. 2. крутість характеристики:

P.S = ?Ic / ?Uз, при Uс = const. 3. коефіцієнт усиления:

K = Ri· S. 4. потужність рассеивания:

Pc = Ic рт· Uc рт.

27. Триод.

Триодом (Т) називають трехэлектродный электровакуумный прилад, має катод, анод і сітку. Сітка — це електрод, кіт. зазвичай виконаний у вигляді дротяною спіралі та міститься у безпосередній близькості до поверхні катода. Основне призначення З впливати на значення об'ємного заряду у катода й управляти ними електронним потоком, тому її часто називають керуючої. На З щодо катода може подаватися як покладе. і отриц. потенціал. Як загального електрода, в триоде може бути катод, сітка чи анод. Відповідно до цим правилом і схеми включення Т називаються схемою з заземленим (загальним) катодом, сіткою чи анодом.

[pic].

+Uc, електрони пришвидшуються і дійдуть швидше до анода. Струм анода зростає. -Uc, електрони гальмуються, в повному обсязі дійдуть до анода. Струм анода зменшується. Триоды можна використовувати як потужні підсилювачі і генератори в передавальних пристроях, енергетичних і електротехнічних промислових установках.

30. Кинескопы.

Кинескоп — це електронно-променеве телевізійна трубка, призначена для прийому зображень. Електронний прожектор, вживаний у кинескопах будується по 3х-линзовой схемою. Перший анод має більше діаметр, ніж поруч розташовані, що прискорює електрод і друге анод. Завдяки такій конструкції струм першого анода близький нанівець, що ні змінює фокусування електронного променя при регулюванні напруги на модуляторе. Для покриття екранів в кинескопах зазвичай використовують механічну суміш жовтого і блакитного люмінофорів. Балон (колба) кінескопа — дуже відповідальна частина конструкції, визначальна, багато експлуатаційні характеристики трубки. Тиск повітря на екран дуже велике, для забезпечення високої механічної міцності з метою безпеки екран виконують зі скла завтовшки до 10 мм. Для подачі високої напруги другого анод прожектора внутрішню поверхню колби покривають аквадагом (проводять графітовим шаром). Зовнішня поверхню трубок у широкій частини часто теж покривають аквадагом. Внутрішні виробництво й зовнішнє покриття електрично ізольовані друг від одного й утворюють конденсатор фільтра високовольтного выпрямителя.

28. Электронн. лампи. Тетрод. Принцип дії. До основних рис і параметри. Применение.

Многоэлектродные лампи (МЛ) — це електронні лампи із загальним електронним потоком, містять анод, катод і сітки. До МЛ відносять тетроды, зокрема і променеві, пентоды, частотопреобразовательные лампи і лампи спеціального назначения.

[pic] рис. 1. У тетроде на характеристиці є завал, що називається динатронным ефектом (ДЕ). ДЕ виникає при Ua < Uc2. Воно зумовлене потоком вторинних електронів з анода на экранирующую сітку, у результаті анодный струм тетрода зменшується, а струм экранирующей сітки збільшується. ДЕ призводить до якісному зміни характеристик Ia = f (Ua) і Ic2 =? (Ua) тетрода. Далі, коли Ua прибуває Uc2, то вторинні електрони залишаються на аноді і характеристика випростується. Тетрод застосовується посилення електричних сигналів. Сітка С2 зменшує прохідну ємність, отже можна використовувати лампу більш високих частотах. Параметри многоэлектродных ламп. 1. крутість анодно-сеточной характеристики відбиває залежність анодного струму тетрода чи пентода від напруги Uc1, за умови сталості всіх інших напряжений.

P.S = dIa / dUc1, (Uc2, Ua = const) (для пентода як і Uc3 = const). 2. диференціальний (внутрішнє) опір. У його визначенні повинні підтримуватися постійними напруги на керуючої і экранирующей сетках:

Ri = dUa / dIa, (Uc1, Uc2 = const) (для пентода як і Uc3 = const). 3. статичний коефіцієнт посилення характеризує відносне вплив напрузі Uc1 і Ua на анодный ток.

? = dUa / dUc1, (Ia, Uc2 = const) (для пентода як і Uc3 = const).

29. Електронні лампи Пентод. Принцип дії До основних рис і параметри. Применение.

Многоэлектродные лампи (МЛ) — це електронні лампи із загальним електронним потоком, містять анод, катод і сітки. До МЛ відносять тетроды, зокрема і променеві, пентоды, частотопреобразовательные лампи і лампи спеціального призначення. Динатронный ефект можна усунути створенням гальмуючого поля для вторинних електронів з анода з допомогою сітки С3, введеної у просторі А — С2, що називається захисної. На сітку С3 подаємо негативне напруга. Призначення анода, катода, С1 і С2 той самий, що у інших лампах. Побічні електрони, які виходять із анода не дійдуть до С2, повертаються назад на анод, т.к. відштовхуються від негативно зарядженої сітки С3. У результаті динатронный ефект исчезает.

[pic] рис. 1. У цих лампах прохідна ємність ще менша і їх більш високих частотах. Параметри многоэлектродных ламп. 1. крутість анодно-сеточной характеристики відбиває залежність анодного струму тетрода чи пентода від напруги Uc1, за умови сталості всіх інших напряжений.

P.S = dIa / dUc1, (Uc2, Ua = const) (для пентода як і Uc3 = const). 2. диференціальний (внутрішнє) опір. У його визначенні повинні підтримуватися постійними напруги на керуючої і экранирующей сетках:

Ri = dUa / dIa, (Uc1, Uc2 = const) (для пентода як і Uc3 = const). 3. статичний коефіцієнт посилення характеризує відносне вплив напрузі Uc1 і Ua на анодный ток.

? = dUa / dUc1, (Ia, Uc2 = const) (для пентода як і Uc3 = const).

31. Гібридні мікросхеми. Принцип побудови. Технологічні прийоми реалізації. Применение.

Гибридная мікросхема (ХМ) виконується на діелектричним платівці (кераміка, органічне скло, текстолит). Елементи виконуються по плівковій і напівпровідникової технології, тому такі мікросхеми називаються гібридними. Активні елементи (діоди, транзистори) виконуються по звичайної напівпровідникової технології, з допомогою таких процесів, як дифузія, фотолітографія, окислювання. Ці елементи разрезаются окремо, покриваються лаком, і приєднуються до решти схеми з допомогою зварних сполук. Пасивні елементи (R, L, З) виконуються як тонких плівок з вольфраму, танталу, сплаву МЛТ. Обкладки конденсаторів роблять з так само матеріалів, а диэлектрическая прокладка наноситься ч/з трафарет з діелектричним пасти. Такий метод нанесення елементів в вигляді тонких плівок ч/з трафарет, називається плівковій технологією. Переваги ХМ: 1. можливість вибору елемента з різними параметрами. 2. хороша электроизоляция елемента. Недоліки: 1. великі розміри, вагу, вартість. 2. більше зварних сполук, отже менше надійність. 3. менше ступінь интеграции.

43. Компараторы.

Компаратор (До) — пристрій, призначене порівнювати двох напруг. На виході До встановлюється U, відповідне логічного одиниці: uвых = U1, якщо напруга неинвертирующего входу u+вх більше напруги инвертирующего входу u-вх. У протилежному разі, коли uвх > u+вх, не вдома встановлюється напруга соотв. логічному нулю: uвых = U0. Як До можна використовувати операційний підсилювач. Проте рівні вихідного U ЗУ визначаються напругами харчування і відповідають рівням логічних сигналів цифрових інтегральних схем. Як і ЗУ, в До вхідний каскад — диференціальний. На підвищення чутливості за диф. каскадом слід каскад посилення напруги. Вихідний каскад До відрізняється від соотв. каскаду ЗУ і становить електронний ключ. Вхід. показники компаратора: Rвх, вхідний струм зсуву Iвх сд = ?iвх = j+ - j-, напруга усунення Есм, дифф. коэфф посилення Кб, смуга пропускання — аналогічні соотв. параметрами ЗУ. Вихідні показники: Рівні сигналів U0, U1, коэфф розгалуження N — анлогичны показниками цифрових ІВ. Специфічним параметром До явл. зона невизначеності ?Uн, рівна різниці вхідних напруг, якої соотв. вихідні напруги між U1 і U0:

?Uн = (U1-U0) / KД. До часто використовують як граничних пристроїв, виділені на виділення сигналів, значення яких набагато більше менше деякого заданого. У цих пристроях однією вхід подається сигнал, в інший — опорне напруга — поріг сравнения.

32. Інтегральні мікросхеми. Принцип побудови. Технологічні прийоми реалізації. Применение.

Интегральной мікросхемою (ІМС) є многоэлектронное виріб, яке виконує певну функцію перетворення і методи обробки сигналу, і має високу щільність упаковки електрично з'єднаних елементів і (чи) кристалів. Елементом ІМС називають частина ІМС, реалізуючу функцію будь-якого электрорадиоэлемента, яка виконано неподільно від кристала чи підкладки. Зазвичай, усе елементи ІМС виготовляють водночас під час єдиного технологічного циклу. Напівпровідникові ІМС виконуються на кремнієвих платівках діаметром 30 — 60 мм, з допомогою таких технологічних процесів як різка, шліфовка, очищення, окислювання, травлення, фотолітографія, дифузія. На однієї пластині поміщаються до 1000 мікросхем і водночас технологічний процес йде кілька десятків пластин, тому вартість однієї пластини невеличка. Основна структура напівпровідникової ІМС — це транзистор. На структурі транзистора виконуються й інші елементи схеми. Для діода використовуються эмиттерный чи коллекторный p-n-переходы, у разі зайву третю висновок приєднується висновку бази. Таке підключення називається транзистор в диодном включенні. Конденсатор. Як нього застосовується ємність p-n-перехода. Резистор. Як резистора застосовується область эмиттер чи база, чи колектор, навіщо тільки від цих галузей робиться 2 виведення. Ізоляція між елементами виконується з допомогою назад включених p-nпереходів, утворювані між підкладкою мікросхеми і елементом. Такий p-n-переход має велику опір, отже виконується ізоляція. Переваги ІМС: 1. високий рівень інтеграції. 2. невелика кількість зварних сполук, отже висока надійність. 3. малий розмір, вагу. 4. низька собівартість. Недоліки ІМС: 1. одне із великих недоліків — важко давалися дуже багато елементів з різними параметрами. 2. існують якісь паразитні зв’язок між елементами. 3. такі мікросхеми, зазвичай, маломощные.

34. Принцип побудови підсилюючих каскадів на транзисторах.

В ролі базового вузла попередніх підсилювачів найбільш широко застосовується усилительный каскад на біполярному транзисторі, включений по схемою з ОЕ. Найпростіша схема такого каскаду приведено на рис. 1.

[pic] рис. 1. Графіки, поясняющие його на рис. 2.

[pic] рис. 2. Для отримання найменших нелінійних спотворень усиливаемого сигналу, робочу точку, А вибирають посередині робочого ділянки характеристик (ділянку ЗС на рис. 2. b). Узятий режим забезпечується необхідної величиною IбА, задаваемого Rб. При подачі на вхід транзистора напряж. сигналу Uвх відбувається зміна струм бази, отже, і журналістам зміну Ік, і напруження на RН. Амплітуда вихідного струму Iкm приблизно? БТ разів більше амплітуди базового струму Iбm, а амплітуда коллекторного напряж. Uкm в багато разів більше амплітуди Uвх:

Uкm >> Uвх. m = Uбэ.m. Т. а каскад посилює I і U вхідного сигналу, що ілюструє рис. 2. a і b. Користуючись графіками неважко визначити основні параметри каскаду: 1. вхідний опір Rвх = Uбэm / Iбm. 2. коефіцієнт посилення по току Hi = Iкm / Iбm. 3. коефіцієнт посилення за напругою Hu = Uкm / Uбэm. 4. коефіцієнт посилення за проектною потужністю Hp = HuHi. Зазвичай каскади попередніх підсилювачів працюють у режимі посилення слабких сигналів. Це особливість дозволяє вживати аналітичні методи розрахунку параметрів каскадів по відомим H-параметров транзисторов.

37. Зворотний зв’язок в підсилювачах. Застосування зворотний зв’язок для корекції характеристик усилителей.

Цепь, якою частина вихідного сигналу подається з вихідний ланцюга назад у вхідну цепь,.назыв. ланцюг обрат зв’язку. Uсв — не та частина вихідного напруги яке подається назад.? = Uсв / Uвых — коэфф. зворотний зв’язок, що свідчить про яка частина вихідного напруги подається у вхідну ланцюг. Uвх — вхідний напруга без обратн. зв’язку. U — вхідний напруга із другого зв’язком U = Uвх ± Uсв.

[pic].

Рис. 1. Позитивна зворотний має місце, коли Uсв і Uвх збігаються по фазі, тоді U = Uвх + Uсв. Посилення збільшується, але погіршуються все інші властивості підсилювача. Є небезпека самозбудження. Отриц. зворотний — Uсв і Uвх протилежні за фазою. Тоді U = Uвх — Uсв. Посилення зменшується, але поліпшуються й інші властивості підсилювача. Тож у підсилювачі застосовується ООС. Види зворотний зв’язок за способом підключення до вхідний і вихідний цепи:

[pic].

Рис. 2. 1. ООС за напругою — коли ланцюг зворотний зв’язок підключена паралельно навантаженні, тоді Uсв прямо пропорційно Uвых (рис. 2. a) 2. ООС по току. Наявне, коли ланцюг ООС підключається послідовно з навантаженням, тоді Uсв прямо пропорційно Iвых (рис. 2. b). 3. Змішана після виходу ОС. Наявне, коли Uсв пропорційно Iвых і пропорційно Uвых (рис. 2. с). Ці три виду ОС визначаються за способом «як ми снимаем».

[pic].

Рис. 3. 1. Послідовна ООС, коли ланцюг ОС підключена послідовно з джерелом сигналу (рис. 3. a). 2. Паралельна ООС, коли ланцюг ОС підключена паралельно джерелу сигналу (рис. 3. b). 3. Змішана по входу ООС, коли ОС пропорційна току і напрузі джерела сигналу (рис 3. с).

41. Операційні усилители.

ОУ — це схема, розроблена і вперше застосовуваний до виконання різних алгебраїчних операцій. ЗУ мають широке застосування посилення сигналу, в схемах корекції АЧХ, в фільтрах, генераторах. ЗУ — це підсилювач й з безпосередніми зв’язками, великим коефіцієнтом посилення, великим вхідним опором, диференційним входом, несиметричним виходом малим вихідним сопротивлением.

[pic].

Рис. 1. ЗУ має 2 входу й аж 1 вихід, харчується від двухполярного джерела харчування. Вх.1 назыв. неинвертирующим, т.к. вхідний і вихідний сигнал збігається по фазі. Вх.2 — инвертирующий, т.к. вихідний сигнал протилежний за фазою вхідному. Параметри: 1. коэфф посилення дуже великі До = 10з — 106. 2. вых опір дуже маленька Rвых? 10 Ом. 3. вхідний опір дуже великий Rвх? 100 кОм — 10 МОм. 4. широка смуга пропускання fн = 10 гц, fв = 10 МГц. 5. Маленькі спотворення, тла, перешкоди і дрейф нуля.

[pic].

Рис. 2. Структурна схема ЗУ. 1 каскад — диференціальний каскад. 2 входу, 2 виходу. Забезпечує велике Rвх ЗУ, посилення сигналу, малий дрейф 0 та спотворення. 2 каскад — диференціальний. Виконує самі функції, однак має 2 входу й аж 1 вихід, отже забезпечує перехід до звичайному каскаду з однією входом. 3 каскад — схема зсуву рівня — эмиттерный повторювач, який би компенсацію яке живить U попереднього каскаду й пожвавлення сигналу по току. 4 каскад — эмиттерный повторювач, який би крім посилення сигналу, маленьке Rвых, маленькі спотворення, тла, перешкоди, хорошу АЧХ. 16. Імпульсний режим роботи біполярного транзистора.

Работа тр-ра як посилить. малих имп-ных сигн. у принципі нічим не отлич. з посади тр-ра як посилить. малих синусоид-ных сигналів. Импу-с можна як? низки гармонич-ких составл-щих і, знаючи частотні св-ва тр-ра, визначити спотворення форми имп-са, кіт. можуть происх. при посиленні. Особливий реж. роботи має місце, коли робоча точка перемещ-ся в значної області вых. хар-тик від однієї краю області привертає іншому. Тр-р в цьому працювати у з трьох основних режимах: 1. Режим насичення (точка А). У цьому вся режимі тр-р повністю відкрито й протекающий I дорівнює макр. значенням: Ік = Eк / Rн. 2. Режим відсічення (точка У). У цьому вся режимі тр-р замкнено і струм його близький до нулю. 3. Активний режим — режим роботи, при кіт. тр-р має активними св-вами, тобто. здатний забезпечувати усил. за проектною потужністю. У цьому вся реж. рабоч. точка лежить між точк. Проте й У. Швидкість переходу тр-ра з одкр. сост. в закр. і навпаки залежить від перехідних процесів у базі, що з накопиченням і рассасыванием нерівноважних носіїв зарядів. На вх. тр-ра подається управляючий сигнал в вигляді стрибків напруги, замикаючих і размык. тр-ный ключ. Рассм. процеси, происх-щие в тр-ре, вкл. за схемою з ПРО під час подачі ч/з эмит. имп-са тривалістю tимп, у прямому замова. з последующ. зміною полярності (рис. 2. а).

[pic] У вих. сост. тр-рный ключ замкнено, тобто. эмит. і колл. переходи заперто, і трр працює у реж. відсічення. Після подачі ч/з эмитт. имп-са у прямому замова., Ік появл-ся не відразу через кінцевого часу прольоту инжектированных носіїв до колл. переходу і наявність бар'єрних ємностей (рис. 1). Час, на кіт. поява Ік відстає від Iэ, зв. часом затримки tзд. Процес встановлення Ік характ-ся часом наростання tнр. Це час витрачається на диффузионное перемещ-е ч/з базу инжектированных у неї носіїв. tзд щодо замало, й при наближених розрахунках їм нехтують. При Iэ>0 зі збільшенням Iэ швидко зростає й Ік — це акт. реж. роботи трра. Нарешті, коли рабоч. точка на нагрузочной хар-ке сягає точки перегину статичних вых. хар-тик, подальше збільшення Iэ бракує зростання Ік, тр-ный ключ повністю відкрився і тр-р працює у режимі насыщения.

[pic] мал.2. Ч/з інтервал часу, рівний tимп змінюється полярність U, подаваного на эмиттер. У цьому тр-р протягом певного часу tрас (час розсмоктування) залишається як насичення. Рассасыв. заряду відбувається внаслідок догляду дірок з убозівської бази ч/з колл. і эмитт. переходи. До того часу поки процесі розсмоктування концентрації неосновних носіїв близько р-n-переходов ні нуля, зворотні струми через відповідні р-n-переходы залишатимуться постійними, тобто. струми Iэ і Ік будуть незмінними, поки тр-р наход-ся в реж. насыщ. У час часу tрас надлишкова концентрація неосновних носіїв у базі близько колл. р-n-перехода сягає нуля. Відтоді Ік і Iэ будуть зменшуватися. Час рассас. tрас окреслюється інтервал часу з викл. вх. имп-са і що з цією зміною замова. Iб досі, коли концентрація дірок у колл. переходу зменшиться нанівець. Розмір його залежить від конструкції эмиттера, величини його I і длит-сти имп-са tимп. Для зменшення tрас на вх. ланцюзі у момент закінчення дії имп-са створюють I зворотного напрями Iэ2, що прискорює рассас. дірок у базі. Після закінчення часу tрас, робоча точка тр-ра переходить на кордон активної області й нач-ся спад вых-го I. Тривалість спаду tсп опред-ся як час, протягом якого струм зменшується від 0,9 до 0,1 струму насыщения.

18. h-параметры біполярного транзистора.

В настоящ. час, гол. чином, за расч. на НЧ застосовуються h-параметры. Проте значення цих парам. в довідниках наводяться для типового режиму. Для опред. h-пар. в нетиповом реж. користуються хар-ками. Ми рассм., як опрются h-парам. по хар-кам. Визначимо приміром h-парам. тр-ра, включеного за схемою з ОЕ. У цьому способі включения.

Iвх = Iб, Uвх = Uбэ, Iвых = Ік, Uвых = Uкэ. Вх. і вых. хар-ки для схеми з ОЕ наведено на рис. 1. Для опред. парам. має визначитися (задана) робоча точка (точка спокою). Крапку спокою в тр-рах зазвичай задають постійним вых. напряж. Uкэ0 і постоян. вх. струмом Iб0. На сімействі харак-тик відзначають цю точку (точка Про на вх. харак-ке і край Про «на вых. характеристике).

МАЛЮНОК ОКРЕМО мал.1. Визначення h-параметров тр-ра. Пар-ры h11 і h12 визначаються по вх., a h21 і h22 по вых. характеристикам. Параметр

[pic] і становить абсолютне значення збільшення ?Uбэ за зміни вх. струму? Iб при постійному вых. напряж. Uкэ0. Інакше кажучи, це вх. сопрот. трра при постоян. вых. U. Параметр h11 вимірюється в омах й у схемою з ОЕ становить сотні Ом і одиниці кОм. На сімействі вх. харак-тик поблизу точки Про будуємо характеристичний трикутник abc те щоб точка Про лежала приблизно середині гіпотенузи. Проектуючи точки а, b, з на осі координат, визначаємо ?Iб і ?U «бэ. Тоді h11=?U «бэ / ?Iб. Значення h11 у робітничій точці можна визначити точніше, якщо провести ч/з неї дотичну до кривою і як котангенс кута нахилу дотичній з віссю абсцис (кут? малюнку). Параметр

[pic] представляє абсолютне значення збільшення ?Uбэ за зміни вых. напряж. ?Uкэ при постійному вх. струмі Iб0. Інакше кажучи, h12 -коэфф. зворотної зв’язку з напряж. і, яка частина вых. напряж. потрапляє на вхід; h12 — безрозмірна величина й у схемою з ОЕ становить 10−3 — 10−4. Для визначення h12 паралельно осі абсцис ч/з точку спокою проводимо пряму до перетину із сусідньої характеристикою. Прирощення коллекторного напряж. можна визначити як різницю і Uкэ0 при Iб=Iб0 — const, а прирощення напряж. з урахуванням відповідає різниці абсцис точок перетину. Тогда.

[pic] Параметр

[pic] представляє абсолютне вплив зміни вых. струму ?Ік за зміни вх. струму? Iб при постійному Uкэ=Uкэ0. Інакше кажучи, h21 — коэфф. посилення по току при постійному вых. напряж., тобто. показує, скільки раз зміна Ік більше зміни Iб; h21 — безрозмірна величина й у схемою з ОЕ становить десятки і сотні. Для визначення h21 через робочу точку Про «проводять пряму, паралельну осі ординат до перетину з іншими харакками. Крапки перетину з іншими харак-ками АВ проектують на вісь ординат визначають? I «до, прирощення струму бази? Iб окреслюється різницю значень струму бази на точках АВ. Тоді h21=?I «до / ?Iб. Параметр

[pic] показує абсолютне вплив зміни вых. струму ?Ік за зміни вых. напруги при постійному вх. струмі. Інакше кажучи, h22 — вых. провідність тр-ра при постійному вхідному струмі. Найчастіше під час розрахунків застосовується вых. опір Rвых=1/h22. У схемах з ОЕ Rвых становить одиниці, і десятки кОм. Для визначення h22 поблизу точки Про «змінюють Uкэ у обидва боки від точки спокою на величину? Uкэ визначають відповідну зміну ?I «» до при постійному струмі бази Iб=Iб0; тоді h22=?I «» к/?Uкэ, 1/h22=?Uкэ/?I «до. Слід звернути увагу, що? I «до і ?I «» до у випадку нерівні між собою: ?I «до викликано зміною ?Iб при постійному Uкэ, а? I «» до викликано зміною ?Uкэ при постійному струмі бази Iб.

19. Робота біполярного транзистора на високих частотах.

Св-ва тр-ра на ВЧ зручно аналізувати за схемою заміщення. На роботу бип. тр-ра шкідливий вплив надає емкостное R колл. переходу Cк. На НЧ емкостное R цього переходу 1/WCк велике. Велике й сопрот. rк, тому весь струм еквівалентного генер-ра Iэ=aIэ йде ч/з навантаження, роль якої виконує резистор RН. Зі збільшенням (^) частоти сопрот. 1/WCк починає зменшуватися і за деякою частоті частина I, створюваного генерр-ом, починає відокремлюватися в ємність Ск і струм через RН починає падати. Це явл. рівносильне зменшенню коэфф-та посилення тр-ра, т.к. корисна вых. потужність зменшується (v) з зменшенням I навантаження. Сл-но, з ^ частоти v коефіцієнти посилення a і B. З ^ частоти опір 1/WCэ також v, але той вплив Cэ не проявляється так сильно, як вплив Cк. Це тим, що ємність Cэ зашунтирована Rэ (R эмиттерного переходу), у яких дуже малу величину. Сопрот. 1/WCэ починає впливати на дуже високих. частотах, де вона стає соизмеримым з Rэ. Цими частотах тр-р звичайно працює, т.к. ємність Cк майже зовсім шунтирует генератор струму IГ. Отже, впливом Cэ можна знехтувати. 2ой причиною, викликає ум-v коэфф-та посилення, явл. інерційність процесу переміщення носіїв ч/з базу від Еге початку До, внаслідок чого з’являється запізніле розуміння за фазою між зміною величин Iэ і Ік. Це запізніле розуміння. опред-ся часом перенесення неосновних носіїв ч/з базу і залежить від неї товщини. Частота, на кіт. модуль коэфф-та передачі, a ум-v в корінь з 2х раз по порівнянню з його значенням на НЧ, зв. граничной частотою fГр. Величина fГр для схеми з ПРО визначається з співвідношення fГр=m/tD, де tD=W· (W/2Dp) — середнє час дифузії носіїв. Коэфф. передачі Iэ a залежить від частоти так: a (iW)=1/(1+iW/Wa), де Wa=2n· fГр — кутова гранична частота, і - мнима одиниця. Комплексне число, що стоїть у знаменнику указ-ет, що зрад. коэфф. передачі опред-ся физич. процесами, еквівалентними зміни комплексного (ємнісного) R. Модуль коэфф-та передачі залежить від кутовий частоти W=2nt W наступним образом:

[pic] Кут запізнювання за фазою між Iэ і Ік можна з’ясувати, як ?(a)= - W/Wa. Щоб охарактеризувати частотні св-ва тр-ра широко використовуються частотні хар-тики; які становлять залежність модуля коэфф. передачі a від частоти (АЧХ) і фази ?(?) (ФЧХ) (див. рис.). З ув-^ частоти W, ув-^ зрушення за фазою ?, обумовлений впливом інерційних процесів під час проходження неоснавных носіїв ч/з Б; й у кінцевому підсумку, зменшується коефіцієнт a. У схемою з ОЕ величина коэфф. передачі Iб на більш сильної мірою залежить від частоти, що зумовлює зменшенню граничной частоти у схемі з ОЭ.

[pic] Зменшення коэфф. a відбувається внаслідок те, що на підвищення частоти Ік відстає від Iэ. Граничні частоти для схеми з ПРО і ОЕ пов’язані формулой:

Wб=W· (1-a0)=Wa/1+B0, де B — модуль коефіцієнта передачі струму бази при W=0. Гранична частота в схемою з ОЕ в 1+B0 разів менша ніж у схемою з ОБ.

33. Основні показники підсилювачів. Лінійні і нелинейные спотворення. Еквівалентна схема усилителя.

Принцип дії підсилювача (У) полягає в перетворення енергії джерела харчування в енергію сигналу. Основну функцію перетворювача енергії в У виконує активний усилительный елемент, здатний конкурувати з невеличкий вхідний енергією управляти значно більшою енергією джерела харчування. Мінімальну частина У, зберігає основної функції - здатність посилювати сигнали, називають каскадом посилення (КУ). КУ складається з усилительного елемента і ланцюгів, які забезпечують поставлене режим елемента й узгодження з джерелом сигналу і навантаженням. Джерело сигналу — це — джерело енергії, від якої корисні сигнали надходять на вхід підсилювача. Це мікрофон, звукоснимающая голівка, відрізок лінії зв’язку, попередній каскад. Навантаження — цей прилад, що є споживачем підсилюючих электрич. сигналів, тобто. вихідна потужність підсилювача виділяється на навантаженні. Це то, можливо наступний каскад, відрізок лінії, гучномовець, розмір. Джерело харчування — це — джерело енергії, завдяки якому має місце посилення элекрич. сигналів. Від джерела харчування У відбирає потужність, яку перетворює в потужність посилених сигналів. Усилительный елемент — транзистор чи лампа. З допомогою них має місце перетворення джерела харчування в енергію посилених сигналів. До основним показниками У ставляться коефіцієнти посилення напруги, струму і потужності. До вхідним показниками ставляться: Iвх, Uвх, Pвх, Rвх.

Rвх = Uвх / Iвх, Pвх = UвхIвх. До вихідним показниками ставляться: Iвых, Uвых, Pвых, Rвых.

Iвых = IН, Uвых = UН, Pвых = IвыхUвых. Коефіцієнти посилення — цей найважливіший показник У.

Кu = Uвых / Uвх, Кi = Iвых / Iвх ,.

Кp = Pвых / Pвх. Зазвичай, коэфф. посилення вимірюються в безрозмірних величинах, чи децибелах.

Кi (дБ) = 20lgКi, Кu (дБ) = 20lgКu ,.

Кp (дБ) = 10lgКp. Коэфф. корисної дії? показує, яка частина споживаної потужності джерела харчування витрачається на корисний вихідний сигнал? = Pвых / P0, де Pвых — корисна потужність вихідного сигналу, P0 споживана потужність джерела харчування. Хоча У повинні посилювати коливання без спотворень, насправді форми вхідного і вихідного коливань не збігаються. Рівень спотворень форми сигналів оцінюється коэфф. спотворень. Спотворення поділяють на лінійні і нелинейные. Лінійні спотворення обумовлені непостійністю АЧХ і ФЧХ. Лінійні спотворення оцінюються лише з АЧХ. Нелинейные спотворення обумовлені нелинейностью ВАХ. При подачі гармонійного коливання на вхід У з його виході буде лише посилений вхідний сигнал, але його вищі гармоніки. Ці нелинейные спотворення оцінюються коэфф. гармоник.

[pic] де Um1, Um2, Um3 — амплітуди гармонік 1, 2, 3… не вдома У при гармонійному коливанні з його входе.

39. Диференціальні усилители.

Усилитель постійного струму, вихід. U якого пропорційно різниці напруг вхідних сигналів, назыв. диференційним підсилювачем (ДУ). Основними параметрами ДУ є: 1. коэфф. посилення напруги КU = Uвых / Uвх. 2. коэфф ослаблення синфазных вхідних напруг Кос. сф, рівний відношенню коэфф посилення напруги КU до коэфф передачі синфазного вхідного напруження і що характеризує неідеальність ДУ по синфазной заваді; у ідеального ДУ д.б. Кос. сф одно нескінченності. 3. U усунення, характеризує несиметричність вхідного каскаду ДУ, пов’язану з недосконалістю технології її виготовлення, і однакову постійному диф. напрузі що слід подати на вхід, щоб збалансувати ДУ, тобто. зробити його вихідний напрям Uвых рівним 0. 4. різницю вхідних струмів, також що з несимметрией вхідного каскаду ДУ і рівна току, що необхідно подати однією з входів, щоб вихідний напруга встановилося рівним 0 5. вхідний опір (диференціальний) Rвх, обумовлений на вхідних висновках ДУ і однакову відношенню зміни вхідного (диференціального) напруги зміну вхідного струму. 6. вихідний опір Rвых (сотні Ом), обумовлений на вихідних висновках ДУ і однакову відношенню зміни вихідного напруги зміну вихідного струму. 7. максимальне вихідний напруга Uвых max (одиниці вольт), у якому не спотворюється форма вихідного сигналу 8. верхня гранична частота смуги пропускання fв (близько 1 МГц).

[pic].

Рис. 1. У такій схемою необхідно дотримуватися умова Uвх і Uвых = 0. 1. Нехай Uвх = 0 і підключений лише джерело харчування, тоді з ланцюгах протікає посаду. струм, встановлюється посаду. U, але т.к. обидві половини схеми ідентичні то Iк01 = Iк02, Uк01 = Uк02. Отже, потенціал точки, А дорівнює потенціалу точки У і Uвых = 0, умова виконується. 2. Нехай на вхід ми подаємо 2 однакові за величиною і з фазі сигналу (синфазные). Тоді Ік і Uк двох транзисторів змінюються на однакову величину, внаслідок потенціал точки, А залишається рівним потенціалу точки У і Uвых = 0. Отже, ДУ не посилює, не пропускає для виходу синфазный сигнал. 3. Нехай на вхід подаємо однакові за величиною, але противофазные сигнали. Тоді, на VT1 позитивна полуволна, транзистор закривається, Ік, Uк падають. На VT2 негативна полуволна, VT відкривши., Ік, Uк зростає. Потенціал точки, А відрізняється від потенціалу точки У й одержуємо Uвых, яке є напругою посиленого сигналу. Висновок: ДУ посилює диференціальний сигнал. Таке функціонування схеми призводить до наступним позитивних моментів. 1. Факт, що обидві половини ідентичні, призводить до того, що постійні струми харчування в Rэ мають однакові напряму, і складаються, внаслідок Uэ подвоїться, ООС по посаду. току глибока, що зумовлює стабілізації робочого режиму. 2. Т.к. на вхід подаються два противофазных сигналу, струми цих сигналів через Rэ мають протилежний зміст і компенсуються. Через війну ООС для корисних сигналів мінімальна і впливає посилення. Усі перешкоди, тла, спотворення, дрейф 0 належить до синфазним сигналам. Тому ДУ не пропускає їх у выходе.

45. RC-генераторы.

Различают RC-генераторы з инвертирующим і неинвертирующим підсилювачами. Инвертир. підсилювач вносить фазовий зрушення? до = ?. Тому фазосдвигающая RCланцюг ОС на частоті генерируемых коливань також має вносити фазовий зрушення? зв = ± ?. Приклад такого генератора з трехфазной RC-цепью показаний на рис. 1.a.

[pic].

Рис. 1. Поширена схема RC-генератора з так званим мостом Провина (рис. 1. b). У середовищі сучасних RC-генераторах часто застосовують операційні підсилювачі, коефіцієнт посилення яких значно більше трьох. Для зменшення коэфф. посилення використовують ООС. Цю ж ООС використовують й у динамічного управління коефіцієнтом посилення, забезпечує виконання балансу амплітуд без заходу на нелинейные ділянки прохідній ВАХ підсилювача. Зауважимо, що у RC-генераторах робота усилительного елемента на нелінійному ділянці ВАХ створює неустранимые нелинейные искаж.

[pic].

Рис. 2. На рис. 2 показано схема RC-генератора на операційному підсилювачі. На неинвертирующий вхід підсилювача ч/з міст Провина подається напруга частотнозалежною позитивної ОС. На инвертирующий вхід ч/з дільник R1, R2 подається напруга частотно-независимой ООС. Резистор R2 шунтирован опором каналу польового транзистора VT1. Опір каналу управляється напругою затвора, рівним выпрямленному U з входу генератора. Коли коливань немає, напруга на затворі одно нулю, опір каналу мало. У цьому глибина ООС мінімальна, а коефіцієнт посилення підсилювача максимальний. При зростанні амплітуди коливань напруга не вдома випрямляча росте, і замикає канал. У результаті збільшується глибина ОС і зменшується коэфф. посилення до того часу, поки що не досягнуть баланс амплітуд. Перебудова RC-генератора виконується з допомогою здвоєного змінного резистора, одночасно змінює величини обох резисторів мосту Провина. Мінімальна частота обмежується конструктивно припустимими посудинами і максимальними опорами R, за яких вони залишається значно менше вхідного опору підсилювача. Максимальна частота обмежується паразитными посудинами і мінімальними опорами, при яких підсилювач здатний забезпечити потрібний коефіцієнт усиления.

46. LC-генераторы.

Генераторы із зовнішнього ОС найчастіше реалізують по 3х-точечной схемою (рис. 1) із застосуванням інтегральних підсилювачів однією транзисторі. Елементи Z1, Z2 і Z3 утворюють резонансний LC-контур та створюють частотно-зависимую ОС. У генераторах використовуються котушки індуктивності і конденсатори із малими втратами, у першому наближенні можна враховувати але їхні реактивні опору. Вважаючи, що вхідний опір підсилювача значно більше |Z1|, отримуємо коефіцієнт ОС.

(= Z1 / (Z1 + Z3) = X1 / (X1 + X3).

[pic].

Рис. 1. Якщо застосований инвертирующий підсилювач, як показано на рис. 1, то, на резонансної частоті контуру, на яку X1 + X2 + X3 = 0, підсилювач вносить фазовий зрушення? до (?0) = ?. У цьому до виконання умови балансу фаз ланцюг ОС також має внести фазовий зрушення, рівний ?. Вочевидь, це має місце, коли X1 і X2 — реактивні опору з протилежними знаками і |X1| < |X2|. Умова балансу фаз може бути здійснене, якщо X1 і X2 — індуктивні опору, а X3 емкостное (рис 2. a), або навпаки X1 і X2 — ємнісні опору, а X3 — індуктивне (рис. 2. b).

[pic].

Рис. 2. Якщо ж підсилювач генератора неинвертирующий, то, на резонансної частоті контуру не вносить фазового зсуву і ?до (?0) = 0, у таку схему умова балансу фаз буде виконано, якщо ?((?0) = 0. Це можна, якщо знаки X1 і X2 однакові, а знак X2 — протилежний. Одержувані у своїй варіанти схим показані на рис 2.с.d. На частоту генерируемых коливань впливає як ланцюг ОС, а й параметри підсилювачів, такі, як вхідний і вихідний опору, ФЧХ коефіцієнта усиления.

Якщо допоміг, напишіть [email protected] ©.