Электронные приборы и их использование в системах управления

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ  И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СИСТЕМАХ  УПРАВЛЕНИЯ

Диоды

Диод – это прибор имеющий один p-n переход. В качестве полупроводника чаще всего используется германий (Ge), кремний (Si). Электронную или дырочную проводимость организуют путем введения в полупроводник донорной или акцепторной примеси. На рис приведен закрытый p-n переход.

Потенциальный барьер для Ge»0,1В, для Si»0,7В. ВАХ p-n перехода:

Уравнение ВАХ: I=I₀ (e^U/jT - 1) где I₀ – справочный параметр; j_Т = kT/q=26мВ. В зависимости от температуры значение напряжения на p-n переходе изменяется почти по линейному закону ориентировочно 2 мВ/°С×Dt. Обратный ток приблизительно удваивается при нагреве на каждые 10°С.

Обозначение:

Применение: например в выпрямителях:

Полупроводниковый стабилитрон

Стабилитрон – p-n это переход с искусственно затянутым участком пробоя. Обозначение:

В рабочей  области стабилитрон пробит. В области изгиба ВАХ размыта благодаря чему стабилитрон можно использовать в качестве источника шума.

Варикап-Представляет собой p-n переход емкость которого зависит от напряжения на нем. Используется в системах автоподстройки частоты. Обозначение:

Переход Шоттки-Это переход между металлом и полупроводником. В этом случае диффузионная емкость (емкость открытого p-n перехода) в переходе резко сокращается.

Используется в быстродействующих  системах.

Обозначение:

Светодиоды-Преобразуют энергию тока в p-n переходе в световое излучение.Обозначение:

Фотодиоды Преобразуют световую энергию в электрическую.

Обозначение:

Фотодиоды работают в двух основных режимах:

Генераторный  режим – без внешних источников питания;

Фотопреобразовательный режим – отличается тем, что в контуре с фотодиодом должен быть источник питания.

Во втором случае чувствительность больше и этот режим используется чаще.

Оптрон

Представляет собой расположенные в одном корпусе светоислучатель и светоприемник. Оптроны позволяют передавать сигнал без гальванической связи.

Туннельный диод

Работа основана на эффекте туннелирования. Туннельный эффект возникает в очень  тонких p-n переходах.

Обращенный диод

Это туннельный диод с очень маленькой  величиной токового пика Используется для обработки слабых сигналов.

Биполярные транзисторы

Это трехслойный полупроводниковый  прибор (с двумя p-n переходами). Правило включения (для транзистора p-n-p типа):

Для правильного включения биполярного  транзистора необходимо сместить эмиттерный переход в прямом направлении, а  коллекторный в обратном.

Типовые параметры:

a=DI_К / DI_Э – коэффициент передачи эмиттреного тока в коллекторную цепь (справочный параметр)

b=DI_К / DI_Б – коэффициент передачи эмиттреного тока в коллекторную цепь (справочный параметр)

b=a/(1-a)

ВАХ базовой и коллекторной цепи:

 

Обозначение:

Простейший усилитель тока (эмиттерный повторитель):

Полевые транзисторы

Полевой транзистор – это транзистор управляемый напряжением (электрическим  полем).

Правило включения полевого транзистора  с управляемым p-n переходом (ПТУП):

 

Внешние источники подключаются так, что все переходы закрыты.

Стоко-затворные и стоковые характеристики характеристики:

Для полевых транзисторов характерно большое усиление по мощности.

Главный недостаток – низкое быстродействие.

Типовые параметры:

S₀ – крутизна [мА/В]

U_П – пороговое напряжение [В]

Обозначение ПТУП:

Простейший усилитель на полевом  транзисторе:

Кроме ПТУП имеются также полевые  транзисторы с изолированным затвором.