ЗАДАНИЕ 2

Читайте также:

Задача 2. Нарисовать основные характеристики и указать основные параметры неуправляемых тиристоров.

Тиристором называют полупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт (управляемый диод).

Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n. Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом.

а б в

Рисунок 5 – Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора.

Рисунок 6 – Структура динистора

При включении динистора по схеме, приведенной на рисунке 7, коллекторный p-n-переход закрыт,а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малый ток (участок 1 рисунка 8).

Рисунок 7 – Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора)

Рисунок 8 – Вольтамперная характеристика динистора

Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uвкл. При напряжении Uвкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 рисунка 8). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области - избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.

После перехода коллекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока, как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр) обычного диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

Параметры тиристоров.

1. Напряжение включения (Uвкл) – это такое напряжение, при котором тиристор переходит в открытое состояние.

2. Повторяющееся импульсное обратное напряжение (Uo6p.max) - это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Для большинства тиристоров Uвкл = Uo6p.max.

3. Максимально допустимый прямой, средний за период ток.

4. Прямое падение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0,5÷1В).

5. Обратный максимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновных носителей при приложении напряжения обратной полярности.

6. Ток удержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.

7. Время отключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.

8. Предельная скорость нарастания анодного тока. Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-n переходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будет происходить местный перегрев и тепловой пробой.

9. Предельная скорость нарастания анодного напряжения. Если предельная скорость нарастания анодного напряжения будет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться от электромагнитной помехи.

10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, которое необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

Задача 12. Назовите достоинства оптопары и отдельно взятого источника и приемника излучения.

Оптрон – полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединенные в одном корпусе и связанные между собой оптически, электрически или одновременно обеими связями. Очень широко распространены оптроны, у которых в качестве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 10⁷..10⁸ раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что и обусловливает широкую применимость резиновых оптопар в аналогичных устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие – 0,01..1 c.

В цепях передачи цифровых информационных сигналов применяются главным образом диодные и транзисторные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей – тиристорные оптроны. Быстродействие тиристорных и транзисторных оптронов характеризуется временем переключения, которое часто лежит в диапазоне 5..50 мкс. Для некоторых оптронов это время меньше. Рассмотрим несколько подробнее оптопару светодиод-фотодиод.

Условное графическое обозначение оптопары показано на рисунке 9 а:

Рисунок 9 – Графическое обозначение

Излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод – в прямом (режим фотогенератора) или в обратном направлении (режим фотопреобразователя).

Задача 24. Пояснить маркировку элементов согласно номеру своего варианта.

п/п элементы	2Т825А	кремниевый биполярный транзистор; 8- средней частоты (Fгр < 30 МГц); 25- порядковый номер технологической разработки;А –буквауказывает разбраковку по отдельным параметрам приборов, изготовленных в единой технологии;
КП603	кремниевый полевой транзистор; 6 - высокой частоты, с граничной частотой более 30 МГц, номер разработки 03; с граничной частотой более 30 МГц, номер разработки 03;
ГТ418Ж	германиевый биполярный транзистор; 4 – низкой частоты с граничной частотой менее 30 МГц, номер разработки 18;
КУ103А	кремниевый управляемый переключающий диод (триодный тиристор); 1- с максимальным средним током в открытом состоянии менее 0,3 А или импульсным током менее 15 А; 03- порядковый номер технологической разработки;А –буквауказывает разбраковку по отдельным параметрам приборов, изготовленных в единой технологии;
ГД108Б	германиевый диод; 1 –выпрямительный с прямым током менее 0,3 А; 08 - порядковый номер технологической разработки; Б –разновидность типа в данной группе.

Задача 29. По входной характеристике транзистора (рис. 22) определить сопротивление резисторов в цепи базы (рис. 23) при условии, что ток смещения базы равен Iбс, при напряжении питания Ек. Использовать данные табл. 3.

Данные: I_бс= 1,2 мА, Ек = 5 В

Решение:

Для нормальной работы усилительного каскада необходимо обеспечить режим по постоянному току. Для этого рабочую точку выбирают на линейном участке входной характеристики транзистора (рис. 22). Значение тока базы I_бс = 1,2 мА отвечает этому условию. По входной характеристике определим напряжение смещения U_бс, соответствующее току I_бс= 1,2 мА:

U_бс = 0,8 В

(I_бс= 1,2 мА и U_бс = 0,8 В – это координаты рабочей точки на входной характеристике).

В схеме рис. 23 по второму закону Кирхгофа определим значение сопротивления резистора в цепи базы:

R_б= = 5,25 кОм

Выбираем ближайшее стандартное значение сопротивления резистора из ряда Е24: R_б= 5,6 кОм.

Ответ: R_б= 5,6 кОм.

Задача 30. Определить для указанного на рис. 24 усилителя приближенное значение коэффициента усиления по напряжению, а также входное и выходное сопротивления. Значения R_К, R_б, h₁₁, h₂₁ указаны в табл. 4.

Данные: