Учреждение образования

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«Оршанский государственный колледж железнодорожного транспорта Белорусской железной дороги»

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения контрольной работы № 1

(для учащихся заочного отделения)

по дисциплине

«ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ»

Специальность «Электроснабжение на железнодорожном транспорте»

Составил преподаватель А.В.Русаков

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии
Протокол

Председатель комиссии_______________ О.И.Гулькова
Протокол № от
Председатель комиссии ______________ О.И.Гулькова

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Полупроводниковые приборы находят все более широкое применение в устройствах энергоснабжения. Поэтому учащимся данной специальности необ­ходимо особое внимание обратить на изучение этой темы.

Наиболее распространенными полупроводниковыми материалами являет­ся германий, кремний и арсенид галлия.

Для четкого представления физических процессов в полупроводниках не­обходимо вспомнить основные положения электронной теории строения вещест­ва.

Полупроводники обладают собственной электронной и дырочной элек­тропроводностью. Следует помнить, что при дырочной электропроводности не происходит перемещения положительных ионов, перемещается только положи­тельный заряд в направлении, противоположном перемещению электронов.

Внесение ничтожно малого количества примесей влияет очень сильно на величину проводимости полупроводника.

Следует разобраться, как получают примесные полупроводники с преоб­ладанием электронной электропроводности (полупроводники «-типа) и полу­проводники с преобладанием дырочной электропроводности (р-типа). На гра­нице двух полупроводников с различным типом электропроводности возникает внутреннее поле. Эта область называется запирающим слоем, или электронно-дырочным переходом (сокращенно р-п переходом), следует очень подробно рас­смотреть процессы, происходящие в р-п переходе при отсутствии внешнего поля и при действии внешнего поля прямой и обратной полярности. Эти процессы лежат в основе действия всех полупроводниковых приборов.

Широкое применение в устройствах автоматики и телемеханики энерго-снабжающих устройств нашли полупроводниковые триоды (транзисторы), по­этому надо детально изучить устройство и работу транзистора. Обратите вни­мание на различную полярность напряжений источников питания и направление токов для транзисторов типов р-п-р и п-р-п.

Так же как электровакуумный триод, транзистор обладает усилительными свойствами и применяется в схемах усилителей. Усилительные свойства транзи­стора характеризуются тремя коэффициентами усиления: по току, по напряже­нию, по мощности.

При рассмотрении схем включения транзистора следует разобрать, какие цепи являются входными и выходными, какие токи и напряжения считаются входными и выходными для каждой из схем включения. Особое внимание обра­тите на схемы с общим эмиттером (ОЭ) и с общей базой (ОБ). Сравните величи­ны входных и выходных сопротивлений и коэффициентов усиления по току, на­пряжению и мощности для трех схем.

Необходимо ознакомиться с основными типами и параметрами мощных кремниевых диодов, применяемых в выпрямительных агрегатах тяговых под­станций постоянного тока. Этот материал дается в учебнике "Электронная и ионная техника", С.Н.Засорин, НА.Карш, К.Г.Кучма, Р.И.Мирошниченко (стр.51-52). По этому же учебнику надо ознакомиться с особенностями парал­лельного и последовательного соединения полупроводниковых вентилей и с их конструкцией, особенностями работы лавинных вентилей (стр.52-59).

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 1 Таблица вариантов

Две последние цифры шифра	Вариант	№№ задач и вопросов	Две последние цифры шифра	Вариант	№№ задач и вопросов
01 или 51		1 1631	26 или 76		11 21 36
02 или 52		2 17 32	27 или 77		12 22 37
03 или 53		3 18 33	28 или 78		13 23 38
04 или 54		4 19 34	29 или 79		14 24 39
05 или 55		5 20 35	30 или 80		15 25 40
06 или 56		6 21 36	31 или 81		2 16 31
07 или 57		7 22 37	32 или 82		4 17 32
08 или 58		8 23 38	33 или 83		6 18 33
09 или 59		9 24 39	34 или 84		8 19 34
10 или 60		10 25 40	35 или 85		10 20 35
11 или 61		11 16 31	36 или 86		12 21 36
12 или 62		12 18 32	37 или 87		14 22 37
13 или 63		13 20 33	38 или 88		1 23 38
14 или 64		14 22 34	39 или 89		3 24 39
15 или 65		15 24 35	40 или 90		5 25 40
16 или 66		1 17 36	41 или 91		7 16 31
17 или 67		2 18 37	42 или 92		9 17 32
18 или 68		3 19 38	43 или 93		11 18 33
19 или 69		4 21 39	44 или 94		13 19 34
20 или 70		5 23 40	45 или 95		15 20 35
21 или 71		6 25 31	46 или 96		2 21 36
22 или 72		7 16 32	47 или 97		4 22 37
23 или 73		8 17 33	48 или 98		5 23 38
24 или 74		9 19 34	49 или 99		6 24 39
25 или 75		10 20 35	50 или 100		7 25 40

Задачи 1-5

Пользуясь вольтамперной характеристикой полупроводникового диода (рис.1), определите сопротивление постоянному току при прямом U_пр и обратном U_обр напряжениях для двух значений температуры t₁=25° и t2=60°. По результатам расчетов сделайте вывод о влиянии температуры на сопротивление диода. Численные значения исходных данных приведены в таблице 1

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

ВВЕДЕНИЕ

Значение электронных устройств для технического процесса народного и, в частности, для автоматизации и телемеханизации производственных процес­сов.

Краткие сведения о совершенствовании конструкции электронных, ион­ных, полупроводниковых и магнитных приборов и применении их в уст­ройствах автоматики и телемеханики различных отраслей народного хозяйства и транспорта.

Литература

А.А.Прохорский, стр. 4-5.

Тема 1.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРОЦЕССАХ

Программа

Физические свойства электронов. Движение электронов в электрическом поле. Электроны в твердых телах. Работа выхода. Электронная эмиссия: термо­электронная, вторичная, электронная, электростатическая и др. Катоды и аноды, их назначение, параметры и конструкция.

Литература

А.А.Прохорский, стр. 6-15.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы 1 на базе современной электронной теории необходи­мо ознакомиться со строением окружающих нас веществ, с физическими свойствами электронов; выяснить основные закономерности, которые опреде­ляют поведение электронов в электрическом поле, ибо основным процессом в большинстве электронных и ионных приборов является взаимодействие движу­щихся электронов с электрическим полем.

Для понимания различной электропроводности металлов, диэлектриков, полупроводников необходимо разобраться в диаграммах энергетических уров­ней атомов и твердых тел. При изучении электронной эмиссии обратите внима­ние на возможную область использования каждого вида эмиссии.

Рис.5

Задачи 31-40

Даны семейства входных и выходных характеристик транзистора, вклю­ченного по схеме ОЭ (рис. 4, 5).

1. В семействе входных характеристик отметьте рабочую точку при Uкэ=5 В и заданном значении тока базы I_б. Определите статические параметры h₁₁ и h12 и укажите их название.

2. В семействе выходных характеристик отметьте рабочую точку при за­данном значении напряжения коллектора Uk и тока базы I_б.

Определите статические параметры h21 и h₂₂, укажите название параметров. Численные значения исходных величин приведены в таблице 4.

Таблица 4

Параметры	номера задач
									| 39
Номер рисунка
Iб, мА	0,4	0,01	0,6	0,015	0,8	0,02	1,0	0,01	0,6	0,015
Uкэ,в

Задача 16

Объясните физическую сущность электронной и дырочной электропровод­ности полупроводников.

Задача 17

Объясните свойство односторонней проводимости электронно-дырочного перехода (р-п перехода).

Задача 18

Поясните особенности и преимущества лавинных вентилей. Укажите область их применения.

Задача 19

Поясните, когда вентили необходимо соединять параллельно, когда после­довательно. Укажите по каким параметрам рассчитывается количество парал­лельно соединенных вентилей, по каким параметрам - количество последова­тельно соединенных. Поясните, какие появляются особенности при параллель­ном и последовательном соединении вентилей.

Задача 20

Поясните устройство, принцип работы туннельного диода. Поясните особенности его вольтамперной характеристики, укажите область применения.

Задача 21.

Начертите схемы включения транзистора с ОБ и ОЭ. Укажите достоинства и недостатки каждой схемы. Покажите токи, протекающие в цепях каждой схемы.

Задача 22

Начертите схемы включения транзисторов типов p-n-р и n-p-n с общим эмиттером. Поясните, чем отличаются указанные типы транзисторов.

Задача 23

Поясните устройство тиристора. Приведите его вольтамперную характери­стику. Поясните, как происходит работа тиристора при отсутствии напряжения на управляющем электроде и при различных напряжениях на нем (различных токах управления).

Задача 24

Поясните устройство и принцип работы полевого транзистора.,

Задача 25

Поясните устройство, особенности работы симистора. Начертите вольтам­перную характеристику симистора, объясните ее характер. Укажите область применения симистора.

Задачи 11-15

Задана обратная ветвь вольтамперной характеристики кремниевого стаби­литрона (рис.3). Определите дифференциальное сопротивление стабилитрона при значении тока Iст. Начертите схему включения стабилитрона. Численные значения исходных величин приведены в таблице 3.

Параметры	Номера задач
Iст, мА

Таблица 1
Параметры	Номера задач
Uпр, В	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
Uобр, в

Рис.1.

Задачи 6-10

Пользуясь вольтамперной характеристикой полупроводникового диода (рис.2), определите сопротивление постоянному току при двух значениях пря­мого напряжения U _np1, U_nр2 и при двух значениях обратного напряжения U_обр1, U_обр2. По результатам расчетов сделайте вывод об изменении сопротивления диода при изменениях прямого и обратного токов.

Численные значения исходных данных приведены в таблице 2

Таблица 2
Параметры		Номера	задач
Uпр1, В	0,4	0,5	0,6	0,7	0,3
Unp2, В	0,6	0,7	0,8	0,9	0,5
Uo6p1, В
Uо6p2, В

Дата добавления: 2015-11-04