- •Лекция 1 Задачи курса
- •Элементы физики полупроводников
- •P-n переход, структура, работа.
- •Лекция 2 Статические характеристики диодов
- •Лекция 3 Динамические параметры p-n перехода
- •Полупроводниковые диоды.
- •Выпрямительные диоды.
- •Стабилитроны и стабисторы.
- •Светодиоды.
- •Фотодиоды.
- •Туннельные диоды.
- •Варикапы.
- •Лекция 4 Транзисторы.
- •Биполярные транзисторы.
- •Основные схемы включения транзистора.
- •Работа биполярного транзистора.
- •Лекция 5 Характеристики биполярных транзисторов.
- •Статические характеристики.
- •Модель биполярного транзистора Эберса - Молла.
- •Частотные свойства биполярных транзисторов.
- •Составные транзисторы.
- •Лекция 6 Униполярные (полевые) транзисторы.
- •Основные структуры полевых транзисторов.
- •Транзистор с изоляцией канала от затвора обратносмещенным p-n переходом.
- •Транзисторы структуры металл - диэлектрик - полупроводник (мдп).
- •Статические характеристики полевых транзисторов.
- •Лекция 7 Частотные свойства полевых транзисторов.
- •Некоторые особенности использования полевых транзисторов.
- •Тиристоры.
- •Лекция 8
- •2. Полупроводниковые устройства.
- •2.1. Усилительные устройства.
- •2.1.1. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с заземленным эмиттером.
- •Лекция 9
- •2.1.2. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с отрицательной обратной связью по току.
- •2.1. 3. Эмиттерный повторитель.
- •2.1.4. Дифференциальный усилитель.
- •2.2. Полупроводниковые источники стабильного тока.
- •Лекция 10
- •2.3. Обратная связь в усилителях сигналов.
- •2.3.1. Влияние обратной связи на свойства усилителя.
- •2.3.2. Разновидности обратной связи.
- •2 Рис. 74. Параллельная обратная связь..4. Частотные свойства усилителей.
- •Лекция 11
- •2.5. Операционный усилитель (оу).
- •2.5.1. Принципиальная схема, состав, функциональное назначение.
- •2.5.2. Основные параметры операционного усилителя.
- •2.5.3. Основные включения операционного усилителя.
- •Решающие элементы аналоговых вычислительных машин (авм).
- •Сумматор.
- •2.5.4.2.Интегратор.
- •Дифференциатор.
- •Решение дифференциальных уравнений.
- •Триггер Шмитта.
- •Лекция 12
- •3. Источники питания электронной аппаратуры.
- •3.1. Структурные схемы источников питания.
- •3.2. Выпрямители.
- •3.2.1. Однополупериодный выпрямитель.
- •3.2.2. Двухполупериодный выпрямитель.
- •3.2.3. Мостовой выпрямитель.
- •3.2.4. Выпрямители с умножением напряжения.
- •3.3. Фильтры.
- •Лекция 13
- •3.4. Стабилизаторы напряжения.
- •3.4.1. Компенсационные стабилизаторы.
- •3.4.2. Импульсный стабилизатор.
- •3.4.3. Источник питания с преобразованием частоты.
- •Лекция 14
- •4 Импульсная техника.
- •4.1 Импульсный сигнал, его характеристики.
- •4.2 Формирователи импульсных сигналов.
- •Лекция 15
- •4.3 Ключ на биполярном транзисторе.
- •Лекция 16
- •4.4 Процессы переключения ключа на биполярном транзисторе.
- •Лекция 17
- •4.5 Транзисторные ключи на полевых транзисторах.
- •4.6 Генератор импульсной последовательности (мультивибратор).
- •4.7 Триггер на биполярных транзисторах.
2.2. Полупроводниковые источники стабильного тока.
При проектировании полупроводниковых устройств часто необходимо использовать источники стабильного тока. Из электротехники известно, что источником тока называют устройство, которое отдает в нагрузку неизменный ток при изменяющейся величине нагрузки (изменяется сопротивление нагрузки). Как следствие основного свойства такое устройство должно обладать большим внутренним сопротивлением, превышающим сопротивление нагрузки в сотни и тысячи раз.
Возможность построения подобных устройств выявляется при рассмотрении выходных характеристик как биполярных, так и полевых транзисторов. Рассмотрим возможности построения источника тока на биполярном транзисторе. На рис. 68 приведена выходная характеристика с нанесенной на нее нагрузочной линией.
К
Рис.
68. Источник стабильного тока.
Таким образом, если ток базы поддерживать неизменным и создавать линейный режим работы транзистора, то ток нагрузки, включенной в цепь коллектора, не будет зависеть от напряжения питания и от величины сопротивления нагрузки. Но нужно учесть, что для такой простейшей схемы ток нагрузки будет сильно зависеть от температуры кристалла. Следовательно, в процессе работы при нагреве транзистора будет изменяться ток нагрузки.
Для компенсации температурного влияния целесообразно использовать схему с отрицательной обратной связью по току (см. рис. 69).
В
Рис.
69. Источник стабильного тока.
Выполним анализ для определения влияния факторов на нестабильность тока коллектора (нагрузки).
Анализ схемы дает возможность составить следующие уравнения.
dUбэ=dUб – dUэ, dIk=dIн=S*dUбэ, dUб=dUп*R2/(R1+R2).
Выполняя взаимные подстановки, получим:
dIk=S*((dUп*R2/(R1+R2)) – dIэ*Rэ),
dIk=S* dUп*R2/(R1+R2) – S*dIk*Rэ – S*dIб*Rэ.
После группировки получим
dIk=(1/(1/S+Rэ))*((dUп*R2/(R1+R2)) – dIб*Rэ).
Последнее уравнение показывает, что изменение тока коллектора (тока нагрузки) возможно только под влиянием двух факторов: изменения напряжения питания – Uп, или изменения тока базы. Отсюда делаем вывод: чтобы получить неизменным ток в нагрузке необходимо поддерживать неизменным напряжение питания и неизменным ток базы. При выполнении приведенного анализа не учитывалось влияние температуры на работу транзистора.
Выходное сопротивление источника тока определяется соотношением rвн = rк * (1+ (β*Rэ/[(R1 ║R2) + rб + Rэ])).
Так как в рассмотренной схеме не учитывали влияние температуры, то важно указать на то, что влияние температуры приводит к существенной нестабильности выходного тока даже при наличии обратной связи по току. Это объясняется тем, что при увеличении температуры кристалла напряжение Uбэ увеличивается на –2 мВ на градус Цельсия.
Для устранения недостатка предлагается между резистором R2 и базой транзистора включить диод в прямом смещении. Желательно этот диод выполнить на одном кристалле с транзистором, чтобы они имели одинаковую температуру. Подобная схема получила название "токовое зеркало".
Для контура R2 – VD – база-эмиттер VT – Rэ составим уравнение по второму закону Кирхгофа, UR2 + UVD = Uбэ + URэ. Если задаться Iд ≥ 100*Iб, то Iд*R2 + UVD = Uбэ + Iэ*Rэ. Пренебрегая током базы Iэ = Iн.
Iн = (UVD – Uбэ + Iд * R2)/Rэ.
Учитывая, что диод и транзистор расположены на одном кристалле, следует ожидать равенство температур диода и транзистора, и равенство напряжений на диоде и на транзисторе.
I
Рис.
70. Токовое зеркало.
Отношение резисторов R2/Rэ называют коэффициентом отражения.