- •Электронный вариант конспекта по дисциплине «Техническая электроника»
- •Электропроводность полупроводников.
- •Собственная электропроводность п/п.
- •Основы квантовой статистики
- •Примесные п/п.
- •Электронно-дырочный переход
- •Физические процессы в симметричном р-n – переходе
- •Условия равновесия
- •Изменение концентрации зарядов в р-n – переходе
- •Плотность диффузионного тока.
- •Плотность дрейфового тока. Дырочный ток.
- •Ширина запирающего слоя (зс)
- •Различные виды переходов Несимметричный переход
- •Контакт металл - п/п Контакт Ме – n-п/п
- •Контакт Ме – п/п p-типа
- •Пробой p-n-перехода.
- •Ёмкости p-n-перехода
- •Полупроводниковые диоды Устройство и классификация п/п диодов
- •Вах диода
- •Статические параметры диодов
- •Зависимость характеристики и параметров диодов от температуры
- •Выпрямительные диоды
- •Параметры вд
- •Параллельное соединение диодов
- •Последовательное включение диодов
- •Особенности германиевых и кремниевых вд
- •Импульсные диоды
- •Стабилитроны и стабисторы
- •Варикапы
- •Транзисторы
- •Биполярные транзисторы
- •Режимы работы.
- •Токи в транзисторе
- •Схемы включения биполярного транзистора
- •Транзистор как чп
- •Параметры бт в схеме с об
- •Параметры бт в схеме оэ
- •Параметры бт в схеме с ок
- •Режим большого сигнала
- •Особенности транзисторов на вч при малых сигналах
- •Эквивалентная схема транзистора
- •Полевые транзисторы
- •Транзисторы, управляемые с помощью p-nперехода или барьера Шоттки
- •Пт с изолированным затвором.
- •Принцип работы пт с индуцированным каналом.
- •Пт со встроенным каналом.
- •Приборы с отрицательным сопротивлением
- •Туннельный диод
- •Токи в тд
- •Тиристоры
- •Динисторы. Переход п2 обычно считается коллекторным переходом. Динисторы можно рассматривать как два включённых навстречу друг другу транзистора.
- •Iвыкл III
- •Тринисторы
- •Симисторы
- •Фотоэлектронные приборы
- •Фотоэлемент
- •Светодиоды
- •Диод Устройство и принцип действия
- •Статические параметры диода
- •Предельные параметры диода
- •Устройство и принцип действия триодов
- •Статические параметры триода
- •Тетроды
- •Пентоды
- •Электронно-лучевые приборы
- •Принципы управления электронным лучом
- •Осциллографические трубки с электростатической фокусировкой и отклонением
- •Приложение 1: «Телевизоры на жк-панелях»
- •Шумы электронных приборов общие положения
- •Шумы транзисторов
- •Надежность электронных приборов
- •Анализ процесса усиления электрических сигналов
- •Принципы усиления электрических сигналов
- •Точка покоя. Напряжение смещения
- •Работа уэ с нагрузкой. Динамические характеристики уравнение нагрузочного режима
- •Нагрузочные линии усилителя и их построение
- •Сквозная характеристика усилителя на биполярном транзисторе
- •Схемы подачи смещения на вход полевого транзистора
- •Режимы работы усилительных элементов
- •Резисторный каскад
- •Микроэлектронные приборы
- •Классификация интегральных микросхем
- •Методы изоляции элементов имс
- •Полупроводниковые интегральные микросхемы технология изготовления
- •Элементы имс на биполярных структурах
- •Технология создания имс на биполярных структурах
- •Элементы имс на мдп-структурах
- •Параметры пзс
- •Области применения пзс
- •Применение пзс в вычислительной технике
- •Использование пзс в устройствах связи
- •Глава 1. Исторический обзор развития микроэлектроники.
- •1.1. Основные направления развития электроники.
- •1.2. История развития микроэлектроники.
- •Глава 2. Общие сведения о полупроводниках
- •2.1. Полупроводники и их электрофизические свойства
- •2.2. Структура полупроводниковых кристаллов
- •2.3. Свободные носители зарядов в полупроводниках
- •2.4. Элементы зонной теории твердого тела.
- •Глава 3. Методы получения монокристаллов кремния
- •3.1. Метод Чохральского
- •3.2. Метод зонной плавки
- •Глава 4. Электронно-дырочный переход.
- •4.1. Образование p-n-перехода.
- •4.2. Вольтамперная характеристика p-n-перехода.
- •Глава 5. Биполярные и полевые транзисторы.
- •5.1. Структура биполярных транзисторов и принцип действия.
- •5.2. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •5.4. Методы получения транзисторов.
- •Глава 6. Интегральные схемы.
- •6.1. Общие понятия.
- •6.2. Элементы биполярных полупроводниковых ис.
- •6.3. Элементы ис на мдп-структуре.
- •Глава 7. Большие интегральные схемы.
- •7.1. Общие положения.
- •Глава 8. Технологический процесс изготовления ис.
- •Глава 9. Гибридные интегральные схемы.
- •Глава 10. Методы обеспечения качества и надежности в процессе серийного производства ппи.
- •10.1. Общие понятия.
- •10.2. Система получения и использования информации при проведении работ по повышению надежности ппи.
- •10.3. Требования по обеспечению и контролю качества ис в процессе производства.
Точка покоя. Напряжение смещения
Условием совпадения формы переменной составляющей тока с формой поданного на вход УЭ управляющего напряжения является линейная зависимость между ними, графически выраженной прямой. Статические характеристики биполярных и полевых транзисторов, как и электронных ламп, криволинейны. Поэтому возможны искажения поданного сигнала, т. е. появление в составе тока Iвх гармоник и комбинационных частот. Отсутствия искажения сигнала можно добиться используя участок характеристики, наиболее близкий к прямой. На рис. 11.3,а — это участок АВ на входной характеристике биполярного транзистора в схеме с ОЭ. Подадим на вход транзистора переменное напряжение сигнала . При этом входной ток транзистора будет меняться пропорционально изменению напряжения входного сигнала. Для того чтобы при обеих полуволнах переменного напряжения uвх полуволны переменной составляющей тока iБ не выходили за пределы этого прямолинейного участка АВ, на вход транзистора необходимо подать прямое постоянное напряжение UБЭ0. Точка на статической характеристике, однозначно определяемая постоянным напряжением на входе и выходе, называется точкой покоя. В данном случае — точка М.
Постоянное напряжение, которое подается на вход усилительного элемента для выбора точки покоя, называется напряжением смещения. У биполярного транзистора точка покоя может быть задана и постоянным током на входе — током смещения.
При положительной полуволне переменного напряжения сигнала uвх общее мгновенное напряжение на входе транзистора увеличивается и соответственно увеличивается ток IБ. При отрицательной полуволне напряжения uвх, которое является обратным для эмиттерного перехода NPN-транзистора, общее напряжение на входе транзистора уменьшается и соответственно уменьшается входной ток IБ . Результирующий ток на входе (рис. 11.3,6) является пульсирующим током. Он содержит постоянную составляющую iБ0 и переменную составляющую iБ, которые меняются по закону изменения входного напряжения сигнала . Каждое изменение входного тока IБ вызывает соответствующее изменение выходного тока в коллекторной цепи Iк, так как . Режим работы УЭ при подаче на его электроды постоянных напряжений и в отсутствие на его входе напряжения электрического сигнала, который требуется усилить, называется режимом покоя. В режиме покоя в цепи источник питания — коллектор течет постоянный ток IК0. При подаче переменного напряжения сигнала на вход транзистора в этой же цепи появляется переменная составляющая коллекторного тока.
Таким образом, энергия постоянного тока источника питания преобразуется в энергию переменного тока, который меняется по закону поданного на вход переменного напряжения.
Итак, чтобы обеспечить минимум искажений, т. е. для совпадения формы выходного тока с формой поданного на вход сигнала, точку покоя выбирают на линейном участке характеристик управления.
Рассмотрим аналогичные графики для полевого транзистора и электронной лампы (рис. 11.4, 11.5).
Точку покоя М выбираем на середине линейного участка АВ путем подачи соответствующего напряжения смещения—напряжения UИ0 на полевом транзисторе и UC0 на электронной лампе. В режиме покоя вся энергия источников питания тратится бесполезно и идет на разогрев PN-переходов, стока, анода. Только переменная составляющая тока, которая появляется при подаче на вход УЭ усиливаемого сигнала, является полезной, так как она создает на нагрузке усиленное напряжение и мощность. Естественно, что чем больше потери мощности за счет постоянной составляющей тока, тем ниже КПД схемы. Однако, выбрав точку покоя на характеристике ниже, чем показано на рис. 11.3— 11.5, и подав на вход сигнал с такой же амплитудой, мы выйдем за пределы прямолинейного участка АВ, что приведет к искажению формы тока по сравнению с формой поданного сигнала. Чем ниже расположена точка покоя, т. е. чем меньше постоянная составляющая тока I0, тем выше КПД усилителя.
Выводы. 1. Усилитель электрических сигналов — это устройство, позволяющее получить в нагрузке мощность, которая больше мощности поданного на вход сигнала. 2. В процессе усиления электрических сигналов энергия источника питания Р0 преобразуется в энергию переменного тока
Рис.
11.5. Кривые токов усилителя на электронной
лампе
Рис.
11.4. Кривые токов усилителя на полевом
транзисторе
полезного сигнала на выходе Рвых, который меняется по закону поданного на вход электрического сигнала. 3. Получение высокого КПД и совпадение формы усиленного сигнала на выходе с формой поданного сигнала на входе зависит от выбора точки покоя.