- •Электроника. Лекционный курс. Введение.
- •Классификация электронных приборов.
- •Этапы развития электроники.
- •Классификация веществ в зависимости от структурных особенностей твердых тел.
- •Межатомные связи. Их виды и характеристики.
- •Физические основы электронной техники. Элементы квантовой теории строения материи.
- •Классификация твердых тел по степени электропроводности. Картина энергетических зон в твердом теле.
- •Полупроводники и их свойства.
- •Основы статистики электронов и дырок в полупроводниках.
- •Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи.
- •Явление дрейфа.
- •Явление диффузии.
- •Уравнение плотности полного тока в полупроводнике.
- •Электронно-дырочный переход (p-n переход).
- •Смещение p-n перехода в прямом направлении (прямое включение перехода).
- •Смещение p-n перехода в обратном направлении (обратное включение перехода).
- •Уравнение Шокли.
- •Вольт-амперная характеристика(вах)
- •Пробой p-n перехода
- •Вольт-амперная характеристика видов пробоя
- •Емкостные свойства p-n перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •Рабочий режим диода.
- •Эквивалентные схемы диодов для различных режимов.
- •Температурные свойства диодов
- •Выпрямители. Схемы выпрямления.
- •Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя
- •Импульсный режим работы диода
- •Стабилитроны
- •Параметрическом стабилизаторе.
- •Основные параметры стабилитронов
- •Варикапы
- •Основные параметры варикапов.
- •Туннельные диоды.
- •Схемы автогенераторов на туннельных диодах.
- •Обращенные диоды.
- •Контакт (переход) металл-полупроводник. Диоды Шоттки.
- •Металл-полупроводник n- типа.
- •Металл-полупроводник p-типа.
- •Металл-полупроводник n-типа.
- •Металл-полупроводник р-типа.
- •Транзисторы.
- •Биполярные транзисторы.
- •Явление вторичного пробоя и модуляция толщины базы (эффект Эрли).
- •Эквивалентная схема транзистора для режима постоянного тока
- •Схемы включения биполярных транзисторов.
- •Вольт-амперные характеристики (вах) биполярных транзисторов (статические характеристики). Схемы для снятия вах.
- •Математические модели биполярных транзисторов.
- •Модель транзистора для большого сигнала (модель Эберса-Молла).
- •Модели транзистора в режиме малого сигнала (динамический режим).
- •Температурные свойства транзисторов.
- •Частотные свойства транзисторов.
- •Работа транзистора с нагрузкой (динамический режим).
- •С оставной транзистор (схема Дарлингтона).
- •Эксплуатационные параметры транзистора.
- •Полевые транзисторы.
- •Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.
- •С хемы включения транзисторов:
- •Полевые транзисторы с изолированным управляющим электродом (затвором).
- •Основные параметры полевых транзисторов.
- •Элементы памяти на основе моп-структур (Flesh-память).
- •Усилители электрических сигралов.
- •Классификация усилителей.
- •Основные технически показатели усилителей (параметры).
- •Входное и выходное сопротивления ( )
- •Выходная мощность.
- •Динамический диапазон амплитуд.
- •Характеристики усилителей.
- •Искажения в усилителях.
- •Схемотехника усилительных каскадов. Межкаскадные связи в усилителях.
- •Обобщенная структурная схема усилителя.
- •Графическая интерпретация процесса усиления сигнала транзисторной схемой с общим эмиттером.
- •Коллекторная стабилизация.
- •Эмиттерная стабилизация.
- •Полная эквивалентная схема унч с емкостной межкаскадной связью на основе биполярного транзистора, включенного по схеме с оэ.
- •Выходные каскады усилителей.
- •Построение проходной динамической характеристики.
- •Ключевой режим биполярного транзистора. Условия обеспечения статических состояний.
- •Динамика переключения ключей на биполярных транзисторах.
- •Цифровые ключи. Общие требования.
- •Структура цифрового ключа на комплементарной паре биполярных транзисторов.
- •Структура цифрового ключа на комплементарной паре полевых транзисторов (к-моп).
- •Усилители постоянного тока (упт). Дрейф нуля.
- •Параллельно-баласный каскад упт.
- •Дифференциальный усилитель (ду).
- •Операционные усилители (оу).
- •Структурная схема оу.
- •Основные параметры оу.
- •Виды и структура обратных связей в усилителе.
- •Генераторы электрических колебаний.
- •Релаксационные генераторы (генераторы импульсов).
- •Автогенераторы на оу с мостом Вина.
- •Автогенератор на оу с использованием моста Вина.
- •Генераторы релаксационных колебаний.
- •Блокинг-генераторы (бг).
- •Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями. Автоколебательный режим.
- •Электроника. Список литературы по курсу «Электроника»
Эксплуатационные параметры транзистора.
Коэффициенты передачи тока α и β ( );
Обратный ток коллекторного перехода
– максимально допустимый ток коллектора;
Максимально допустимое напряжение между коллектором и общим электродом ( );
Напряжение насыщения ;
- максимально допустимая мощность на коллекторе
;
В усилительном режиме
Емкость коллекторного перехода – СК;
Предельная частота усиления по току ( ) (иногда это называют граничной частотой) – это частота на которой α или β уменьшаются до 0,7 от своего статического значения.
Тепловое сопротивление между коллектором транзистора и корпусом ; - перепад температур между коллектором и корпусом.
Максимальная частота усиления (генерации) fmax – это частота при которой КР=1.
Полевые транзисторы.
Для управления работой биполярных транзисторов требуются большие или меньшие токи управляющих электродов (базы или эмиттера). В ряде случаев источники сигналов не могут обеспечить необходимых величин управляющих токов, например, из-за достаточно большого внутреннего сопротивления источников сигналов, что создаёт определённые трудности при решении задач усиления слабых сигналов.
Однако, из физики твёрдого тела известен так называемый эффект поля, суть которого состоит в том, что изменение концентрации носителей зарядов (а, значит, и проводимости) в приповерхностном слое полупроводника может быть достигнуто под действием внешнего электрического поля. Этот эффект находит широкое применение в полевых транзисторах.
Работа таких транзисторов основана на движении носителей заряда только одного типа (электроны или дырки) в полупроводниковом материале, сопротивление которого может модулироваться внешним электрическим полем (эти транзисторы ещё называют униполярными).
Таким образом, полевым транзистором называется трёхэлектродный полупроводниковый прибор, ток в котором создаётся основными носителями заряда под действием продольного электрического поля, а управление величиной тока осуществляется поперечным электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным к управляющему электроду.
Все полевые транзисторы по своим коструктивным особенностям разделяются на две группы (вида):
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (канальные, или униполярные);
Полевые транзисторы с изолированным управляющим электродом.
Управляющий электрод в полевых транзисторах называется затвором, а электроды, подводящие продольное электрическое поле и через которые протекает управляемый ток – сток и исток.
Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.
(несимметричный переход)
- образование горловины канала
, где ρ – удельное сопротивление канала;
- длина канала;
- площадь поперечного сечения канала.
- ток в канале.
Если изменять S при , будет изменяться , но , а значит .
Если к кристаллу n-типа со стороны стока и истока приложить напряжение , а с помощью , приложенного к затвору, сместить p-n переходы в обратном направлении, то площадь S канала, а значит и Rкан будут зависеть от .
Площадь перехода увеличивается с повышением приложенного к нему обратного напряжения , а увеличение области, обеднённой носителями заряда, приводит к повышению электрического сопротивления канала (Rкан). В результате будет выполняться функция:
Исток – это электрод, от которого начинается движение основных носителей заряда.
Сток – электрод, к которому движутся основные носители заряда.
Затвор – электрод, управляющий площадью поперечного сечения канала и регулирующий ток в канале.
Напряжение между затвором и истоком, при котором ток стока близок к нулю, называется напряжением отсечки ( ).
Ширина p-n перехода зависит также от тока, протекающего через канал.
Если , то IС, протекающий через канал, создаёт по длине последнего падение напряжения, которое оказывается запирающим для перехода затвор-канал.
Это приводит к уменьшению сечения и проводимости канала, причём ширина p-n перехода увеличивается по мере приближения к области стока. У края p-n перехода около истока действует напряжение , а у края – около стока – напряжение .
Выходные ВАХ.
При определённом значении IС наступает такое сужение канала (горловина) у стокового конца, что наступает режим насыщения (участок II), где с увеличением меняется незначительно. Напряжение, соответствующее началу этого участка называется напряжением насыщения (Uнас).
Uнас меняется взависимости от .
При значительном увеличении у стокового конца происходит пробой p-n перехода (область III).
В выходных характеристиках: ОА – крутая область, используется как омически управляемое сопротивление в зависимости от . Участок АВ – область насыщения – пологий участок – усилительный режим.
При работе в пологой области (II) ВАХ, при заданном ток стока определяется:
,
где - начальный ток стока, это ток при и .
Управляющее действие затвора оценивается крутизной характеристики:
и интерпретируется стокозатворной характеристикой (характеристика передачи).
Усилительные свойства полевых транзисторов характеризуют коэффициентом усиления:
Дифференциальное внутреннее сопротивление определяется:
.
Поэтому:
УГО полевых транзисторов с
управляющим p-n переходом: