Реферат Електроніка

>п/п прилади

п/п -матеріал ,провідність якого залежить від зовнішніх чинників –>кол-ва домішок, температури, зовнішньогоел.поля, випромінювання, світло, деформація

Переваги: >вис. надійність, великий термін їхньої служби, економічність, дешевизна.

Недоліки: залежність від температури, чутливість доионизирован випромінюванню.

Основи зонної теорії провідності

Відповідно до квантової теорії будівлі речовини енергія електрона може приймати тільки дискретні значення енергії. Він рухається виключно заопред орбіті навколо ядра.

Не порушену стані приТ=0К , електрони рухаються поближаишей до ядру орбіті. У твердому тілі атоми ближче друг до друга електронне хмару перекривається усунення енергетичних рівнів утворюються цілі зони рівнів.


Є


Дозволена

>Запрещенная зона


>d

>1)Разрешенная зона кт приТ=0К заповнена електронами зв – заповненою.

>2)верхняя заповнена зона зв – валентною.

>3)разрешенная зона приТ=0К де немає електронів зв – вільної.

>4)свободная зона де можуть бути обурені електрони зв зоною еквівалентності.

>Проводимость залежить від ширини забороненої зони між валентної зоною - та зоною провідності.

Е=Епр-Ев

>Ширина забороненої зони не більше 0,1~3,0еВ (електрон вольт) й уп/п



Найбільшого поширення набула маютьП/П

Кремній, Німеччин,Селен та інших.

Розглянемо кристал «>Ge»

ПриТ=0К


ПриТ>0К електрони (заряд ->q)отриваются утворюють вільні заряди з його місці утворюється дірка (заряд +>q) це й називається процесомтермогенерации

Зворотний процес зв –рекомбинацией

n – електронна провідність

>p –дирочная провідність

- тривалість життя носія заряду (е).

Висновок: в такий спосібnроводимость в чистомуП/П обгрунтована вільними електронами чи дірками.

=n+>p=qn>n+q>p>p

де: -концентрація

-рухливість =

Власна провідність залежить відt

>П/П прилади з урахуванням власної провідності.

Залежність власної провідності від зовнішніх чинників широкоисполь-ся у низці кориснихП/П приладів.

>1)Терморезистори (R залежить відt )

Температурний коефіцієнт:

>ТКС>0 уП/П

>ТКС<0 у проводников



Застосовують в пристрояхавт-ки як вимірювального перетворювачаt (датчики)

>2)Варистори (R залежить від зовнішньогоел. Поля)


>ВАХI=f(u)


Прим-ют за захистом

терристоров від

перенапруги


>3)Фотосопротивление – R залежить від світлового потоку

застосовують у сигналізації,фотоаппаратуре

>4)Тензорезистори – R залежить відмеханич деформацій

застосовують для виміру деформацій різних конструкцій (датчики тиску – сильфони)


>Примесная провідністьп/п.

Це провідністьобусловленна домішками:

-впровадження

-заміщення

Роль домішок можуть грати порушеннякристалической грати.

-Якщо впровадити укристалGe елемент I групи сурмуSb, тоді одне із 5валентних електронівSb виявиться вільним, тоді утворюєтьсяел. провідність, а домішка називаєтьсядонорной.

-Якщо впровадити елемент III групи індій I тоді 1ковалентная зв'язок залишиться залишиться вільної =>

Утворюється легко переміщувана дірка (>дирочная провідність), домішка називаютьакцепторной.

Основним носієм заряду зв. Ті кт вп/п >

>П/п здирочной провідністю зв.п/п –>p типу, і зелекторонной провідністю – n типу.

Руху носіїв заряду тобто. струм обумовлюється 2 причинами: 1) зовнішнє полі – струм зв.дрейфовим.2)>разнасть концентрацій – струм зв.диффузионним.

Уп/п є 4 складові струму:

>i=(in)Д+(і>p)Д+(іn)Є+(і>p)E

>Д-диффузионнийЕ-дрейфовий


Електричні переходи.

Називають граничний прошарок поміж2-ми областями тіла фізичнісв-ва кт. різні.

Розрізняють:p-n,p-p+,n-n+,м-п/п,q-м,q-п/п переходи прим. Уп/п приладах (>м-метал прим. втермопарах)

>Электронно-дирочнийp-n перехід.

Робота всіх діодів, біполярних транзисторів полягає вp-n переході

Розглянемо шар 2xGe з різними типами провідності.


р

n


Зазвичай переходи виготовляютьнесемметричнимиp>p>> << nn

Якщоp>p>> nn тоp-областьемитерная, n- область- база

У момент після сполуки кристалів через градієнта концентрації виникає дифузний струмсоновних носіїв.

На кордоні основних носіїв почнутьрекомбинировать, цим оголюватися нерухомі іони домішок.

>Граничний шар. Будеобеднятся носіями заряду => виникне внутрішнє U. Це U перешкоджатимедиффузионному току і він падати. З іншого боку наявність внутрішнього поля обумовить появадрейфого струму неосновних носіїв. Зрештою дифузний струм стане =дрейфовому току і сумарний струм через перехід буде = 0

U контактут>ln((Pp0)/(>np0))

т>25мB температурний потенціал при 300 До

Uдо=>0,6-0,7ВSi;0,3-0,4ВGe.

Розрізняють 3 режиму роботиp-n переходу:

1)>Равновесний (зовнішнє полі відсутня)



2) >Прямосмещеннийp-n перехід.



Через війну U>внпадає =>виникаєдиф. струмелекторновI=I0 e>U/mт

>m 1Ge

2 Si I0 теплової струм.

I обумовлений основними носіями зарядів. Крім нього струм неосновних носіїв буде скеровано зустрічно.: I= I0(e>U/mт-1)

>3)Обратно усунутийp-n перехід I- обумовлений струмами неосновних носіїв I=- I0



>ВАХp-n переходу



>Емкостиp-n переходів.

Розрізняють: ->барьерную, ->диффузионную.

>Барьерная має місце при зворотному зміщенняp-n переходу.Запирающий шар постає як діелектрик =>конденсаторe=f(U) Ця ємність використана вварикапах.





З1/U


>Диффузионний струм має місце з прямою зміщенняp-n переходу Збуд=>dQхат/>dU


РеальніВАХp-n переходів.

Відрізняються від ідеальних слід.образом:1)Температурная залежність

>t1>t210°C


I0=>Si=2,5

Ge=2



2) Обмеження струму з допомогою внутрішнього R бази

I



>3)Пробойp-n переходу :>1-лавинний, 2- тунельний, 3- теплової ( 1,2-обратимие;3-необратимий) I0 10 I0



>П/п діоди.

Прилад із першогом >p-n переходом і 2мя виходами

>Квалифицируют за технологією, - за конструкцією, - по функціональному призначенню:

->випрямительние, А + До

-ВЧ діоди,

стабилитрони,

->варикапи,

->светодиди,

->фотодиоди,

->тунельние,

-звернений

Маркування за довідником

>1)Випрямит. діоди – призначені для випрямлення ~ I в =

Основні параметри

>Iср.пр- середнійпрямой,Uпр,Uобр.,P-мощность,Iпр.имп.

>2)Вч діоди виконуються зазвичай по точкової технології

>Cд-емкость,Iпр.имп,Uпр.ср,t встановлення,tвостановления,

>3)ДиодШотки – діод з урахуванням переходу метал ->>п/п, швидкодіючий.Uпр.=0,5В,ВАХ не відрізняється від експоненти буде в діапазоні струмів до 1010

>4)Стабилитрон – це параметричний стабілізатор напруги, стабілізує напруга від одиниці до сотеньвольт.Uст – зворотна гілкаВАХ; пробою лавинний

>ВАХ


>r=U/I

ніж < тем лучше




>Д814Д =>U=12 У Rбал.=(>E-Uст.)/(Iст.+Iн.)

>Кст.=(Е/Е)/(U/Uн)ТКН –температупний коефіцієнтU=(U/U)/t0,0001%

5)>Стабистор – призначений щоб одержати малих стабільних напруг

у якихисп. пряма гілкаВАХ


>КС07АU=0,7B


6) >Варикап –>параметрическая ємність,вкл. у протилежному зміщення. Примітка :- в системах авто –підстроювання частоти в телерадіо іт.д.;-получение кутовиймодуляции(угловой чи фазової)


>7)Тунельний діод >ВАХ має ділянку «-» R


Примітка: Для отримання високочастотних коливань (генератор); пороговіутройсва –тригери Шміта

8)Обращенний діод – це різновидтунельного - у ньому «-» R, - у роботі використовують зворотний гілкаВАХ


>Биполярние транзистори

>П/п прилад з2-мя і більше переходами і з3-мя і більше висновками

Розрізняють транзистори провідності:

n-p-n,p-n-p


Режими роботиБТ


>1.)Отсечка – обидва переходу закриті, назад зміщено

>2.)Насищения – обидва переходу зміщено прямо

>3.)Активний режим –еммитери прямо,колектор назад

>4)Активно інверсний –еммитери назад,колектор прямо


Активний режим. Фізика роботи.

Ік=>Iе+Iко >Iко-обратний струмколектора,-коефіцієнт передачі струмуемитера



Схеми включення транзисторів.

1)Схема із загальною базою


>Iвх-Iе

>Iвих-Iк

>Uвх-Uеб

>Uвих-Uкб


2)Схема із загальнимемитером



3) Схема із загальнимколектором



Кожна схема характеризується сімействами вхідних і вихідних статичнихВАХ

>Iвх=f(Uвх) >Uвих-const

>Iвих=f(Uвих) >Iвх-const


>ВАХ транзисторів

>1)ОЭ


Ік=>Iб +(>Uке/r*к)+I*к0 -коефіцієнт передачіIб

=/1-

>2)ОБ

Ік=>Iе+I до0+(>Uкб/rк)r*к=( >rк/1+)I*к0=I до0(1+)



>Малосигнальная еквівалентна схема заміщення транзистора

>1)ОЭ


>r>к100Ом >r>е=dUбе/dIб Uк-const

>r>е=2/>Iе0 =(>Si)50мВ/Iе0

>r*>к=dUке/dIк Iб-const100кОм

>Ск*=Ск(1+) 5-15мкФ


>2)ОБ


>r>е=dUбе/dIе Uк-const

>r*>к=dUкб/dIк Iе-const


>Частотние властивості транзистора

Залежать від ємностей транзистора,межелектородних ємностей, і зажадав від коефіцієнтів і

>fср=fср/ – для


h –параметри транзистора


>U1=h11>I1+h12 >U2

>I2=h21>I1+h22 >U2


h11=U1/I1 >U2=0 – вхідний сигнал

h12=U1/U2 =>=0 –коеф.обр.отриц.внутр.связи

>I1=0

h21=I2/I1 U2=0 –коеф посилення I

h22=I2/U2 =>1/rк вихідна провідність

>I1=0


Зв'язокh-параметров зі своїми параметрами транзистора


ПРО ОЕ

h11

>rе+rб(1-) >rб+rе(1+)

h12

0 0

h21

> >

h22

>1/rк >1/rк*=(1+)/rк

Польові транзистори (>ПТ)

УПТ використовується носій заряду одного типу. РоботаПТ полягає в управлінні R каналуПТ поперечним електричним полем.

>ПТ з:p-n переходом

МДМ чиМОП

«+»- дуже прості, висока технологічність, великеRвх., мала вартість.

«-»-мала крутість

>ПТ зp-n переходом



Структура і.



>ВАХ: вихідна

>rc=Ucч/Ic

>Uзи=const(отсечки)

>10-100кОм


>Стокозатворная характеристика



крутість:

>S=(dIc/dUзи)

>Uc=const


(>МДП)-транзистори-МОП

каналом


>МОП: -з вбудованим

-зиндуцируемим



Структура і.




Робота полягає в явище зміни провідності при поверхневому шарі напівпровідника за українсько-словацьким кордоном з діелектриком під впливом електричного поля.

>ВАХ:

стокзатворная ізольований канал



>Встроенний канал

>cтокзатворная


>r>вх=∞

>S=Ic/зи

>r=Uси/Ic





>rдо=>1/s “+”високеRвх 1012…14 >Ом, високі допустимі напруги

>Применение:цифроваясхемотехника, аналогові ключі,входние-виходние каскади підсилювачів потужності, керовані R.


>Терристор

>П/п прилад з3-мя і більшеp-n переходами, застосовується для перемикання струмів. Розрізняють2-хелектродние –динистор і 3-хелектродние –тринистор.

>Динистор: структура і


>p np n



Якщо докласти «+» до аноду тоП1-П3 зміщуються прямо ->їх R мало,П2 зміщується назад. Принаймні зростанняUлк ширинаП2 збільшується ->і зUак створюється U пробою ->>динистор відкривається. Після пробоюП2 його R різко падає, і зовнішнєUак перерозподіляється наП1иП3 ->різко зростає напруга, ->I теж зростає ->виникає «+» зворотний. Чим більший відкриваєтьсяП2, то більше вписувалося відпираєтьсяП1 іП3,тем більше I.

Струм черездинистор, коли він відкритий, обмежується зовнішніми елементами

>ВАХ


Якщо U надинисторе =0 тоді струм визначається ставленнямE/Rн

Застосування: можна побудувати генератор.



>Тринистор:

Один із баз має зовнішній висновок- управляючий електрод.


Подаючи струм через базу можна збільшувати струм через перехідП3 ісоздовать умови для раннього відмиканнятринистора -> Iуправл.может управляти моментом відмикання





Застосовують: керованівипрямители, перетворювачі частоти, інвертори

>Пр.



>Симистори.




Елементиоптоелектороники

Світловий промінь ж виконує функціюел. сигналу =>

«+» - немає впливу електромагнітних перешкод

-повнаел. розв'язка

-широкийдиапозон частот

-узгодження ланцюгів

«-» не можна світло перетворити на механічне руху

Основний елемент –оптрон -> пара з фотонної зв'язком

ІВ - джерело світла,ФП – фотоприймач.




Як ІВ : лампи розжарювання, лазери.

ЯкФП :фото діоди, транзистори,резистори



>Светодиод

>П.П прилад з однієюp-n переходом світіння якого викликаєтьсярекомбинацией носія заряду з прямою зміщення




У- яскравість (>канд/м2 )

«+» - Широкий лінійний ділянку


>Фотодиод

>П.П прилад з однієюp-n переходомВАХ якого змінюється під впливом світлового потоку. Висвітленняп/п збільшує концентрацію неосновних носіївзаряда,увеличивает зворотний струм

Розрізняють 2 режиму роботи:

>а)генераторний

>б)фотодиодний



>Iф-фототокIобщ=Iф-Iт (e->U/mT-1)


>Фототранзистор.

Можуть працювати з заданим зміщенням і з плаваючою робочої точкою


Робота: світло потрапляє у базу, утворюютьсяелектрончики які зменшують бар'єремитерного переходу і збільшують дифузний струм транзистора.

>ВАХ


Електронні підсилювачі

Це найпоширеніші влаштування у електротехніці. Загалом сенсі підсилювач є перетворювач енергії джерела харчування в енергію сигналу навантаження, під впливом вхідного управляючого сигналу, яка має значно менше енергії. Матеріальною моделлю підсилювача є його диференціальний рівняння.

>Усилитель-нелинейний елемент однак у лінійних підсилювачах нелінійний мала і томунелинейние диференціальні рівняннялинеаризируют =>одержуючи комплексний коефіцієнт передачі підсилювача:

>К(j)=Uвх(j)/Uвх(j)

>АЧХ-К(j)ФЧХ-argК(j)

Модель підсилювача:

>e=KххU1


>1)Kхх-комплексное число посилення

До0 модуль коефіцієнта посилення

>2)Zвх- опір U1/I1

>3)Zвих- опірUxх/Iкз


>Класификация.

  1. По вхідному і вихідномусигналу(I,U,P)

  2. За родом своєїсигнала:переменние, постійні, імпульсні

  3. За принципом зв'язок міжкаскадами:семкостной, трансформаторній, оптичної та інших.


Спотворення підсилюючих пристроїв

Важливими показниками підсилювачів є точністьвопроизведения не вдома вхідного сигналу. Будь-яке відхилення є спотвореннямUвих=kUвх

>Искажения бувають лінійнінелинейние і перехідні. Лінійні виникають через частотною залежності До>усил.

>Частотние


>Мн=К0/>КнМн(Дб)=20lg(К0/>Кн)Мв= До0/>Кв

>Фазовие спотворення

Поява додаткового фазового зсуву міжUвх іUвих


Перехідні спотворення вважають всяке на відміну від перехідною характеристикиh(1)усилительного устрою від функції одиничного стрибка


>Нелинейние спотворення пояснюються наявністю нелінійнихелементов(всеп/п елементи, котушки, конденсатори)

Через війну спектр вихідного сигналу збагачується вищими гармоніками і виходятьнелинейние спотворення.

Розглянемоамплитудную характеристику підсилювача


>1)Коефициент нелінійного спотворення (>КНИ)


N

U2>mn

>Кни=

n=2

N

U2>mn


>n=1

>2)Коеффициент гармонійних спотворень


N

U2>mn

>Кги=

>n=2


U2>m1



>Кг=Um3/>Um1

>3)Шуми підсилювача, дрейфнуля.(шуми теплові,дротовие,фригерние)


Зворотний зв'язок підсилюючих пристроїв.

Сучасні підсилювачі мають значнимиразбросами параметрів,нелинейностью, температурноїнестабильностью.Наиболее ефективний засіб зменшення цих факторів є запровадження глибокої негативною зворотний зв'язок (вхідний напруга формується, як результат вирахування вхідного напруження і частини вихідного сигналу, причому так щоб звести відмінності до мінімуму). Тим самим булокомпесируется вплив всіх згаданих чинників що призводять до відмінності від вхідного сигналу: частотні перекручування та нестабільність параметрів посилення

Розрізняють зворотний зв'язок попостояному і перемінному току, позитивні й негативні.

>Разновидности ОС

ОС розрізняють за способом отримання сигналу:

>1)ОС за напругою


>2)ОС по току



>3)Комбинированние

По способу запровадження сигналу ОС

>1)Последовательная ОС


>2)Паралельная ОС


3) Комбіновані


Вплив ОС на ті характеристики підсилювачів


>=U1/eз>U2=0

=U1/U2 eз =0 U2=>KU1

>Koc=U2/ eз =>KU1/ eз

U1= eз > +U2= eз > +>KU1

U1=( eз > />1-K)

>Koc=(K />1-K)=K />F=K /(>1-T)

F- глибина ОС (F<1 - ПОС, F>1 -OОС)

T-петлевое посилення (по зашморгу ОС)

>ООС підсилювача зменшує До вF(глубину) раз

>ООС підсилювача зменшує нестабільність параметрів підсилювача вF(глубину) раз

>ООС підсилювача зменшує частотні і фазові спотворення вF(глубину) раз


>Кос=(-К/1+K)= ->/((1/k)+)->/ (бо в вході «-»)

>=R2/(R1+R2) = R1/(R1+R2)Kос= -(R2/R1)

>Нелинейние спотворення підсилювача зменшуються вF(глубину) раз

>Кгn.оос=Кгn/Fn


ВпливООС на вхідний опір підсилювача.

ЯкщоООСпоследовательная,тоRвхос=Rвх(1+Кхх)+R>RвхF

>Rвх збільшується завглибшки раз.

ЯкщоООС паралельна тоRвхос>Rвх(R/F) R/F

>Rвх зменшується завглибшки раз.

ВпливООС на вихідний опір

ЯкщоООС за напругою тоRвихос =>Rвих/F

ЯкщоООС по токуRвихос =>Rвих+RосF


Основніфункционильние елементиУУ

>1)Элементи завдання режиму спокою.Педназначени для завдання робочої точки. Робоча точка характеризується: робітниками струмами і напругами.

>Iб,Uбе,Uке,Iко

Як елементів зазвичай використовуютьсярезистори, рідше діоди,стабилитрони,ИП

>2)Элементи стабілізації режиму спокою

Запровадження послідовноїООС по току

>Uвх=Uбе+Uе

U>бе=>Uвх-Uе

>Uе=Uос



Запровадження паралельноїООС за напругою


>3)Элементи зв'язкуУУ

->Гальваническая –>Емкостная ->Индуктивная

->Оптическая


Вибір режиму роботи транзистора вУУ та його робота


>С1-разделительний

>R1R2-базовийделитель(для завдання U з урахуванням)

>Uе-Uос (длятермостабилизации)

>Се-для усунення ОС по I

>Rк-для зняттявих U


ХарактеристикиRC ланцюгів

>Дифференцирующая ланцюгИнтегрируюшая ланцюг



>К(j)=U2(j)/U1(j)

>АЧХ=>К(j) Z=(a2+b2)

>ФЧХ=argК(j)argZ=arctg(b/a)

>Xc=1/jc

>K(j)=Z2/(Z1+Z2)=>R/(R+(1/jc))=RjC/(Rjc+1)=

+=>/>j+1= >К(j)=/1+()2

>argК(j)=arctg=arctg(j)=/2-arctg()

>АЧХ

1 1


>ФЧХ -/2

/2

>Интегрирующая

>К(j)=Z2/(Z1+Z2)=(>1/jc)/(R+1/(jc)=1/(Rjc+1)=

=>1/(j +1)

>К(j)=1/(1+( )2)

>arctgK(j)=arctg0-arctg = -arctg


Схожі реферати:

Навігація