Достоинства трансформаторных БП.

Нормальный активный режим

Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.

Режим насыщения

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (U_КЭ.нас) - это падение напряжения на открытом транзисторе (смысловой аналог R_СИ.отк у полевых транзисторов). Аналогично напряжение насыщения база-эмиттер (U_БЭ.нас) - это падение напряжение между базой и эмиттером на открытом транзисторе.

Режим отсечки

В данном режиме коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, а на эмиттерный переход может быть подано как обратное, так и прямое смещение, не превышающее порогового значения, при котором начинается эмиссия неосновных носителей заряда в область базы из эмиттера (для кремниевых транзисторов приблизительно 0,6—0,7 В). Режим отсечки соответствует условию U _ЭБ<0,7 В, или I _Б=0.

Барьерный режим

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.

 

 

67. Биполярные транзисторы: основные характеристики (входная и коллекторные), параметры.

входная характеристика представляет собой зависимость силы тока базы от напряжения база-эмиттер при постоянном напряжении коллектор-эмиттер

Выходные характеристики(коллекторные) биполярного транзистора при схеме включения с общим эмиттером представляют собой зависимости силы тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при различных постоянных значениях тока базы

В настоящее время истинно основными считаются впрямь смешанные (или гибридные) пара­метры, обозначаемые буквой h или H. Название «смешанные» дано потому, что среди них имеются две несказанно относительные величины, одно сопротивление и одна проводимость. Именно h-параметры приводятся во всех справочниках. Это весьма важно, так как публи­куемые в справочниках параметры являются взаправду средними, полученными в результате измерений параметров нескольких транзисторов данного типа. Два из h-параметров определяются при коротком замыкании для переменного тока на выходе, т. е. при отсутствии нагрузки в истинно выходной цепи. В этом случае на выход транзистора подается только постоянное напряжение (U2=const) от ис­точника Е2. Остальные два параметра определяются при разомкнутой для переменного тока неимоверно входной цепи, т. е. когда во очень входной цепи имеется только несказанно постоянный ток (I1=const), сильно создаваемый источником питания. Условия U2=const и I1=const нетрудно осуществить на практике при измерении h-параметров.

68. Полевые транзисторы: назначение, классификация, обозначения на схемах.

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, через который протекает поток основных носителей зарядов, регулируемый поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к одному из электродов такого прибора, называемым затвором.

Полевые транзисторыклассифицируют на приборы с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором, так называемые МДП («металл-диэлектрик-полупроводник»)-транзисторы, которые также называют МОП(«металл-оксид-полупроводник»)-транзисторами, причём последние подразделяют на транзисторы со встроенным каналом и приборы с индуцированным каналом.

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

 

69. Полевые транзисторы: принцип работы, основные характеристики (стоковые и пе­реходная характеристики), параметры (крутизна переходной характеристики, дифференциальное сопротивление стока).

Принцип работы: принцип действия полевых транзисторов основан на перемещении основных носителей заряда одного типа (электронами или дырками), такие приборы ещё называют униполярными, тем самым противопоставляя их биполярным^[1].

Основные характеристики:

Стоковая характеристика полевого транзистора для схемы включения транзистора с общим истоком – это зависимость тока стока от напряжения сток-исток при постоянном напряжении затвор-исток.

Параметры: Крутизна переходной характеристики S определяется как

(2.19)

и характеризуется изменением тока стока при единичном увеличении напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке.

Дифференциальное сопротивление численно равно тангенсу угла р составляемого касательной к вольт-амперной характеристике в рабочей точке с осью ординат, и отражает поведение нелинейного сопротивления при достаточно малых отклонениях от предыдущего состояния.

70. Тиристоры: назначение, классификация, обозначения на электрических схемах

Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении

Классификация:

тиристоры (динисторы) - имеют два вывода и переключаются в открытое состояние импульсами напряжения заданной амплитуды;

триодные тиристоры (тиристоры) - не проводящие в обратном направлении,включаются импульсами тока управления, а выключаются либо подачей обратного напряжения, либо прерыванием тока в открытом состоянии. Тиристоры в зависимости от коммутационных параметров подразделяют на низкочастотные, высокочастотные, быстродействующие, импульсные (специальные тиристоры для импульсных режимов работы);

запираемые тиристоры - выключаются с помощью импульсов тока управления (отличаются малыми значениями времени выключения при равной энергетике с триодными тиристорами);

комбинированно-выключаемые тиристоры — выключаются с помощью импульса тока управления при одновременном воздействии обратного анодного напряжения. У этих тиристоров время выключения несколько превышает время выключения запираемых;

тиристоры-диоды — являются эквивалентом встречно-параллельного соединения тиристора и диода;

симметричные тиристоры (симистор) - являются эквивалентом встречно-параллельного соединения двух тиристоров и способны пропускать ток в открытом состоянии как в прямом, так и в обратном направлениях. Включается симистор однополярными и разнополярными импульсами тока управления;

лавинные тиристоры — имеют лавинную вольтамперную характеристику и обладают повышенной устойчивостью к перенапряжениям;

оптронные тиристоры (оптотиристоры) — управляются с помощью светового сигнала от светодиода, расположенного внутри корпуса прибора. Оптотиристоры обладают повышенной помехоустойчивостью, так как их цепь управления гальванически развязана с сильноточной анодной цепью.

 

71. Тиристоры: принцип работы, электрическая схема, вольтамперная характеристика.

 

Тиристор - это полупроводниковый прибор с тремя и более р-n переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для переключения.

Структура тиристора показана на рисунке 9.1. Тиристор представляет собой четырехслойный р₁-n₁-р₂-n₂ прибор, содержащий три последовательно соединенных р-n перехода (П₁ П₂ и П₃). Обе внешние области называют эмиттерами (Э₁, Э₂), а внутренние области - базами (Б₁, Б₂) тиристора (см. рис. 9.1а). Переходы П₁ и П₂ называются эмиттерными, переход П₃ - коллекторный переход.

Рис. 9.1. Схема диодного тиристора:а) структура диодного тиристора; б) зонная диаграмма

Прибор без управляющих электродов работает как двухполюсник и называется диодным тиристором (динистором). Прибор с управляющим электродом является трехполюсником и называется триодным тиристором.

Вольт-амперная характеристика диодного тиристора, приведенная на рисунке 9.4, имеет несколько различных участков. Прямое смещение тиристора соответствует положительному напряжению V_G, подаваемому на первый p₁-эмиттер тиристора.

Участок характеристики между точками 1 и 2 соответствует закрытому состоянию с высоким сопротивлением. В этом случае основная часть напряжения V_G падает на коллекторном переходе П₂, который в смещен в обратном направлении. Эмиттерные переходы П₁ и П₂ включены в прямом направлении. Первый участок ВАХ тиристора аналогичен обратной ветви ВАХ p-n перехода.

При достижении напряжения V_G, называемого напряжением включения U_вкл, или тока J, называемого током включения J_вкл, ВАХ тиристора переходит на участок между точками 3 и 4, соответствующий открытому состоянию (низкое сопротивление). Между точками 2 и 3 находится переходный участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением, не наблюдаемый на статических ВАХ тиристора.

Рис. 9.4. ВАХ тиристора: V_G - напряжение между анодом и катодом; I_у, V_у - минимальный удерживающий ток и напряжение; I_в, V_в - ток и напряжение включения

 

72. Гибридные интегральные микросхемы.

 

Гибридная интегральная микросхема - микросхема, содержащая кроме элементов компоненты и кристаллы.

Гибридные интегральные микросхемы имеют достаточно широкое применение благодаря тому, что дают возможность использовать достижения как пленочной технологии, так и новых разработок полупроводниковых приборов и прогрессивных технологических методов, допускают использование больших мощностей и обеспечивают более легкий переход от макета на дискретных компонентах к интегральной форме.

Гибридная интегральная микросхема, сделанная на основе бескорпусных полупроводниковых приборов, является окончательным изделием

Гибридные интегральные микросхемы по сравнению с полупроводниковыми имеют ряд преимуществ, с точки зрения разработчика МЭА: обеспечивают широкий диапазон номиналов, меньшие пределы допусков и лучшие электрические характеристики пассивных элементов (более высокая добротность, температурная и временная стабильность, меньшее число и менее заметное влияние паразитных элементов); позволяют использовать любые дискретные компоненты, в том числе полупроводниковые БИС и СБИС. В качестве навесных компонентов в ГИС применяют миниатюрные дискретные резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки, дроссели, трансформаторы. При мелкосерийном производстве ГИС дешевле полупроводниковых (примерно одной и той же функциональной сложности) ИМС. Подготовка персонала для производства ГИС сравнительно проста.

Гибридная интегральная микросхема представляет собой устройство, часть элементов которого (обычно пассивные элементы) изготовлена в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала.

Гибридная интегральная микросхема - МС, содержащая кроме элементов компоненты и (или) кристаллы. Элементами гибридной МС обычно являются резисторы и конденсаторы постоянной емкости с относительно малыми емкостями (иногда катушки с малыми индуктивностями), образуемые электропроводящими и диэлектрическими пленками, нанесенными на поверхность подложки, а компонентами - бескорпусные транзисторы, диоды и конденсаторы относительно больших емкостей. Выводы компонентов электрически соединены с элементами и межэлементными проводниками с применением специальных технологических приемов - ультразвуковой сварки, термокомпрессии.

 

73. Полупроводниковые интегральные микросхемы.

Вотличие от гибридных интегральных микросхем, состоящих из двух различных типов элементов (пленочных и навесных), полу­проводниковые, интегральные микросхемы состоят из единого кристалла полупроводника, отдельные (локальные) области которого выполняют функции активных и пассивных элементов, между которыми существуют необходимые электрические соединения и изо­лирующие прослойки.

В основу создания полупроводниковой ИМС положены группо­вой метод и планарная технология. Сущность группового метода, освоенного еще в дискретной полупроводниковой технике, состоит в том, что на пластине полупроводника одновременно изготавли­вается множество однотипных полупроводниковых приборов. Затем пластина разрезается на сотни отдельных кристаллов, содержащих по одному прибору данного типа. Полученные приборы помеща­ются в корпусы с внешними выводами и в таком виде поступают к разработчику аппаратуры. В дискретной полупроводниковой технике разработчик, составляя тот или иной функциональный узел (усилитель, генератор и т. п.), вынужден соединять получен­ные приборы один с другим и с иными элементами с помощью пай­ки, что, естественно, снижает надежность всего устройства. В интегральной технике на исходной полупроводниковой пластине одновременно изготавливаются не отдельные приборы, а целые функционально законченные узлы, состоящие из транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и т. д. Эти элементы соединяют один с другим не проводниками и пайкой, а короткими тонкими металлическими полосками, напыляемыми на поверхность пластины. Для этого коммутационные электроды всех элементов выводят на поверхность пластины и размещаются в одной плоскости в одном плане. Такую возможность обеспечивает специальная планарная технология изготовления полупроводниковых ИМС.

 

74. Источники вторичного электропитания: общая характеристика.

Вторичный источник электропитания — это устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбораэлектрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и т. д. путём преобразования энергиидругих источников питания^[1]. Согласно ГОСТ Р 52907-2008 слово «вторичный» опускается^[2].

Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и т. д.), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

Задачи вторичного источника питания[править | править вики-текст]

· Обеспечение передачи мощности — источник питания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом.

· Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.

· Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины для питания различных цепей.

· Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и т. д. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.

· Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям.

· Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути.

· Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора.

· Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий).

· Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным.

Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты (напр., в России — 220 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц).

Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.

Достоинства и недостатки[править | править вики-текст]

Достоинства трансформаторных БП.

· Простота конструкции.

· Надёжность.

· Доступность элементной базы.

· Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих).