УРОК №1
Тема: «Роль электроники и цифровой схемотехники в современных компьютерах. Основные сведения об электровакуумных и полупроводниковых приборах, выпрямителях, колебательных системах».
Электроника – это наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в основном для передачи, обработки и хранения информации.
ЭВП СВЧ – электровакуумный прибор сверхвысоких частот
Схемотехника — это наука о проектировании и исследовании схем электронных устройств.
Слова проектирование и исследование достаточно понятны, они говорят нам о том, что в схемотехнике, как и во многих других научно-технических дисциплинах, большинство задач можно разделить на два класса:
1. задачи синтеза («объединения ранее разрозненных вещей») — создание схемы некоего устройства из отдельных деталей или блоков.
2. задачи анализа («расчленения целого на составные части») — исследование поведения и свойств большой системы на основании информации о свойствах её составляющих.
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
Электровакуумными (ЭВП) называют приборы, в которых рабочее пространство, изолированное газонепроницаемой оболочкой, имеет высокую степень разрежения или заполнено специальной средой (пары или газы). Действие приборов основано на использовании электрических явлений в вакууме или газе.
Под вакуумом следует понимать состояние газа, в частности воздуха, при давлении ниже атмосферного. Если электроны движутся в пространстве свободно, не сталкиваясь с оставшимися после откачки газа молекулами, то говорят о высоком вакууме.
Электровакуумные приборы делятся на электронные, в которых течет чисто электронный ток в вакууме, и ионные (газоразрядные), для которых характерен электрический разряд в газе (или парах).
В электронных приборах ионизация практически отсутствует, а давление газа менее 100 мкПа(высокий вакуум).
В ионных приборах давление 133 10–3 Па(10–3 мм рт. ст.) и выше. При этом значительная часть движущихся электронов сталкивается с молекулами газа и ионизирует их.
Особую группу ЭВП составляют электронные лампы, предназначенные для различных преобразований электрических величин.
Эти лампы бывают генераторными, усилительными, выпрямительными, частотно-преобразовательными, детекторными, измерительными и др.
Большинство их рассчитано на работу в непрерывном режиме.
Электронные лампы, имеющие два электрода – катод и анод, называются диодами. Диоды для выпрямления переменного тока в источниках питания называются кенотронами.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
Полупроводниковые приборы имеют своей основой перемещение и распределение зарядов под воздействием электрических и магнитных полей внутри кристаллов твердого тела. Другими словами Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.
Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы. Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных устройств необходимо знание устройства и принципа действия основных типов полупроводниковых приборов.
Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.
Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия.
Электропроводность полупроводников зависит от наличия примесей и внешних энергетических воздействий (температуры, излучения, давления и т.д.). Протекание тока обуславливают два типа носителей заряда – электроны и дырки. В зависимости от химического состава различают чистые и примесные полупроводники.
Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение.
Особенно важным оказалось применение полупроводниковых приборов в тех установках, которые состоят из десятков тысяч активных элементов (например, электронные вычислительные машины): полупроводниковые приборы позволяют уменьшить размеры (миниатюризировать) и повысить сроки надежной работы аппаратуры.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
При выработке электроэнергии получают переменный ток. Передача и потребление энергии тоже, в основном, осуществляются на переменном токе. Но есть приборы, аппараты и системы, работающие на постоянном токе. Возникает потребность преобразовывать переменный сигнал в постоянный. Для этого служат выпрямители.
Выпрямитель переменного тока – это схемы с использованием полупроводниковых элементов для преобразования питания переменного тока в однонаправленное питание постоянного тока. Этот преобразовательный процесс называется еще выпрямлением.
Другими словами:
Выпрямитель – это преобразователь электрического тока переменного напряжения в ток постоянного напряжения.
Область применения выпрямителей:
1. контактная сеть электрифицированного транспорта;
2. электроприводы, работающие на постоянном токе;
3. компьютерные блоки питания;
4. зарядные устройства для электронных приборов и т. д.
Обычно в качестве выпрямляющего элемента применяется диод. Вторая используемая деталь – тиристор. Выбор выпрямителя зависит от требований нагрузки. При этом учитываются характеристики компонентов схемы выпрямителя тока: напряжение пробоя, номинальный ток, мгновенный ток, диапазоны температур, требования к монтажу и т. д.
более подробно про диод - https://slojno.net/chto-takoe-diod/
более подробно про тиристор - https://elektroznatok.ru/info/elektronika/tiristor
Принцип действия выпрямителя переменного тока:
Простейшая схема выпрямителя состоит из диода, подключаемого между источником питания и нагрузкой. Работа схемы основана на свойстве диода проводить ток в одном направлении и не пропускать его в обратном. На выходе получается напряжение, складывающееся только из положительных полуволн, и, соответственно, выпрямленный ток. Если диод подключить в обратном направлении, сигнал сложится из отрицательных полуволн.
доп. информация по выпрямителям: https://elquanta.ru/teoriya/vypryamitel-toka.html
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Колебательные системы этофизические системы, в которых в результате нарушения состояния равновесия возникают собственные колебания, обусловленные свойствами самой системы.
(собственные колебания - колебания, которые возникают в контуре без непрерывного воздействия источника переменной ЭДС)
Колебательные системы служат для создания электрических колебаний, их усиления, излучения электромагнитной энергии в пространство и выделения колебаний определенной частоты при приеме.
В радиотехнических устройствах в качестве такой системы используется колебательный контур, представляющий собой замкнутую электрическую цепь, состоящую из конденсатора С и катушки индуктивности L.
доп. информация поКолебательным системам: https://studopedia.ru/15_115520_kolebatelnie-sistemi.html