4 цикл

1.По типу проводимости (n-p-n или n-n-p).

2.По используемому материалу (германий или кремний),

З. По основному назначению (высокой или низкой выходной мощности, переключательные или высокочастотные).

Большинство транзисторов идентифицируются по условному обозначению. Условное обозначение состоит из пяти элементов и содержит информацию об исходном материале транзистора, его назначении, классификации, номере разработки. Эти символы идентифицируют устройство как транзистор и показывают, что он имеет 2 p-n перехода.

Корпуса служат для защиты транзистора и обеспечивают возможность электрического подсоединения к эмиттеру, базе и коллектору. Корпус также служит для отвода тепла или площадью, с которой тепло может излучаться, удаляя избыточное тепло от транзистора и предотвращая возможность теплового повреждения. Существует много различных корпусов, охватывающих широкую область применений.

Вследствие большого разнообразия корпусов транзисторов очень трудно предложить общее правило для идентификации выводов эмиттера, базы и коллектора на каждом устройстве. Для этого лучше обратиться к инструкции, предоставляемой производителем, или к справочнику.

Диод является выпрямителем, а транзистор - усилителем. Транзистор может использоваться различными способами, но основной его функцией является усиление сигналов.

Полевые транзисторы История полевых транзисторов начинается с 1925 года, когда Юлиус Лилленфелд

изобрел полевой транзистор (p-n-переходом и полевой транзистор с изолированным затвором). Оба этих устройства доминируют в настоящее время в электронной технологии.

Полевой транзистор с p-n-переходом - униполярный транзистор, в котором работают только основные носители. Полевой транзистор с p-n-переходом это устройство, управляемое напряжением. Полевые транзисторы с p-переходом состоят из полупроводниковых материалов n- и р-типа и способны усиливать электронные сигналы, а конструкция отличается от конструкции биполярных транзисторов, и их работа основана на других принципах. Знание конструкции полевых транзисторов с p-n-переходом помогает понять, как они работают.

Рисунок 23.5– Графическое изображение полевых транзисторов.

Конструкция полевых транзисторов с p-n-переходом начинается с подложки, или базы, слабо легированного полупроводникового материала. Подложка может быть из материала n- или р-типа. p-n-переход в подложке изготовляется как методом диффузии, так и методом выращивания. Форма p-n-перехода играет важную роль.

Полевой транзистор с p-n-переходом имеет три вывода. Один вывод соединен с подложкой и образует затвор (З). Выводы, соединенные с концами канала образуют ис-

ток (И) исток (С). Неважно, какой из выводов соединен со стоком, а какой с истоком, так как канал симметричен.

Источник тока подсоединяется таким образом, чтобы на истоке был отрицательный потенциал по отношению к стоку. Это обусловливает ток через канал, так как основными носителями в материале n-типа являются электроны. Ток, текущий от истока к стоку, называется током стока полевого транзистора (Ic).

Конденсатор.

Конденсатор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикофарад). Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например, так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например, так: «10 – 180».

Рисунок 23.6– Графическое изображение полевых конденсаторов.

а- постоянной ёмкости; поляризованный конденсатор; в- переменной ёмкости

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме). Конденсаторы с газообразным диэлектриком.

Конденсаторы с жидким диэлектриком.

Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.

Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумаж-

22

ные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.

Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов, прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости: Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей

ёмкости (кроме как в течение срока службы).

Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.

Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей, сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

Для конденсаторов постоянной емкости, применяемых в разделительных и блокировочных цепях, характерны такие неисправности, как увеличение тока утечки из-за плохой изоляции и обрыв выводов. Утечка конденсаторов появляется в результате повышенного их нагрева, из-за чего снижается сопротивление изоляции. Номинальная емкость изменяется в результате длительной работы конденсатора, пребывание его в различных температурных условиях.

У электролитических конденсаторов наиболее часто наблюдается уменьшение емкости из-за высыхания электролита. Полупеременные (подстроенные) конденсаторы обычно выводятся из строя при механических воздействиях в процессе регулировки и настройки.

Тиристор.

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с четырёхслойной структурой р-n-p-n-типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями - состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор - это управляемый диод. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напряжением (током), либо светом (фототиристор).

23

Рисунок 23.7– Графическое изображение полевых тиристоров.

Основная схема тиристорной структуры представлена на рис. 23.8. Она представляет собой четырёхполюсный p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода J1, J2, J3. Конт акт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединённых к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодны м тиристором или тринистором (или просто тиристором).

Рисунок 23.8– Устройство тиристоров.

a) Основная четырёхслойная p-n-p-n структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Фоторезисторы.

Полупроводниковые фотоэлем енты - фоторезисторы обладают свойством менять свое активное сопротивление под д ействием падающего на них света. Фоторезисторы имеют высокую чувствительность к излучению в самом широком диапазо не - от инфракрасной до рентгеновской области спектра, причем сопротивление их может меняться на несколько порядков. Фоторезистора м присущи высокая стабильность во времени, они имеют небольшие габариты и выпускаются на различные номиналы со противлений. Наибольшее распространение получили фоторезисторы, изготовленные из сернистого свинца, сернистого кадмия, селенис того кадмия. Название типа фоторезист оров слагает-

ся из букв и цифр, причем в старых обозначениях буквы А, К, Д обозначали тип использованного светочувствительного материала, в новом же обозначении эти буквы заменены цифрами. Буква, стоящая за дефисом, при старом обозначении, характеризовала конструктивное исполнение (Г-герметизированные, П-пленочные). В новой маркировке эти буквы также заменены цифрами.

В зависимости от назначения фоторезисторы имеют совершенно различное конструктивное оформление. Иногда это просто пластина полупроводника на стеклянном основании с токонесущими выводами, в других случаях фоторезистор имеет пластмассовый корпус с жесткими штырьками. Среди таких фоторезисторов следует особо отметить ФСК-6, приспособленный для работы от отраженного света, для чего его корпус имеет в центре отверстие для прохождения света к отражающей поверхности. Выпускаются фоторезисторы в металлическом корпусе с цоколем, напоминающим ламповый, или в корпусе, как у герметизированных конденсаторов пли транзисторов.

Малогабаритные пленочные фоторезисторы выпускаются в пластмассовых и металлических корпусах с влагозащитным покрытием светочувствительного элемента прозрачными эпоксидными смолами. Внешний вид и размеры наиболее распространенных типов фоторезисторов показаны на рис.23.9.

Рисунок 23.9– Внешний вид и размеры наиболее распространенных фоторезисторов

Техника безопасности при выполнении работы.

К выполнению лабораторной работы допускаются лица, получившие допуск по работе и прошедшие инструктаж на рабочем месте.

При проведении лабораторной работы необходимо строго соблюдать правила техники безопасности при работе в лаборатории. Перед началом сборки схемы необходимо убедиться в том, что все защитные автоматы находятся в выключенном состоянии. Перед включением схемы следует проверить, не прикасается ли кто-то к токоведущим частям. Если в схеме требуется сделать какие либо изменения, то схема должна быть обесточена и перед включением проверена преподавателем. При приближении к вращающимся частям необходимо соблюдать осторожность.

Категорически запрещается:

подавать напряжение на рабочее место без разрешения преподавателя;

касаться руками неизолированных проводов и соединительных контактов;

брать недостающие проводники с других столов;

приносить оборудование с других столов;

оставлять пометки на столах и оборудовании.

Методика выполнения работы.

1.Провести проверку диодов и транзисторов, указанных в таблице 23.1. при помощи контрольной лампы.

1.1. Проверка исправности диода с помощью контрольной лампочки.

Взять аккумуляторную батарею на 6-12В или понижающий трансформатор с выпрямителем, собрать схему (Рис.23.10) , если при прямой полярности лампа горит, а при обратной погаснет, значит, диод исправен. Если при прямой и обратной полярности лампочка горит, значит, диод пробит, не горит - значит, выгорел внутренний слой проводимости.

26

Рисунок 23.10– Схема проверка исправности диода с помощью контрольной лампочки.

1.2. Проверка исправности транзисторов с помощью лампочки.

По справочнику определить выводы транзистора: «Б» - база, «Э» - эмиттер, «К» - коллектор. Используя схему (Рис.23.11), проверяют переход «Б-К». При исправном переходе лампочка горит, при изменении полярности, лампочка гаснет. В этом случае переход в норме. Если лампочка горит при прямой и обратной полярности, то переход пробит. Если не горит при этом, то выгорел проводимый слой.

Рисунок 23.11– Схема проверки перехода «Б-К» у транзистора.

Используя схему (Рис.23.12), проверить переход «Б-Э». Аналогично проверить переход, подав «+» на эмиттер, а «-» на базу, а потом наоборот. При исправном переходе лампочка будет гореть при прямой полярности, и гаснуть при обратной.

Рисунок 23.12– Схема проверки перехода «Б-Э» у транзистора.

Проверить работу перехода «К-Э» транзистора по схеме (Рис.23.13). Коснуться выводом «С» базы, транзистор откроется, лампочка загорится. Отсоединить вывод «С» от базы, транзистор закроется

27

Рисунок 23.13– Схема проверки перехода «К-Э» у транзистора.

Таблица 23.1 – Варианты задания полупроводниковых элементов для проверки

	Наименование		Диод	Резистор	Транзи-	Конден-	Тиристор	Фоторе-	Катушка
					стор	сатор		зистор
	Буквенноеобозначение		VD	R	VT	C	VS	FR	KM
	настенде.
	№звеньев	№звеньев		Номеранастендеэлементовподлежащих проверке
	1-йопод-	2-йопод-
	группы	группы
	1	6	1,2,3	3,6,8	1,2	1,2,3	5,3	1,2	1,4
	2	5	5,4,6	2,5,7	3,4	4,5,6	1,6	1,3	2,5
	3	4	7,8,9	1,10,4	5,6	7,8,9	2,4	1,2,3	3,1
	4	3	10,1,4	7,8,9	2,4	10,1,4	5,6	1,2	4,2
	5	2	2,5,7	1,2,3	1,6	2,7,3	3,4	1,2,3	5,3
	6	1	3,6,8	5,4,6	5,3	5,8,2	1,2	1,3	3,1

2. Провести проверку диодов, резисторов, транзисторов, конденсаторов, тиристоров, фоторезисторов и катушек, указанных в таблице 23.1. при помощи мультимметра.

2.1. Проверка исправности диодов с помощью мультимметра.

Перед проверкой определить исправность прибора и выполнить его настройку, установив переключатель предела измерения в положение или соответствующее минимальному пределу измерения сопротивления «Ом».

В диодах может быть пробой или разрыв: при пробое прибор покажет «0» или издаст звуковой сигнал, при обрыве - «1». Если диод исправен, то прибор при прямой проводимости покажет несколько Ом и может также издать звуковой сигнал (Рис. 23.14б), а при обратной проводимости - бесконечность - сотни килом (Рис. 23.14а). При использовании стрелочного прибора значению «1», соответствует максимально-возможное отклонение стрелки.

28

Рисунок 23.14 – Схема проверки неисправности диода с помощью мультимметра.

2.2. Проверка исправности резисторов с помощью мультимметра.

Установить переключатель предела измерений на предлагаемую величину Ω, согласно данным резистора, и выполнить замер (Рис 23.15). При показании прибора – ноль, резистор непригоден. Прибор должен показать сопротивление резистора, которое нужно сравнить с его номинальными данными.

Рисунок 23.15–Схема проверки резистора с помощью мультимметра.

2.3. Проверка исправности транзисторов с помощью мультимметра.

При отсутствии специального прибора исправность транзистора можно определить измерением величин переходов транзистора с помощью омметра. При этом рекомендуется работать на наивысшем диапазоне измерений омметра, где протекающий ток минимальный. Каждый из переходов проверяют по прямом) и обратному току. Обратные сопротивления переходов должны быть значительно больше прямых. Проверку сопротивления переходов производят с помощью омметра. Прямое сопротивление эммитерного и коллекторного переходов должно быть от 100 до 1000 Ом. При проверке обратных сопротивлений величина сопротивления эммитерного перехода должна быть не менее 10 кОм, а коллекторного - не менее 100 кОм. Если обратные сопротивления окажутся значительно меньше, то транзистор следует заменить исправным.

Переход «Э-Б» - прямая проводимость, омметр покажет от нескольких Ом

29

до десятков Ом (Рис. 23.16 а)., обратная проводимость омметр покажет от нескольких сот Ом до тысячи Ом (Рис. 23.16 б).

а

б

Рисунок 23.16– Схема проверки перехода «Б-Э» с помощью мультимметра.

Переход «К-Б» прямая проводимость омметр покажет от нескольких Ом до десятков Ом (Рис. 23.17 а). Обратная проводимость - сотни и тысячи Ом в зависимости от типа транзистора и его мощности (Рис. 23.17 б).

а

б

Рисунок 23.17– Схема проверки перехода «Б-Э» с помощью мультимметра.

На более современных мультимметрах имеется специальная секция для проверки транзисторов соответствующее положению регулятора «hFE» Для измерения транзисторов имеется панелька с указанием в какое гнездо, какую ножку транзистора помещать. Проверяются транзисторы обеих n-р-n и р-n-р проводимостей на пробой, обрыв и на большее отклонение от стандартных сопротивлений переходов.

2.4. Проверка исправности конденсаторов с помощью мультимметра

Стрелочным мультиметром.

Омметр на предел х10. Если подключить конденсатор (Рис. 23.18) возникает всплеск в сторону уменьшения сопротивления и опять стрелка прибора устанавливается на бесконечность, при изменении полярности всплеск повторяется. Если омметр покажет «0» - пробит.

30