- •Введение
- •Тема 5. Электронные приборы
- •Лекция 18. Физические свойства полупроводниковых материалов. Диоды
- •1. Электропроводность металлов и диэлектриков
- •2. Электропроводность полупроводников
- •Электропроводность примесных
- •4. Электронно-дырочный переход
- •4.1. Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего электрического поля
- •Электронно-дырочный переход под воздействием внешнего электрического поля
- •5. Основные параметры и типы
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Лекция 19. Транзисторы.
- •Классификация транзисторов
- •Биполярные транзисторы
- •Модуль коэффициента передачи определяется выражением
- •3. Полевые транзисторы
- •Общие сведения об igbt транзисторах
- •Интегральные микросхемы
- •Лекция 20. Силовые полупроводниковые приборы
- •Динисторы
- •Тиристоры
- •3. Симисторы
- •4. Статический индукционный транзистор
- •Тема 6. Электронные устройства лекция 21. Резистивные усилители сигналов низкой частоты
- •Классификация усилителей
- •Принцип работы резистивного усилителя
- •2.1 Схемы смещения и температурной стабилизации
- •Модуль коэффициента усиления определяется выражением:
- •Обозначим
- •4. Дифференциальный усилитель
- •При кu → ∞ коэффициент усиления схемы с оос определяется простым отношением
- •Частотные свойства оу
- •Электрические фильтры
- •Фильтр нижних частот
- •2.2.Фильтр верхних частот
- •Ачх фильтра приведена на рис. 22.5, б.
- •2.3 Полосовой фильтр
- •Избирательные усилители
- •Коэффициент передачи моста Вина в цепи пос определяется выражением
- •Лекция 23. Усилители мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •2. Двухтактный усилитель мощности
- •Лекция 24. Генераторы электрических сигналов
- •1. Назначение и классификация генераторов
- •2. Принципы построения генераторов
- •3. Генераторы гармонических колебаний
- •Трехточечные схемы генераторов
- •Лекция 25. Импульсные устройства
- •1. Общие сведения об импульсных сигналах
- •2. Электронные ключи
- •3. Компараторы
- •4. Формирующие цепи
- •Триггеры
- •Лекция 26. Генераторы импульсных сигналов
- •Мультивибраторы
- •2. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •Если напряжение на входе оу постоянное, то на его выходе формируется линейно изменяющееся напряжение
- •Линейно убывает и в момент t3 принимает значение:
- •Далее значение uглин периодически изменяется от –0,79 в до 3,2 в, а uос от –2,32 в до 4,31 в.
- •Лекция 27. Источники питания электронных устройств
- •Общая характеристика вторичных
- •2. Однофазные выпрямители тока
- •2.1 Однофазные выпрямители
- •Трехфазные выпрямители
- •Управляемые выпрямители
- •3. Сглаживающие фильтры
- •3. Стабилизаторы напряжения
- •Лекция 28. Применение электронных устройств в технике птм
- •Электронные регуляторы напряжения
- •Электронные схемы управления стартером
- •3. Электронные системы зажигания
- •3.1. Основные этапы развития электронных систем зажигания
- •3.2. Датчики углового положения коленчатого вала двс
- •3.3. Коммутаторы
- •3.3.1. Коммутаторы с нормируемой скважностью
- •Тема 7. Цифровые устройства лекция 29. Введение в цифровую электронику
- •Общие сведения о цифровых сигналах
- •Основные операции и элементы
- •Основные теоремы алгебры логики
- •Булевы функции (функции логики)
- •Для элемента "или-не"
- •Для элемента "и-не"
- •Минимизация булевых функций
- •Лекция 30. Комбинационные устройства
- •1. Шифраторы
- •Дешифраторы, преобразователи кодов,
- •Сумматоры
- •Цифровые компараторы
- •Арифметико – логические устройства
- •Лекция 31. Триггеры
- •Общие сведения и классификация триггеров
- •Rs триггер на элементах “или – не”
- •Rs триггер на элементах “и – не”
- •Синхронные rs-триггеры
- •5. Универсальные триггеры
- •Лекция 32. Последовательностные устройства
- •1. Счетчики импульсов
- •Регистры
- •Цифровые запоминающие устройства
- •Лекция 33. Цифро-аналоговые и аналого- цифровые преобразователи
- •Цифро-аналоговые преобразователи
- •2. Аналого-цифровые преобразователи
- •2.1. Ацп последовательного счета.
- •2.1. Ацп поразрядного уравновешивания
- •Ацп одновременного считывания
- •Лекция 34. Микропроцессоры
- •Общие сведения
- •Структура микропроцессора
- •Секционированные микропроцессоры
- •Заключение
- •Тема 5. Электронные приборы 5
- •Тема 6. Электронные устройства 47
- •Тема 7. Цифровые устройства 169
Лекция 20. Силовые полупроводниковые приборы
К силовым приборам относятся управляемые полупроводниковые приборы, используемые в электроприводе, источниках питания, мощных преобразовательных установках и в других силовых установках. Для снижения потерь силовые приборы в основном работают в ключевом режиме. К ним предъявляются следующие общие требования:
– малые потери при коммутации;
– большая скорость перехода из одного состояния в другое;
– малое потребление мощности по цепи управления;
– большой коммутируемый ток и высокое рабочее напряжение.
В настоящее время разработаны и выпускаются приборы на рабочее напряжение свыше 6 кВ и на токи до 1000 А. Допустимые рабочие частоты доходят до 1 МГц.
В качестве силовых приборов используются мощные биполярные и униполярные транзисторы, БТИЗ и транзисторы со статической индукцией (СИТ и БСИТ). Специально для целей силовой электроники разработаны мощные четырехслойные приборы – тиристоры и симисторы. Тиристоры
делятся на две группы: диодные тиристоры (динисторы) и триодные (тиристоры). Рассмотрим эти приборы более подробно.
Динисторы
Динистор – это прибор с тремя p – n переходами и двумя выводами для включения в схему. Под действием приложенного напряжения он способен переходить из закрытого в открытое состояние. Благодаря этому свойству динисторы применяются в цепях коммутации высоких мощностей и импульсных схемах информационной электроники.
Структура динистора состоит из четырех областей полупроводника с чередующимся типом электропроводности, например, n-p-n-p или p-n-p-n (рис. 20.1, а). В такой структуре есть три выпрямляющих p-n перехода и два вывода. Вывод от крайней области полупроводника p – типа называется анодом и обозначается индексом А. Другой вывод называется катодом и обозначается индексом К. Крайние p – n переходы и крайние области полупроводника называются эмиттерными. Средний p – n переход и соседние с ним области называются базовыми. Схемное обозначение динистора показано на рис. 20.1, б.
Рассмотрим процессы, происходящие в динисторе, при прямом включении (плюс – к аноду, минус – к катоду). При таком включении крайние p-n переходы П1 и П3 открыты, а средний П2 (базовый) – закрыт. Поэтому напряжение внешнего источника, в основном падает на базовом переходе, а динистор представляет собой диод при обратном включении. Поэтому и первый участок ВАХ динистора (рис.20.1, в) похож на обратную ветвь ВАХ диода.
Под действием приложенного напряжения дырки из р области эмиттера инжектируются в n базу и втягиваются полем базового перехода в р базу. Дальнейшему продвижению дырок препятствует небольшой потенциальный барьер коллекторного р-n перехода (на рис. 20.1, а не показан). Поэтому часть дырок задерживается и, скапливаясь, образует избыточный положительный заряд. Этот заряд понижает высоту потенциальных барьеров базового П2 и эмиттерного П3 переходов, а также способствует увеличению инжекции электронов из n - области коллектора в р - область базы.
Поле потенциального барьера закрытого р-n перехода базы П2 втягивает электроны в n –область базы. Скапливаясь, они также образуют избыточный заряд, снижающий потенциальные барьеры эмиттерного П1 и базового П2 р-n переходов.
Величина избыточных зарядов в базовых областях тем больше, а высота потенциального барьера на базовом переходе П2 тем меньше, чем больше напряжение . При некотором значении Uа = Uвкл высота потенциального барьера базового перехода уменьшается до значения, соответствующего прямому включению. Сопротивление базового перехода и падение напряжения на нем резко уменьшаются (участок II ВАХ), а ток скачком увеличивается.
Таким образом, при подаче на динистор прямого напряжения он может находиться в одном из двух устойчивых состояний: закрытом или открытом. Закрытому состоянию динистора соответствует участок I ВАХ между нулевой точкой и точкой переключения А.
Токи, протекающие через последовательно соединенные переходы динистора, должны быть одинаковы, т. е.
. (20.1)
Обозначим коэффициенты передачи токов эмиттерных переходов α1 и α3. Учтем, что через закрытый переход П2 протекает обратный ток Iо. Тогда
можем записать:
. (20.2)
Учитывая (20.1), перепишем (20.2) в виде
(20.3)
Значение коэффициентов передачи токов эмиттерных переходов α1 и α3 увеличивается с увеличением прямого напряжения. При достижении α1 + α3 =1 ток Iэ устремится в бесконечность. Происходит переключение динистора из закрытого состояния в открытое.
После включения динистора его ток ограничивается только сопротивлением внешней цепи. Падение напряжения на открытом приборе меньше 2 В, что примерно равно падению напряжения на обычном диоде.
Выключить динистор можно размыканием цепи питания, шунтированием прибора, снижением тока до значения Iвыкл или подачей обратного напряжения.
К основным параметрам динисторов относится:
– допустимое обратное напряжение;
– напряжение включения ;
– максимально допустимый прямой ток;
– минимальный прямой ток через прибор в открытом состоянии;
– максимально допустимая мощность и др.