- •1. Предмет электроники, ее роль в науке и технике
- •2. Полупроводниковые приборы
- •2.1. Электрические свойства полупроводниковых материалов
- •2.2. Механизм электропроводности полупроводников
- •2.2.1. Собственная электропроводность
- •2.2.2. Примесная проводимость
- •2.3. Электронно-дырочный переход (эдп)
- •2.3.1. Технологии изготовления эдп
- •2.3.1.1. Сплавная технология
- •2.3.1.2. Диффузионная технология
- •2.3.2. Эдп при отсутствии внешнего напряжения
- •2.3.3. Эдп при прямом напряжении
- •2.3.4. Эдп при обратном напряжении
- •2.3.4.1. Механизм установления обратного тока при приложении
- •3. Полупроводниковые диоды
- •3.1. Вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •3.2. Параметры полупроводниковых диодов
- •4. Виды пробоев эдп
- •4.1. Зеннеровский пробой
- •4.2. Лавинный пробой
- •4.3. Тепловой пробой
- •4.4. Поверхностный пробой
- •5. Основные типы полупроводниковых диодов
- •5.1. Устройство точечных диодов
- •5.2. Устройство плоскостных диодов
- •5.3. Условное обозначение силовых диодов
- •5.4. Условное обозначение маломощных диодов
- •5.5. Конструкция штыревых силовых диодов
- •5.6. Лавинные диоды
- •5.7. Конструкция таблеточных диодов
- •5.8. Стабилитрон
- •5.9. Туннельный диод
- •5.10. Обращенный диод
- •5.11. Варикап
- •5.12. Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды
- •6. Транзисторы
- •6.1. Распределение токов в структуре транзистора
- •6.2. Схемы включения транзисторов. Статические вах
- •6.3. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.4. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.5. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.6. Схемы включения транзистора как усилителя
- •6.7. Краткие характеристики схем включения транзистора. Области применения схем
- •6.7.1. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.7.2. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.7.3. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.8. Режимы работы транзистора
- •6.9. Работа транзистора в ключевом режиме
- •6.10. Малосигнальные и собственные параметры транзисторов
- •6.11. Силовые транзисторные модули
- •6.12. Параметры биполярных транзисторов
- •6.13. Классификация и системы обозначений (маркировка) транзисторов
- •6.14. Полевые транзисторы
- •6.14.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •6.14.2. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора
- •6.14.3. Основные параметры полевого транзистора
- •6.14.4. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •6.14.4.1. Мдп-транзисторы со встроенным каналом
- •6.14.4.2. Мдп-транзистор с индуцированным каналом
- •6.14.5. Достоинства и недостатки полевых транзисторов
- •6.15. Технологии изготовления транзисторов
- •6.16. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (igbt - транзисторы)
- •6.17. Силовые модули на основе igbt-транзисторов
- •7. Тиристоры
- •7.1 Назначение и классификация
- •7.2. Диодные и триодные тиристоры
- •7.3. Переходные процессы при включении и выключении тиристора
- •7.3.1. Переходные процессы при включении тиристора
- •7.3.2. Переходные процессы при выключении тиристора
- •7.4. Основные параметры тиристоров
- •7.5. Маркировка силовых тиристоров
- •7.6. Лавинные тиристоры
- •7.7. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •7.8. Полностью управляемые тиристоры
- •7.9. Специальные типы тиристоров
- •7.9.1. Оптотиристоры
- •7.9.2. Тиристоры с улучшенными динамическими свойствами
- •7.9.2.1. Тиристоры тд (динамические)
- •7.9.2.2. Тиристоры тб (быстродействующие)
- •7.9.2.3. Тиристоры тч (частотные)
- •7.9.3. Тиристор, проводящий в обратном направлении (асимметричный)
- •7.9.4. Тиристор с обратной проводимостью (тиристор-диод)
- •7.9.5. Комбинированно-выключаемый тиристор (квк)
- •7.9.6. Полевой тиристор
- •7.10. Конструкции тиристоров
- •8. Групповое соединение полупроводниковых приборов
- •8.1. Неравномерности распределения нагрузки при групповом соединении
- •8.2. Параллельное соединение полупроводниковых приборов
- •8.3. Последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •8.4. Параллельно-последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •9. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов
- •9.1. Способы охлаждения полупроводниковых приборов
- •9.2. Воздушное естественное и принудительное охлаждение
- •9.3. Испарительное охлаждение с промежуточным теплоносителем
- •9.4. Сравнение систем охлаждения
6.11. Силовые транзисторные модули
Для управления силовыми транзисторами требуются значительные токи управления, что не всегда можно реализовать в схемах. Для снижения тока управления (тока базы) используется составной транзистор, который собирается из двух отдельных транзисторов, либо две транзисторные структуры устанавливаются в общий корпус. Такой прибор называется транзисторным модулем. Схема силового транзисторного модуля приведена на рис. 6.26.
При открытии транзистора VT1 током базы IБ1 через его коллекторную цепь протекает ток базы транзистора VT2, при этом IК1 = IБ2. Ток базы транзистора VT1, являющийся током управления такого модуля, меньше тока базы транзистора VT2 (IБ1 IБ2). Резисторы R1 и R2 обеспечивают отрицательное смещение на базах транзисторов и их полное запирание при отсутствии положительных сигналов на базах. Диод VD исключает подачу на базу транзистора VT1 отрицательного сигнала из внешней цепи.
Рис. 6.26. Схема силового транзисторного модуля
Структуры транзисторов смонтированы в корпусе электрически изолированно от общего основания, что позволяет несколько модулей устанавливать на общий радиатор (охладитель) независимо от схемы их соединения.
6.12. Параметры биполярных транзисторов
Различают электрические параметры, предельные эксплуатационные параметры и параметры эквивалентных схем (параметры схем замещения).
К электрическим параметрам относятся:
– fh21(f) – предельная частота коэффициента передачи тока транзистора;
– h21Э() – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
– UКЭ 0 гр – граничное напряжение транзистора;
– UКЭ нас – напряжение насыщения коллектор - эмиттер;
– UЭБ нас – напряжение насыщения эмиттер - база;
– СК, СЭ – емкости коллекторного и эмиттерного переходов соответственно;
– Iкбо, Iэбо – обратные токи коллектора и эмиттера соответственно.
К предельно-допустимым параметрам относятся:
– UКБ, UЭБ – постоянные напряжения коллектор-база и эмиттер-база соответственно;
– РК макс – постоянная рассеиваемая мощность коллектора (определяет нагрузочную способность транзистора);
– Тп – температура перехода.
6.13. Классификация и системы обозначений (маркировка) транзисторов
Выпускаемые промышленностью транзисторы классифицируют по мощности и частоте. В настоящее время используют транзисторы как со старой маркировкой, так и с новой.
Старая маркировка содержит три элемента:
1 элемент – буква П (плоскостной транзистор) или МП (модернизированный плоскостной);
2 элемент – порядковый номер разработки транзистора, характеризующий его полупроводниковый материал, мощность рассеяния (малая – до 0,25 Вт и большая – более 0,25 Вт) и частотные свойства (низкочастотные – до 5 МГц и высокочастотные – свыше 5 МГц);
3 элемент – буква, характеризующая свойства транзистора внутри одного типа (коэффициент передачи тока базы и др.).
Номера разработки транзисторов при таком обозначении указаны в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Порядковые номера разработки транзисторов в зависимости от материала и мощности рассеяния (старая маркировка)
Полупроводниковый материал |
Номера разработки транзисторов | |||
Низкочастотные |
Высокочастотные | |||
Малой мощности |
Большой мощности |
Малой мощности |
Большой мощности | |
Германий |
1-99 |
201-299 |
401-499 |
601-699 |
Кремний |
101-199 |
301-399 |
501-599 |
701-799 |
В соответствии с табл. 6.2 транзистор П5А является германиевым низкочастотным малой мощности, а П302Б – кремниевым низкочастотным большой мощности.
Новая система маркировки содержит четыре элемента:
1 элемент – буква, обозначающая материал, на основе которого выполнен транзистор (Г – германий, К – кремний, А – арсенид галлия);
2 элемент – буква Т (транзистор биполярный), буква П (транзистор полевой);
3 элемент – порядковый номер разработки прибора, характеризующий его мощность рассеяния и частотные свойства;
4 элемент – буква, характеризующая свойства транзистора внутри одного типа (допустимые ток и напряжение).
Номера разработки транзисторов при таком обозначении указаны в табл. 6.3.
В соответствие с табл. 6.3: КТ805А – транзистор биполярный кремниевый большой мощности, предназначенный для работы с частотой до 30 МГц; ГТ150Б – транзистор германиевый низкочастотный транзистор малой мощности.
Таблица 6.3
Порядковые номера разработки транзисторов в зависимости от мощности
рассеяния и частотных свойств (новая маркировка)
Мощность Рассеяния |
Номера разработки транзисторов | ||
Низкочастотные (до 9 МГц) |
Среднечастотные (до 30 МГц) |
Высокочастотные (свыше 30 МГц) | |
Малая (до 0,3 Вт) |
101-199 |
201-299 |
301-399 |
Средняя (до 1,5 Вт) |
401-499 |
501-599 |
601-699 |
Большая (свыше 1,5 Вт) |
701-799 |
801-899 |
901-999 |