- •3. Электротехнические материалы (проводники, полупроводники, диэлектрики).
- •4.Ферромагнитные материалы. Свойства и их применение.
- •5. Основные законы электрических цепей. Закон Ома.
- •6. Светоизлучающие диоды.
- •7. Основные законы магнитных цепей.
- •8. Фотодиоды. Основные характеристики.
- •9. Законы Кирхгофа.
- •10. Способы соединение источников электрической энергии.
- •11. Собственная электронная и дырочная электропроводность
- •12. Нелинейные электрические цепи постоянного тока
- •13. Электрические цепи с несколькими источниками. Метод контурных токов
- •14. Общие сведения о биполярных транзисторах
- •15. Основные типы диодов и их назначений
- •16. Полупроводниковые диоды. Вольтамперная характеристика
- •17. Векторные диаграммы. Цепь, содержащая активное сопротивление
- •18. Электронно-дырочный переход при прямом напряжении
- •19. Векторные диаграммы. Цепь, содержащая индуктивность
- •20. Электронно-дырочный переход при обратном напряжении
- •21. Векторные диаграммы. Цепь, содержащая емкость
- •22. Фоторезисторы. Основные физические характеристики.
- •23. Законы Кирхгофа в символической форме.
- •24. Усиление с помощью транзистора
- •25. Линейные электрические цепи несинусоидального тока. Условия их возникновения.
- •26. Краткие сведения об электрических фильтрах
- •27. Методы анализа и расчета нелинейных цепей переменного тока.
- •28. Электроизмерительные приборы. Погрешности измерений.
- •29. Тиристоры. Вах. Назначение
- •30. Номинальные величины электроизмерительных приборов.
20. Электронно-дырочный переход при обратном напряжении
Обратным напряжением (Uобр) называют внешнее напряжение, полярность которого совпадает с полярностью контактной разности потенциалов; оно приложено плюсом к n-области, а минусом – к р-области (рис. 2.3, а). При этом потенциальный барьер возрастает; он численно равен сумме внутреннего и внешнего напряжений (рис. 2.3, б):
Повышение потенциального барьера препятствует диффузии основных носителей заряда через p-n-переход, и она уменьшается, а при некотором значении Uобр совсем прекращается. Одновременно под действием электрического поля, созданного внешним напряжением, основные носители заряда будут отходить от p-n-перехода. Соответственно расширяется слой, обедненный носителями заряда, и расширяется p-n-переход, причем его сопротивление возрастает.
Внутреннее электрическое поле в p-n-переходе, соответствующее возросшему потенциальному барьеру, способствует движению через переход неосновных носителей заряда. При приближении их к p-n-переходу электрическое поле захватывает их и переносит через p-n переход в область с противоположным типом электропроводности: электроны из р-области в n-область, а дырки – из n-области в р-область. Поскольку количество неосновных носителей заряда очень мало и не зависит от величины приложенного напряжения, то создаваемый их движением ток через p-n-переход очень мал.
Ток, протекающий через p-n-переход при обратном напряжении, называют обратным током (Iобр)..Обратный ток по характеру является дрейфовым тепловым током
(Iобр = Iт), который не зависит от обратного напряжения.
Процесс захватывания электрическим полем p-n-перехода неосновных носителей заряда и переноса их при обратном напряжении через p-n-переход в область с противоположным типом электропроводности называют экстракцией.
Уход неосновных носителей заряда в результате экстракции приводит к снижению их концентраций в данной области около границы p-n-перехода практически до нуля. Это вызывает диффузию неосновных носителей заряда из глубины области в направлении к p-n-переходу, что компенсирует убыль неосновных носителей, ушедших в другую область. Движение неосновных носителей заряда к p-n-переходу создает электрический ток в объеме полупроводника. Компенсация убыли электронов в объеме полупроводника p-типа происходит за счет пополнения их из внешней цепи от минуса источника питания. Это вызывает прохождение электрического тока во внешней цепи.
21. Векторные диаграммы. Цепь, содержащая емкость
Если в цепь постоянного, тока включить конденсатор (идеальный — без потерь), то в течение очень короткого времени после включения по цепи потечет зарядный ток. После того как конденсатор зарядится до напряжения, равного напряжению источника, кратковременный ток в цепи прекратится. Следовательно, для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи, или, иными словами, бесконечно большое сопротивление.
Если же конденсатор включить в цепь переменного тока, то он будет заряжаться попеременно то в одном, то в другом направлении.
При этом в цепи будет проходить переменный ток. Рассмотрим это явление подробнее.
В момент включения напряжение на конденсаторе равно нулю. В течение первой четверти периода, когда напряжение сети будет возрастать (рис. 143), конденсатор будет заряжаться.
По мере накопления зарядов на обкладках конденсатора напряжение конденсатора увеличивается. Когда напряжение сети к концу первой четверти периода достигнет максимального значения Um, напряжение конденсатора также станет равным Um, заряд конденсатора прекращается и ток в цепи становится равным нулю. Ток в цепи конденсатора можно определить по формуле
(10)
где ∆q — количество электричества, протекающее по цепи за время ∆t.
Из электростатики известно:
(10.1)
где С — емкость конденсатора;
u — напряжение сети;
uc — напряжение конденсатора.
Окончательно для тока имеем
(10.2)
Из последнего выражения видно, что, когда ∆u/∆t максимально (положения a, в, d), i также максимально.
Когда ∆u/∆t = 0 (положения б, г на рис. 143), то i также равно нулю.
Во вторую четверть периода напряжение сети будет уменьшаться, и конденсатор начнет разряжаться. Ток в цепи меняет свое направление на обратное.
В следующую половину периода напряжение сети меняет свое направление и наступает перезаряд конденсатора и затем снова его разряд.
Из рис. 143 видно, что ток I в цепи с емкостью в своих изменениях опережает по фазе напряжение конденсатора на 1/4 периода, или 90°.
Сравнивая векторные диаграммы цепей с индуктивностью и емкостью, мы видим, что индуктивность и емкость на фазу тока влияют прямо противоположно.