- •Силовая электроника
- •1. Полупроводниковые приборы
- •1.1. Электропроводность полупроводников
- •1.1.1. Образование носителей заряда в собственных полупроводниках
- •1.1.2. Образование носителей заряда в примесных полупроводниках
- •1.1.3.Дрейфовое и диффузионное движение носителей заряда
- •1.2.Полупроводниковые диоды
- •1.2.1.Принцип действия и вольтамперная характеристика (вах) диода
- •1.2.2. Виды диодов
- •1.3. Биполярные транзисторы
- •1.3.1. Принцип действия транзистора.
- •1.3.2.Статические вах транзистора
- •1.4. Униполярные (полевые) транзисторы.
- •1.4.1. Полевые транзисторы с p-n переходом.
- •1.4.2. Мдп - транзисторы.
- •1.5. Тиристоры
- •1.5.1. Классификация тиристоров
- •1.5.2. Принцип работы диодного тиристора
- •1.5.3. Принцип работы триодного тиристора.
- •2. Усилители
- •2.1.Назначение и классификация усилителей
- •2.2. Принцип построения усилительных каскадов.
- •2.3. Усилительный каскад с общим эмиттером.
- •2.4. Многокаскадные усилители с конденсаторной связью.
- •2.5. Усилители мощности.
- •2.5.1 Усилитель мощности класса а с трансформаторным включением нагрузки (рисунок 2.6)
- •2.5.2. Двухтактный усилитель мощности (рисунок 2.7)
- •2.6. Усилители с обратной связью
- •2.7.Усилители постоянного тока (упт)
- •2.8. Операционные усилители (оу).
- •2.8.1. Инвертирующий усилитель (рисунок 2.19)
- •2.9.1. Компараторы. Триггер Шмитта
- •2.9.2. Мультивибраторы
- •2.9.3. Одновибраторы
- •3. Выпрямители
- •3.1. Структурная схема источника питания постоянного напряжения
- •3.1. Однофазный двухполупериодный неуправляемый выпрямитель с нулевым выводом.
- •3.2.1. Работа выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке.
- •3.2.2. Работа выпрямителя при активно-ёмкостной нагрузке
- •3.3. Однофазный мостовой выпрямитель
- •3.4. Мостовой выпрямитель с нулевой точкой трансформатора
- •3.5. Трёхфазный выпрямитель с нулевым выводом
- •3.6. Трёхфазный мостовой выпрямитель
- •3.6. Управляемый выпрямитель однофазного тока
- •4. Коммутация однооперационных тиристоров
- •4.1. Узлы параллельной коммутации.
- •4.2. Узлы последовательной коммутации
- •5. Импульсные преобразователи постоянного напряжения
- •5.1. Методы импульсного регулирования постоянного напряжения
- •5.2. Иппн с параллельной коммутацией и коммутирующим контуром, подключаемым параллельно силовому тиристору
- •5.3. Иппн с последовательной коммутацией
- •6. Инверторы.
- •6.1. Автономные инверторы тока (аит)
- •6.1.1. Однофазный параллельный инвертор тока.
- •6.1.2. Трехфазный параллельный аит
- •6.2. Автономные резонансные инверторы (аир).
- •6.2.1. Последовательный аир
- •6.2.2. Последовательный аир со встречными диодами.
- •6.3. Автономные инверторы напряжения.
- •6.3.1. Способ формирования выходного напряжения инвертора в виде импульсов чередующейся полярности и одинаковой длительности.
- •6.3.2. Широтно-импульсный способ формирования и регулирования выходного напряжения инвертора.
- •6.3.2.1. Шир с зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.
- •6.3.2.2. Шир с не зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.
- •6.3.3. Формирование кривой выходного напряжения инвертора с уменьшенным содержанием гармонических.
- •7. Оптоэлектроника
- •7.1. Управляемые источники света
- •7.2. Фотоприёмники.
- •2.Фотодиоды.
- •3. Фототранзисторы (рисунок 7.8).
- •4. Фототиристоры.
- •7.3. Световоды и простейшие оптроны
- •8. Цифровая техника
- •8.1.Аксиомы, законы, тождества и теоремы алгебры логики
- •8.2. Логические элементы на диодах и биполярных транзисторах.
- •8.2.1. Логический элемент или.
- •8.2.2. Логический элемент и.
- •8.2.3. Логический элемент не.
- •8.2.4. Логический элемент или-не.
- •8.2.5. Логический элемент и-не.
- •8.3. Параметры логических элементов.
- •8.4.Логические элементы на полевых транзисторах.
- •8.4.1. Логический элемент не.
- •8.4.2. Логический элемент или-не.
- •8.4.3.Логический элемент и-не.
1.2.2. Виды диодов
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. К быстродействию и стабильности параметров выпрямительных диодов специальных требований не предъявляют. Схема простейшего выпрямителя, состоящая из трансформатора, диода, сопротивления нагрузки и временные диаграммы, характеризующие ее работу, приведены на рисунок 1.17.
рисунок 1.17
рисунок 1.18
Основные параметры выпрямительных диодов:
Среднее прямое напряжение при указанном токе ;
Средний обратный ток при заданном значении обратного напряжения и температуре;
Допустимое амплитудное значение обратного напряжения ;
Средний прямой ток ;
Частота без снижения режимов;
Частотный диапазон выпрямительных диодов 50Гц-20 кГц. По максимальному допустимому среднему прямому току выпрямительные диоды делится на три группы:
Диоды малой мощности ()
Диоды средней мощности ()
Мощные (силовые) диоды ()
Импульсные диоды предназначены для выпрямления разнополярных последовательностей импульсов. Имеют малую длительность переходных процессов при отпирании и запирании и могут работать с сигналами длительностью в наносекунды.
Стабилитроны - это диоды на ВАХ, которых имеется участок со слабой зависимостью напряжения от протекающего тока. Рабочий участок ВАХ стабилитрона находится в области электрического пробоя p-n перехода (рисунок 1.18). Выпускают кремниевые стабилитроны с от трех вольт до сотен вольт.
Параметры стабилитрона:
Напряжение стабилизации ()
Ток стабилизации
Дифференциальное сопротивление в режиме стабилизации
Статическое сопротивление
Максимальный ток стабилизации , при превышении которого начинается тепловой пробой p-n перехода.
рисунок 1.19
Высокочастотные и сверхвысокочастотные диоды предназначены для работы на частоте до десятков гигагерц.
Туннельные диоды (рисунок 1.19) отличаются более высокой концентрацией примесей и предназначены для работы при малых напряжениях (десятые доли вольта) и небольших токах (единицы миллиампер).
1.3. Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя близко расположенным p-n переходами и тремя выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлением инжекции неосновных носителей заряда. Переходы образуются на границах трёх слоёв с чередующимся типом проводимости, из которых состоит транзистор. В зависимости от типа проводимости различают p-n-p и n-p-n транзисторы (рисунок 1.20).
Рисунок 1.20
Центральную область полупроводниковой структуры транзистора называют базой, один внешний слой – эмиттер, другой – коллектор. Название «эмиттер» отражает факт инжекции этим слоем в базу носителей заряда, а «коллектор» - собирание носителей заряда, инжектированных эмиттером и прошедших базу. Переход - эмиттерный переход, - коллекторный переход. Для эффективного собирания коллектором носителей заряда, инжектированных эмиттером в базу, толщина базы должна быть мала (менее одного мкм).
В зависимости от состояния полярности напряжения на p-n переходах транзистора различают 4 режима работы:
Нормальный активный (или просто активный), в котором на эмиттерном переходе действует прямое смещение, на коллекторном – обратное.
Насыщения - оба перехода смещены в прямом направлении.
Отсечки – оба перехода смещены в обратном направлении.
Инверсный активный – на эмиттерный переход подаётся обратное смещение, на коллекторный – прямое.
В зависимости от того, какой внешний вывод, транзистора является общим для входной и выходной цепей, существует три способа включения биполярного транзистора: с общей базой (ОБ); с общим этиттером (ОЭ): с общим коллектором (ОК) (рисунок 1.21).
Рисунок 1.21
В схеме с общей базой (ОБ): входное напряжение - выходное - ; входной ток - , выходной -. В схеме с общим эмиттером (ОЭ): входное напряжение выходное ; входной ток- , выходной . В схеме с общим коллектором (ОК): входное напряжение , выходное ; входной ток- , выходной .
Трехслойная структура реального планарного транзистора приведена на рисунок 1.22.
Рисунок 1.22
Площадь эмиттерного перехода меньше площади коллекторного, что необходимо для собирания коллектором почти всех носителей заряда, инжектированных из эмиттера.