Электронные приборы и устройства №21

Вариант 21

Задание 1

Рассчитать и построить ВАХ идеализированного кремниевого диода в пределах измерения напряжения от -5 до +0,7В при Т=300К и обратном токе насыщения, равном I₀. Значения теплового потенциала при Т=300К принять равным 0,026В.

Определить дифференциальное и статическое сопротивление R₀ диода для заданного значения U_пр. I₀ = 0,15 нА, U_пр = 0,3 В.

Расчет ВАХ проведем в соответствии с выражением :

Для прямой ветви (U> 0):

Uпр, В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Iпр, А	0	6,87×10^-9	3,87×10^-7	1,53×10^-5	7,20×10^-4	0,034	1,58	73,89

Для обратной ветви (U< 0):

Uпр, В	-5	-4,5	-4	-3,5	-3	-2	-1	0
Iпр, А	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	-1,5×10^-10	0

I(A)

U(В)

Рис. 1

График построенной ВАХ диода представлен на рис.1.

Для определения дифференциального сопротивления диода в заданной точке U_пр = 0,3В, зададим приращение ∆U= 0,1 В. При этом, приращение тока будет составлять:

∆I= 7,20×10^-4-1,53×10^-5=7,047×10^-4; (1)

Таким образом, дифференциальное сопротивление диода равно:

Ом; (2)

Статическое сопротивление диода в рабочей точке А:

Ом; (3)

Таким образом, условие, при котором R₀>r_диф выполняется.

Задание 2

Стабилитрон подключен для стабилизации напряжения параллельно резистору нагрузки R_H. Параметры стабилитрона: U_ст = 10 В, I_ст.min = 1 мА, I_ст.max = 20 мА. Сопротивление нагрузки R_H = 1,5 кОм. Определить сопротивление ограничивающего резистора R_огр, если входное напряжение U_вх изменяется от U_вхmin = 20 В до U_вхmax = 30 В. Определить, будет ли обеспечена стабилизация во всем диапазоне входного напряжения U_вх.

Средний ток стабилитрона равен:

мА; (4)

Необходимая величина входного напряжения будет равна:

; (5)

Ток нагрузки:

А; (6)

Величина ограничивающего резистора находится из выражения:

, откуда

Ом; (7)

Определим границы допустимого диапазона изменения входного напряжения:

В;

В;

Таким образом, стабилизация осуществляется на всем диапазоне изменяемого входного напряжения.

Задание 3

Пользуясь справочными данными, привести семейство входных и выходных характеристик БТ с ОЭ. В качестве независимых переменных использовать входное и выходное напряжение. Тип транзистора: КТ325А. Пояснить поведение входных и выходных характеристик транзистора. По справочнику установить максимально допустимые параметры БТ: постоянный ток коллектора , напряжение коллектор-эмиттер , мощность, рассеиваемую коллектором транзистора . На семейство выходных характеристик нанести границы области допустимых режимов работы.

Задаться положением рабочей точки и, пользуясь характеристиками, рассчитать для нее значения h-параметров БТ. На основании полученных числовых значений параметров рассчитать параметры Т-образной эквивалентной схемы транзистора и изобразить ее.

Максимально допустимые параметры биполярного транзистора КТ325А:

мА;

В;

мВт;

Ток коллектора, мА

Uкэ i, В	2	3	5	8	10	-16	20
Iк i, мА	112,5	75	45	28,125	22,5	14,063	11,25

Выбираем рабочую точку

Напряжение покоя U_кэп :=8 В

Ток покоя транзистора I_кп :=5 мА

Точка покоя П лежит на выходной характеристике I_бп :=0,06 мА

По выходной характеристике U_бэп :=0,65 В

Найдем h-параметры

По входной характеристике кОм

кОм

По выходной характеристике мСм

мСм

Параметры эквивалентной схемы

кОм

кОм

кОм

Задание 4

Рассчитать модуль и фазу коэффициента передачи по току БТ в схеме с ОЭ на частоте f. Предельная частота передачи по току в схеме с ОБ f_h21б = 15 МГц, статический коэффициент передачи по току в схеме с ОБ α = 0,975 и частота f = 60 кГц.

Определим статический коэффициент передачи по току для включения с ОЭ:

₍₁₆₎

Предельная частота коэффициента передачи по току для включения с ОЭ:

кГц; (17)

Модуль коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

; (18)

Фаза коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

₍₁₉₎

Задание 5

Усилительный каскад выполнен на ПТ 2П302Б в схеме с ОИ. Рабочая точка задается напряжением питания U_ИП и параметрами R_C= 0,4 кОм, U_ЗИ = -1,1 В.

1. Нарисовать принципиальную схему усилителя;

2. На семействе статических ВАХ транзистора построить нагрузочную прямую и определить положение рабочей точки;

3. Для найденной рабочей точки определить сопротивление резистора в цепи истока R_И и малосигнальные параметры S, R_i и µ.

4. Графоаналитическим методом определить параметры режима усиления K_U и Р_вых при амплитуде входного сигнала U_зиm = 0,25 В.

1. Принципиальная схема усилителя представлена на рис. 5:

Рис. 2

2. Зададим напряжение питания усилителя U_ИП = 12 В.

ТогдаА; (20)

Рис. 3

Построим нагрузочную прямую через точки [I_C= 27,25 мА, U_ИП = 0В] и [I_C=0 мА, U_ИП = 12 В] (рис. 6).

Рабочей точкой будет являться точка «О» на пересечении нагрузочной прямой и характеристики, соответствующей заданному значению В.

I_C0= 15мА; U_СИ0 = 5,1 В;

3. Сопротивление резистора в цепи истока находим по формуле:

Ом; (21)

Малосигнальные параметры:

; (22)

Ом; (23)

; (24)

4. Коэффициент усиления по напряжению:

₍₂₅₎

Выходная мощность:

Вт; (26)

Задание 6

Электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением луча имеет длину отклоняющихся пластин L₁, расстояние между пластинами d, расстояние от экрана до ближайшего к нему края пластин L₂. Напряжение на втором аноде равно U_a2, а постоянное напряжение между отклоняющимися пластинами равно U_откл.

U_a2 = 2,5кВ, U_откл = 45 В, L₁ = 20 мм, L₂ = 170 мм, d = 9 мм. Определить:

А) Чувствительность ЭЛТ;

Б) Отклонение электронного луча на экране от оси трубки;

В) Угол отклонения луча в точке выхода его из поля пластин.

Полное отклонение пятна на экране:

; (27)

Чувствительность ЭЛТ:

; (28)

Угол отклонения луча в точке выхода его из поля пластин:

; (29)

Задание 7

Фотодиод включен последовательно с источником питания и резистором R. Обратный ток насыщения затемненного фотодиода равен I₀.

Фототок диода в фотогальваническом режиме при коротком замыкании перехода составляет I_Ф1 при потоке световой энергии Ф₁; I_Ф2 при потоке световой энергии Ф₂; I_Ф3= 0 при потоке световой энергии Ф₃ = 0.

Определить напряжение холостого хода U_хх диода для Ф₁, Ф₂, Ф₃, а также значения Ф₁ и Ф₂ (лм), считая токовую чувствительность про монохроматическом световом потоке равной S_I = 1,5∙10^-2 мкА/лм.

Рассчитать и построить семейство ВАХ идеализированного фотодиода для световых потоков Ф₁, Ф₂, Ф₃ в диапазоне напряжений U от U_хх до -10В (считать, что ток не зависит от напряжения при запертом переходе; Т=300К).

Описать принцип работы, характеристики и параметры фотодиода.

R = 40 кОм; I₀ = 2 мкА; I_Ф1 = 30 мкА; I_Ф2 = 90 мкА.

Напряжение холостого хода фотодиода для Ф₁, Ф₂, Ф₃:

В;

В; (30)

В;

Потоки световой энергии Ф₁ и Ф₂:

лм; (31)

лм;

Построим ВАХ идеализированного фотодиода для световых потоков Ф₁, Ф₂, Ф₃ в диапазоне напряжений U от U_хх до -10В (рис. 7):

Зависимость I = f(U):

; (32)

Рис. 4

Из данных характеристик видим, что при увеличении светового потока растет обратная проводимость фотодиода. Прямая проводимость не зависит от светового потока.

Список использованной литературы:

1. Транзисторы для аппаратуры широкого применения (справочник); под ред. Б.Л. Перельмана – М: Радио и связь, 1981.

2. Булычев А.Л., Лямин П.М., Тулинов Е.С. Электронные приборы. – Мн. Выш. Шк. 1999

3. Ткаченко Ф.А. Техническая электроника: Уч. пособие, Мн.: Дизайн ПРО, 2000.

4. Электронные приборы / Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Терехов В.А. Задачник по электронным приборам. – СПб.: Лань, 2003.

15