Диоди ценерови диоди и тиристори

Дисциплина "Електротехника и електроника"

Раздел 3: Основи на електроника, електрически измервания

ЕЛЕМЕНТАРЕН BASE на електронни устройства

Целта на дейността: За проучване на целите, принципът на работа и ток напрежение характеристики на полупроводникови устройства: диоди, ценерови диоди, тиристори и транзистори и оптоелектронни устройства

OPREDELENIE.Elektronnymi е устройство, в което да конвертирате електрически сигнали и се осъществява чрез електронни елементи - полупроводникови устройства, които включват диоди, ценерови диоди, тиристори, транзистори и оптоелектронни устройства, базирани на тях.

Полупроводници се използват в системи за автоматизация, контрол, сигнализация и защита, както и системи за управление на електрически устройства. В допълнение, в основата си за създаване на статични електрически преобразуватели: токоизправители, инвертори, преобразуватели и честотни преобразуватели.

ОПРЕДЕЛЯНЕ. Poluprovodnikaminazyvayut субстанция, имаща електрическо съпротивление в. и задържане в междинно положение между проводимостта на метали и изолатори.

Диодите са двуслойна структура, която е оформена в един чип. Един слой има проводимост на р - тип и други N - tipa.Eti слоеве, разделени от слой, в който пространството заряд се концентрира положително и отрицателно зареден фиксиран йон (ris.13.1, квадрант II), които са образувани от атомите губи електрон. Понякога кръстовище PN се нарича PN кръстопът, където дупките са положителен заряд.

Това е важно. Полупроводникови устройства са електронен diody- един р - п - възел и два терминала, наречени анода (А) и катода (K) (ris.13.1). Определени диоди в електрически вериги: VD.

Смята се, че диод, свързан в посока напред, когато анодът е свързан към положителен потенциал и с отрицателен потенциал към катода на източник на ток, т.е. ако такава връзка се отваря диод потенциал и проводимост на р-п се увеличава. Това съответства на клона на волт-амперна характеристика (I-V) в квадрант I (фигура 9.1). В посока напред през диод минава голям ток Ilim. Чрез свързване на диод в обратна посока (положителен потенциал на катода и анода е отрицателен) текущата Iobr. малък, изчислена в микроампера. Това съответства на клона в квадрант III (фигура 9.1). В този случай, диод е затворен и проводимост е почти нула.

По този начин, диоди показват еднопосочно проводимост - ток се предава само в една посока.

В посока напред към диода се нанася малко напрежение Ubr. обратно напрежение през диод е обикновено равна на източника на захранващо напрежение. Въпреки това, ако обратната напрежение Uobr. приложен към диод надвиши определена стойност, наречена разпределението на напрежението Uprob. електрическа повреда настъпва, характеризиращ се с рязко увеличение на обратен ток, с малка промяна в обратна напрежение.

Номиналните стойности на основните параметри на диоди, които се съдържат в наръчници. Те включват:

Максимална напред текущата Iprmax - най-големият ток, който може да премине по дълго диод, без да я уврежда;

Максималната обратно напрежение Uobrmax - максималната стойност на напрежение, което диод може да издържи дълго време без повреда в затворено състояние.

В момента има голямо разнообразие от дизайни и параметри на диоди. В зависимост от използвания материал, те са германий и силиций. На диоди, използвани в схеми токоизправител (преобразува променливия ток в постоянен ток), и се използват в електрически вериги като ограничители на електрически сигнали.

Мощност токоизправител диоди са разделени на ниска мощност (постоянен ток А до 0.3), средно (ток 0,3 до 10 A) и с висока мощност (ток от 10 А до 1000 А и по-висока).

Ценерови диоди. При ниски напрежения, на електрическа енергия разбивка диод превъзхожда в CVC обратна връзка клон (квадрант III Фигура 9.1) е малък, така че е възможно дългосрочна работа на устройството. Този режим се използва в ценерови. CVC работна част ценерови част се намира в квадрант III. В квадрант I ценерови диоди работи както обикновено.

В електрически вериги ценерови писмо наименование е същата като тази на диода: VD. Въпреки това, няколко различни графичен символ (фигура 9.2).

Тиристори. Полупроводникови елементи, характеризиращи

висока стойност на регулиране на усилването ток (1000), както и високи стойности на операционни токове и напрежения, които се наричат тиристори. Те са широко използвани в автоматичните и регулиращи устройства.

Тиристори - полупроводникови прибори с три преходи р-п-р-п. който има две стабилни състояния: отворен или затворен. Понякога те казват, тиристори контролирани диоди (изправители). В писмото се определят в диаграмите за окабеляване: VS. Устройството има три игли (фигура 9.3), съответстващи на анод и катод А К контрол електрод RE.

В тиристор, като диод има едностранна проводимост. За електрически вериги AC специално устройство, предназначено симетричен тиристор (триак), които могат да бъдат в състояние провеждане в двете посоки (т.е. независимо от полярността на напрежението прилага към него).

ТОЗИ VAZhNO.Esli тиристор свързан в посока напред (анода "+" и катода "-") и не се свързва система SU контрол (фигура 9.3), на тиристор не се отваря. За да отворите, е необходимо от системата за управление на файлове CS управляващия сигнал за с полярността, както е показано на фигура 9.3. Характеристика на тиристор е, че след отстраняването на управляващия сигнал, ако се прилага к anadim катод и напрежението, той ще остане отворена. Off тиристор по два начина: първо, чрез прекъсване на потока на анод ток IA; второ, намаляване на напрежението UAK до нула или отрицателна стойност.

Така контрол тиристорен верига изпълнява само една функция - за превключване на устройството.

IV характеристика на тиристор, за различни стойности на контрол ток Iy. е показан на Фигура 9.4. Когато обратно напрежение в тази характеристика на тиристор е същата като тази на диода. Както се вижда от контрол на промените текущата стойност IVC Iy води единствено до промяна в откриването на тиристорен напрежение.

Оценки са дадени в наръчници тиристор, основните параметри са: максималната стойност на тока напред; Максималната обратно напрежение; пусковия ток контролна стойност (най-ниската стойност на контролната ток при което тиристор е отворен); директно превключване напрежение (напрежение, при която отворът за тиристорни); време и на разстояние от време.

Биполярни транзистори. Биполярни транзистори имат трислойна структура с р-п-р или п-р-п възли. Те имат три изхода (три електрода) за свързване към външна верига, най-външния слой се нарича емитер (Е), колектор (С), и между тях е разположен на основата (В) (ris.9.5). Букви транзистори: VT. В структурата на трислойна има две електрон-дупка преход: емитер - прехода между излъчвателя и основата и колектора - прехода между колектора и базата. Наличието в структурата на двата вида транзистори доведе полярности и терминът "двуполюсния".

В момента, биполярни транзистори са най-често срещаният тип на транзистори, така че те често са наричани просто като транзистори, като се пропуска думата "биполярно".

С транзистори, текущ контрол се извършва и амплификацията на сигнали в схеми полупроводникови електроника, т.е. те могат да работят в ключов режим (като тиристори), а в режим на усилване.

За разлика от Е. VAZHNO.V тиристори транзистори са видими само когато контролната електрод е контролен сигнал след отстраняване на транзистори са затворени.

За колектор и емитер връзки (чрез захранващи електроди) протича ток IK. е необходимо за съответния тип транзистор, р-п-р или п-р-п. в съответствие с потенциала на електродите, както е показано в ris.9.5.

ТОЗИ VAZHNO.V обща електрод в зависимост от входните и изходните вериги може да включва три транзистори средства (ris.9.6) на общ емитер (се получава най-високата печалба); разположени в обща основа (най-голяма стабилност при работа); схема с общ колектор (има висока входно съпротивление и ниска мощност).

Ако на входа (емитер - база) се подава с входно напрежение ЕГН на (ris.9.6), след това се променя течения IB и IK. С резистор натоварване RH се отстранява и изходния сигнал Vout се доставя по-нататъшното му използване. RH = 0 Когато Премахване статични характеристики - BAX транзистори.

CVC транзистор е показано на ris.9.7. Както се вижда от ris.13.7 и че характеристика на веригата за захранване (изходен характеристика) на транзистора зависи от контрол ток - база ток IB. необходимо да се промени системата за контрол доставка на напрежение за промяна на големината на база ток МЗ (SU).

Основните параметри на транзистора са: максимална мощност, за да колекционер кръстовище RKmax; IKmax максимален ток на колектора; максимално допустимата колектор напрежение - UKEmax излъчвател.

От CVC, например, един транзистор, включени в схема с общ емитер (ris.9.6 б), можем да намерим изход импеданс (около 20¸50 ома)

входно съпротивление (около 1¸5 ома)

и текущата печалба

Колкото по-усилването на входа, по-високата б.

Това е важно. Течения в транзистор силно зависи от температурата на околната среда, който е общ недостатък на полупроводникови устройства.

Използването на биполярни транзистори в някои случаи трудно, тъй като тези устройства са контролирани от ток, т.е. консумира значителна мощност от входната верига. Тези недостатъци са лишени полевите транзистори.

Това е важно. Полеви tranzistory- полупроводникови устройства, които почти не консумират ток от входния верига (веригата за управление) на. тези устройства се контролира от електрическо поле. Регламент на текущите стойности се извършва напречно магнитно поле, а не ток, в биполярните транзистори.

Електродите на FET използва за свързване към електрическата мрежа, наречена изтичане (С) и източник (S) и контролен електрод се нарича порта (G) (ris.9.8, б).

Принципът на работа на FET с р-тип канал (ris.9.8. А). На ris.9.8, даден на семейството на изходните характеристики на БНТ, и неговата блок схема ris.9.9.

Когато управляващо напрежение UZI = 0 и източник на напрежение, свързан между изтичане и източник USI ток протича през канала, което зависи от съпротивлението на канала. USI напрежение предизвиква обратна пристрастия р-п преход между канал р - тип и п - слой, с най-висока обратната напрежението в прехода на р-п съществува в региона в непосредствена близост до изтичане и източник до р-п възел е в равновесие.

С увеличаване на напрежението USI площ от електрическата двуслоен р-н кръстовището, мобилни носители на заряд изчерпване, ще се разшири. Особено силно разширение на прехода се появява в близост до канала, когато повече обратно напрежение през възел. Разширяване на р-п преход води до стесняване на проводим ток на канал транзистор, и повишава устойчивостта на канала.

Когато определен напрежение USI граница р-н преход блокировка и нарастват с повишаване на IC USI ток престане.

По този начин, чрез увеличаване на напрежението Узи. Можете да намалите ток IC.

За разлика от биполярни транзистори, полеви транзистор се контролират от напрежение чрез порта верига и отнема само малък топлинен ток Ih р-п възел, който е под действието на обратно напрежение.

OPREDELENIE.Poluprovodnikovy устройство, чиято устойчивост зависи от светлината, наречен Фоторезистор (ris.9.10, а). Действие фоторезисти въз основа на вътрешния фотоелектричния ефект (генериране на двойка "електрон - дупка" в осветената полупроводников материал).

Силата на фотоклетка ток е право пропорционална на приложеното напрежение и експозиция на светлина. При липса на околната светлина преминава през устройството малък ток генерира свободни носители. Когато възниква светлинния поток на светлина ток. Разликата между тези две течения нарича фототок. Устойчивост фоторезисти е в диапазона от 10 Kohm 1 MOhm.

Фотодиоди (ris.9.10, б) имат структурата на конвенционален диод. Светлина, обикновено само един регион (р или п).

Когато осветени фотодиодни дупки генерирани п - област, те преминават в р регион. Ако не се свържете с фотодиод и източник на ток за облъчване с оглед на неговата р - н. След това той генерира допълнителни превозвачи такса. И ако фотодиода е свързан с натоварването, на ток ще тече през него. В този случай, фотодиод е източник на електромагнитни полета (photoelectromotive сила). Такава р - п възел се нарича фотоклетка. При свързване на слънчеви клетки към друг се получава фотоелектричния (слънчеви батерии).

Фототранзистори (ris.9.10, в) имат два изхода от емитер и колектора. При облъчване със светлина база идва откриването на транзистора. Чувствителният фототранзистор фотодиод като притежава свойствата на усилвателя.

В зависимост от полупроводников материал е радиация в различни диапазони на инфрачервена и видима светлина.

Това е важно. Оптрони е устройствата полупроводникови, които комбинират в общ корпус на излъчващи светлина и фотодетектор устройства. Връзката между тях е само светлинния поток.

Основното предимство е липсата на оптрони електрическа комуникация между контролната верига и контролирани.

В зависимост от вида на използвания инструмент оптрони са различни: диод (ris.9.11 а), транзистор (ris.9.11 б) тиристор (ris.9.11 в).