Материал: конспект электротехника

Диодные выпрямители (используются для преобразования переменного тока в постоянный), диодные детекторы (в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов), диодная защита (применяются для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.), диодные переключатели (для коммутации высокочастотных сигналов).

9 .4 Транзисторы. Устройство. Принцип действия. Параметры транзисторов. Обозначения в схемах. Применение.

Транзисторы (Т) – полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

Биполярный транзистор (БТ) – представляет собой трехслойную структуру. В зависимости от способа чередования слоев БТ называются транзисторами типа p-n-p или типа n-p-n

Транзистор называется биполярным, если физические процессы в нем связаны с движением носителей обоих знаков (свободных электронов и дырок).

В биполярном транзисторе средний слой называется базой (Б), один крайний слой – коллектором (К), а другой крайний слой – эмиттером (Э). Каждый слой имеет свой вывод, с помощью которых биполярный транзистор подключается в цепь.

Структура и условное обозначение одного из видов полевых транзисторов показана на рисунке. У полевых транзисторов так же, как и у биполярных – три электрода, называемые истоком, стоком и затвором.

Истоком (И) называется электрод, из которого в центральную область ПТ (канал) входят основные носители заряда n или p -типов.

Сток (С) – электрод, через который основные носители уходят из канала.

Затвор (З) – электрод, управляющий потоком носителей заряда.

Поскольку в полевом транзисторе ток определяется движением носителей только одного знака p или n -типов, эти транзисторы называют также униполярными.

Транзисторы используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, в качестве активных (усилительных) элементов в усилительных и переключательных каскадах. Реле и тиристоры имеют больший коэффициент усиления мощности, чем транзисторы, но работают только в ключевом (переключательном) режиме.

Обозначение транзисторов разных типов. Условные обозначения: Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база; З — затвор, И — исток, С — сток.

Транзисторы применяются

9.5 Выпрямители. Схема однополупериодного выпрямления однофазного переменного тока.

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.^[1][2]

Большинство выпрямителей создаёт не постоянные, а пульсирующие однонаправленные напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которых применяют фильтры.

Выпрямители могут быть классифицированы по ряду признаков:

1 по схеме выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.

2 По типу выпрямительного элемента – ламповые(кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.

3 По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.

4 По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

Однополупериодный выпрямитель.

Принципиальная схема

U1,2 - Напряжение на первичной, вторичной обмотке трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.

9.6 Тиристоры. Устройство. Принцип действия. Вольт-амперная характеристика. Применение.

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости (тиристор заперт) и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Устройство представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою – катодом.

Вольтамперная характеристика

- между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.

- в точке 1 происходит включение тиристора.

- между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

- участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).

- в точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток I_h.

- участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.

- участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Применение:

-электронные ключи;

-управляемые выпрямители;

-преобразователи (инверторы);

-регуляторы мощности (триммеры);

-конденсаторное зажигание.

9.7 Оптоэлектронные элементы. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы.

К полупроводниковым приборам относятся:

Интегральные схемы (микросхемы)

Полупроводниковые диоды (в том числе варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки),

Биполярные транзисторы (в том числе и гетеропереходные),

Тиристоры, фототиристоры,

Полевые транзисторы,

Приборы с зарядовой связью,

Полупроводниковые СВЧ-приборы (диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды),

Оптоэлектронные приборы (фоторезисторы, фотодиоды, солнечные элементы, детекторы ядерных излучений, светодиоды, полупроводниковые лазеры, электролюминесцентные излучатели).

Терморезисторы, датчики Холла

Оптоэлектронный полупроводниковый прибор — полупроводниковый прибор, действие которого основано на использовании явлений излучения, передачи или поглощения в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях спектра.

Светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с одним переходом, в котором происходит преобразование электрической энергии в энергию светового излучения. Прибор предназначен для использования в устройствах визуального представления информации.

Оптопара — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, который состоит из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, обеспечивающая электрическую изоляцию между входом и выходом.

9.8 Электронные генераторы.

Электронный генератор – это устройство, преобразовывающее энергию источника питания в энергию электрических колебаний заданной частоты и формы. По способу возбуждения колебаний различают генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением. По форме колебаний различают генераторы гармонических колебаний и  импульсные генераторы треугольных, трапецеидальных, пилообразных и др.

Генераторы бывают:

§ низкочастотные (НЧ) - до 100 кГц

§ высокочастотные (ВЧ) - от 0,1 до 100 МГц

Выходное напряжение генератора может быть синусоидальным, прямоугольным или пилообразным в зависимости от типа генератора.

            Когда колебательный контур возбуждается внешним источником постоянного тока, в нем возникают колебания. Эти колебания являются затухающими, поскольку активное сопротивление колебательного контура поглощает энергию тока. Для поддержания колебаний в колебательном контуре поглощенную энергию необходимо восполнить. Это осуществляется с помощью положительной обратной связи.

            Положительная обратная связь – это подача в колебательный контур части выходного сигнала для поддержки колебаний. Сигнал обратной связи должен совпадать по фазе с сигналом в колебательном контуре.

            На рис.3.1 изображена функциональная схема генератора.

Рис.3.1. Функциональная схема генератора.

Генератор можно разбить на 3 части. Частотозадающей цепью генератора обычно является LC колебательный контур. Усилитель увеличивает амплитуду выходного сигнала колебательного контура. Цепь обратной связи подает необходимое количество энергии в колебательный контур для поддержания колебаний. Таким образом, генератор – это схема с ОС (обратной связью), которая использует постоянный ток для получения переменного тока.