Использование полупроводниковых приборов в устройствах РЛВ

Для преподавателя:

Наряду с вакуумными электронными приборами полупроводнико­вые приборы все более широко используются в радиолокационной ап­паратуре для преобразования переменного тока в постоянный (детекти­рования), генерирования высокочастотных колебаний, усиления им­пульсных сигналов, стабилизации питающих напряжений, коммутации цепей и т.д.

Полупроводниковые приборы по своему назначению и способам включения в радиосхемы во многом аналогичны электронным лампам. Полупроводниковые диоды в радиосхемах могут быть включены как в прямом, так и обратном направлении, в зависимости от того, какой полярности необходимо получить временное направление.

Расмотрим основные схемы включения транзисторов. Так как транзистор имеет 3 вывода (электрода), то при включении его в схему в качестве четырехполюсника, один из выводов становится общим для входной и выходной цепи, как правило он заземляется.

В зависимости от того, какой из трех электродов является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включе­ния транзистора:

- схема с общей базой (ОБ);

- схема с общим эмиттером (ОЭ);

- схема с общим коллектором (ОК) (рис. 2.10)

Основными параметрами схем включения транзисторов являются:

- коэффициент усиления по току Кi = Im.вых/ Im.вх.

- коэффициент усиления по напряжению Кi = Um.вых/ Um.вх.

- коэффициент усиления по мощности Кp = Pвых/ Pвх = Ki Ku.

- входное сопротивление Rвх;

- выходное сопротивление Rвых;

- фаза выходного сигнала по отношению ко входному сигналу.

Каждая из этих схем имеет входную цепь, куда подается сиг­нал для преобразования и выходную цепь, откуда снимается преоб­разованный сигнал.

Принцип действия и усилительные свойства транзистора не зависят от схемы включения, но каждая из них имеет свои преиму­щества и недостатки.

Схема с ОБ имеет малое входное и большое выходное сопротивления, коэффициент усиления по току ( 0,98). Эта схема обладает наилучшими частотными свой­ствами и малым искажением усиливаемых сигналов.

Исходя из этого, включение транзистора с ОБ применяется в схемах генераторов и усилителей высокой и промежу­точной частот.

Схема с ОЭ имеет входное сопротивление примерно на порядок больше, чем схема с ОБ, достаточно большое выходное сопротивление и коэффициент усиления по току

Поэтому эта схема применяется, когда необходимо получить наибольшее усиление по мощности. Она используется в усилителях промежуточной и низкой частоты, в видеоусилителях.

Схема с ОК имеет большое входное и малое выходное сопротивление. Используется в качестве согласующего устройства для получения большого входного сопротивления и для согласования конечного каскада с низкоомной нагрузкой.

Различные схемы включения позволяют наиболее эффективно использовать свойства транзисторов и обеспечивают межкаскадное согласование в сложных транзисторных схемах.

В схемах включения транзисторов может использоваться параллельное или последовательное включение транзисторов. В тех случаях, когда напряжение источника питания превышает предельное для транзистора значение напряжения, применяют последовательное включение транзисторов.

В тех случаях, когда необходимо получить в нагрузке больший ток, чем допускают наиболее мощные транзисторы, применяют па­раллельные включение их. Система обозначений полупроводниковых приборов по мере их совершенствования изменялась несколько раз (до 1964г., с 1964 по 1973 гг., 1973 г.).

Начиная с 1973 г. вновь разрабатываемым приборам присваива­ются обозначения в соответствии с ГОСТ 10862-72, которые состоят из четырех элементов.

Первый элемент - буква или цифра обозначает материал:

Г или I - германий или его соединения;

К или 2 - кремний или его соединения;

А или 3 - соединения галлия.

Второй элемент - буква, указывающая класс прибора:

Т - транзисторы биполярные;

П - транзисторы полевые;

Д - диоды;

Ц - выпрямительные столбы и блоки;

А - диоды СВЧ;

В - варикапы;

Н - тиристоры диодные;

С - стабилитроны и т.д.

Третий элемент - число, указывающее назначение и качествен­ные свойства приборов, а также порядковый номер разработки.

Четвертый элемент - буква, указывающая разновидность типа из данной группы приборов (деление на параметрические группы).

Основные преимущества полупроводниковых приборов по срав­нению с электронными лампами заключаются в следующем:

1. Большой срок службы и высокая надежность. Срок службы ламп составляет 1000-6000 часов, ПП приборы - 100000 часов и более, выдерживают значительные тряски и вибрации и поэтому яв­ляются более надежными.

2. Малые размеры и вес. Объем составляет доли см³, а вес -до 1 г.

3. «Экономичность расхода питания. Отсутствие цепей накала, низкие напряжения и малые токи умень­шают потребляемую мощность в десятки раз по сравнению с лампой.

4. Почти мгновенную готовность к действию (нет накала).

Недостатки:

- более низкий диапазон усиливаемых частот (десятки МГц);

- ограниченный предел рабочих температур (Т = - 50°-60° С);

- малая входная мощность (сотни ватт);

- большой разброс параметров (зависимость их от температуры)

В настоящее время создаются новые типы полупроводниковых приборов, позволяющих значительно преодолеть перечисленные недостатки. Эти приборы найдут широкое применение и расширят воз­можности использования их в радиолокационной аппаратуре.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

Задание на самоподготовку:

- Лабец К.С. Электронные приборы. Издание КВИРТУ, вып. 1971, с. 381-413, 203-237, 246-248, 275-280.

- Учебник младшего специалиста РТВ. Ч.1, Основы электротехники и радиолокации. Воениздат, 1980, с. 131-134, 139-148.

- Написать реферат по принципу действия и применению полупроводниковых приборов.

Окончание занятия;

Руководитель занятия: