Сравнение свойств сигналов транзистора и тиристора

12.1. Цель работы.

12.1.1. Изучить принцип действия транзисторов и тиристоров.

12.2. Основные теоретические действия.

Биполярным транзистором называют полупроводниковый прибор с

двумя р-n переходами и тремя выводами, обеспечивающий усиление

мощности электрических сигналов.

Основой транзистора является кристалл полупроводника, в котором создано два р-n перехода (рис. 12.1.).

Рис. 12.1.

Для нормальной работы между выводами транзистора должны быть

включены источники питания. Их можно включить таким образом, чтобы оба перехода оказались под обратным напряжением. Этот режим работы транзистора называют отсечкой. Все токи транзистора практически равны нулю. Если все переходы включить на прямое напряжение, то такой режим работы транзистора называют насыщением. Транзистор работает в активном режиме, если эмиттерный переход находится под прямым напряжением, (открыт) а коллекторный переход под обратным напряжением (закрыт).

На рис. 12.2. показана схема включения транзистора в актив-

ном режиме.

Рис. 12.2.

Для транзистора справедливо уравнение:

Iэ = Iк + Iб.

Данная схема (с общей базой) не дает усиления по току, но дает усиление по напряжению и по мощности.

Схема с общим эмиттером (рис. 12.3.) дает усиление по току, мощности и по напряжению.

Рис. 12.3.

Тиристором называется полупроводниковый прибор с тремя и более n-p переходами, который может находится в одном из двух устойчивых состояний: в состоянии низкой проводимости (закрыт) или в состоянии высокой проводимости (открыт).

Тиристоры можно считать аналогом электрических контактов,

которые могут быть замкнуты или разомкнуты. Маломощные тиристоры

применяют в релейных схемах и коммутирующих устройствах. Мощные

тиристоры применяют при создании управляемых выпрямителей, инверторов и различных преобразователей. У трехэлектродных тиристоров

имеется вывод, называемый управляющим. Управляющий электрод подключают к источнику, который создает ток управления. При отсутствии тока управления работа тиристора ничем не отличается от работы диодного динистора. При Iупр. = 0 переключение тиристора из закрытого состояния в открытое происходит при меньшем анодном напряжении. Таким образом, работой тиристора можно управлять, воздействуя на объемные заряды в базах. Зависимость напряжения включения от тока управления Uвкл. от тока управления Iупр. называют характеристикой управления тиристора (рис. 2.4.)

Рис. 12.4.

12.3. План работы.

12.3.1. Собрать схему рис. 12.5. Последовательно увеличивай-

те входной потенциал, наблюдая при этом за изменением потенциала

на выходе.

12.3.2. Определите взаимосвязь выходного и входного сигналов.

12.3.3. Аналогично заданиям 12.3.1.и 12.3.2 определить свойства схемы рис. 12.6. Включение тиристора производите размыканием цепи.

12.3.4. Сравните результаты выполнения пунктов 12.3.1...

12.3.3.

12.3.5. Разработайте схему, в которой при достижении контролируемой величиной предельного значения загорается лампа, причем

лампа не должна гаснуть сама, когда контролируемая величина уменьшилась.

Рис. 12.5.

Рис. 12.6.

13. Лабораторная работа N13

ОПТОПАРА

13.1. Цель работы.

13.1.1. Изучить принцип действия оптопары и ее применение в

схемах автоматики.

13.2. Основные теоретические сведения.

Оптропара это система совместно работающих источника света и приемника света. Источниками света могут быть лампы накаливания, светодиоды видимого и инфракрасного излучения. В качестве фотоприемников используют фотодиоды, тиристоры, фототранзисторы, фотосопротивления.

Оптопары используют в устройствах гальванической развязки, в устройствах сигнализации, в системах дистанционного управления, в системах регулирования освещенности и многих других.

Оптопару помещенную в один корпус называют оптроном. Основное применение оптрона – гальваническая развязка. Важнейшими характеристиками этого устройства являются сопротивление изоляции (10¹²...10¹⁴ Ом) и напряжение пробоя – от десятков до нескольких тысяч Вольт.

При проектировании оптопар и оптронов спектральный состав источника излучения и спектральные свойства приемника стремятся согласовать так, чтобы максимум чувствительности фотоприемника соответствовал диапазону длин волн с наибольшей интенсивностью излучения источника.

Входные и выходные характеристики оптопар зависят от используемых в них источников и приемников излучения.

Важным для оптопар является передаточная характеристика.

Для фоторезисторных оптопар они определяются отношением теплового сопротивления к световому Rт/Cсв, для фотодиодных и фототранзисторных – коэффициентом передачи тока

Ki = iвых/iвх,

а для фототиристорных минимальным входным током обеспечивающим спрямление характеристики.

Инерционность оптопар характеризуется временем включения tвкл и выключения tвыкл в импульсном режиме работы и граничной частотой tгр.

Наиболее быстродействующим являются диодные оптопары, наиболее медленными – фоторезисторные оптопары.

13.3. План работы.

13.3.1. Исследовать в работе оптопару как гальваническую развязку (рис. 13.1.).

Для этого разработайте систему, в которой электродвигатель включается при достижении предельной температуры. При этом должна отсутствовать электрическая связь между объектом управления (электродвигатель) и измерительным устройством. При разработке используйте транзисторы VT1 - для включения лампы, VT2 - для включения двигателя, компараторы CA1 и СА2, фоторезисторы.

Рис. 13.2.

14. Лабораторная работа N14