Схемы включения транзисторов

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n – переходом и двумя выводами от областей с разным типом электропроводности.

Вывод p-области – анод, n-области – катод.

По технологии изготовления их делят на точечные и плоскостные.

В точечном диоде площадь p-n – перехода не превышает 40 мкм², при этом емкость между электродами незначительна. Это позволяет использовать диоды в области очень высоких частот ( сотни МГц)

В плоскостных диодах площадь p-n – перехода составляет десятки см². Он может использоваться при больших токах, но из-за значительной емкости p-n – перехода область частот ограничена сотнями Гц.

Выпрямительные диоды

Выпрямительный диод предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное, в нем используется свойство односторонней проводимости p-n – перехода. Условное графическое обозначение на схеме.

Основные параметры выпрямительных диодов:

· I прямое среднее – это среднее за период значение прямого (выпрямленного) тока, который может длительно протекать через диод при допустимом его нагреве.

· U обратное максимальное – это максимальное допустимое обратное напряжение , которое длительно выдерживает диод без нарушения работоспособности.

U_{обр.макс.} = (0,7..0,8)U_{обр.проб.}

В зависимости от величины I_пр.ср. выпрямленные диоды подразделяются на диоды:

· малой мощности I_пр.ср.≤ 0,3A

· средней мощности 0,3A< I_пр.ср.≤ 10A

· большой мощности I_пр.ср.> 10 A

ример использования выпрямительного диода простейший выпрямитель. Он преобразует переменное напряжение в постоянное.

Стабилитроны

Стабилитирон – это попупроводниковый диод, рабочим режимом которого является режим электрического пробоя p-n– перехода. Он используется для стабилизации напряжении.

Условное графическое обозначение:

На рабочем участке ВАХ в области электрического прибоя напряжение на стабилитроне практически не зависит от тока.

Основные параметры стабилитрона:

· Uст. ном= 1..1000 В

· Iст.макс. = 50мА..2А(ограничено допустимой температурой p-n– перехода)

· Iст.мин.= 1..10мА

(ограничено нелинейностью ВАХ)

· rдиф.ст.=

· ткн (температурный коэффициент напяржения) =

Примеры использования:

Стабилитрон состоит из стабилитрона VDи баласного резистора Rб (служит дл ограничения тока через стабилитрон).

При изменении постоянного входного напряжения (при изменении напряжения сети) изменяется ток через стабилитрон на величину Iст ± ∆Iст.

Если эти изменения лежат в пределах между Iст.макс. и Iст.мин., то напряжение на стабилитроне, а значит и на нагрузке, останется неизменным.

Качество стабилизации оценивают коэффициентом стабилизации:

Для этой схемы Кст=30..50

Фотодиоды

Фотодиод – это полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности p-n– перехода. Фотодиод используется дл преобразования световой энергии в электрическую. Работа фотодиода основана на внутреннем фотоэффекте – образовании свободных носителей зарядов электронов и дырок под действием света.

Условное обозначение фотодиода:

Вольт-амперная характеристика фотодиода:

Ф — световой потом [лм]

S — интегральная чувствительность фотодиода [мА/лм]

Фотодиод может работать в режимах:

· фотогенератора

· фотопреобразователя

1.Режим фотогенератора (фото ЭДС)

Работает без внешнего источника питании. Под действием света между p-n– областями возникает разность потенциалов – так называемое фото ЭДС/

Если подключить нагрузку, то появится ток.

Светодиоды

Светодиоды- полупроводниковые диоды преобразующие электрическую энергию в энергию светового излучения(не теплового, люминесцентного)
Условное обозначение:

Принцип действия основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей зарядов электронов и дырок в области p-n перехода, к которому приложено прямое напряжение. Длинна волны (или цвета излучаемых колебаний) определяется материалом полупроводника. Светодиоды изготовлены из соединений галлия позволяют получить красное, желтое и зеленое излучения.
Важнейшей характеристикой светодиодов является свечение (В). Измеряется [ ] при максимально допустимом значении прямого тока.
Различают точечные и знаковые светодиоды.
Знаковые светодиоды бывают сегментные и матричные. Наиболее распространены семисегментные знаковые светодиоды.

(все цифры и 12 букв Русского алфавита)

Для полной алфавитно-цифровой индикации используют матричные светодиоды.

5*7 (для отображения всей информации)

7. Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор- полупроводниковый прибор, с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя выводами, который пригоден для усиления мощности.

Ток в биполярном транзисторе обусловлен движением носителей обоих знаков электронов и дырок. Транзистор состоит из 3 областей с чередующимся типом электропроводности.
Возможны два варианта чередования и два типа транзисторов.

Условное обозначение транзисторов:

Эмиттер обозначается стрелкой, которая показывает направление токов в ветвях транзистора. К эмиттерному переходу должно быть приложено прямое напряжение, а к коллекторному переходу – обратное.

Принцип работы:

Если на эмиттерном переходе нет напряжения ( ), то ток эмиттера ( ) тоже равен нулю. И через транзисторный и через коллекторный переходы протекает только неуправляемый обратный ток, который очень мал (транзистор закрыт).
Если на эмиттерном переходе подать прямое напряжение ( ), то создается поток носителей заряда, из эмиттера через базу в коллектор, во всех цепях транзистора возникают токи, которые связаны соотношением

= т.к.

Ток эмиттера как прямой ток p-n перехода изменяется в больших пределах даже при незначительных изменениях напряжения на эмиттерном переходе и вызывает, соответственно, больше изменения тока коллектора, на этом основаны усилительные свойства транзистора как управляемого электронного прибора.

Схемы включения транзисторов

В усилителях один из электродов транзистора является входным, второй выходным, а третий является общим для входной и выходной цепи. В зависимости от того какой электрод является общим различают 3 схемы включения транзистора:

ü с общей базой (ОБ)

ü с общим эмиттером (ОЭ)

ü с общим коллектором (ОК)

Во входную цепь включен источник слабых электрических сигналов, а в выходную цепь нагрузка, на которой надо получить усиленный сигналом.

Изобразим эти схемы включения пологая, что сопротивление источников постоянного напряжения (источников питания) равно нулю. Такие схемы называются схемами для переменных составляющих или для сигнала (схемы замещения).

Наиболее распространенной схемой является ОЭ, оная обладает наибольшим усилением по мощности. В схеме с ОБ коэффициент усиления тока ( ) < 1, а в схеме с ОК коэффициент усиления напряжения ( ) < 1.
Коэффициент усиления по мощности =

В ОЭ ( ) > 1, ( ) > 1.

Схемы с ОК используют в усилителях конденсаторных микрофонов.

Статические вольтамперные характеристики транзистора

включенного по схеме с общим эмиттером.

Характеристики снимаются без источника сигнала и без нагрузки, включены только источники постоянного напряжения (или источники питания).

Терморезисторы

1) Термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры.

2) Позистор, сопротивление которого растет с ростом температуры.

Основным параметром является температурный коэффициент сопротивления (ТКС), он показывает относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 градус.

Свойством вентильности терморезисторы не обладают. Применяются в системах автоматического регулирования и измерении температуры.

Фоторезисторы

Отличие от терморезистора – наличие стеклянного окна для доступа света.

Фоторезистор включается в цепь последовательно с источником питания.

При отсутствии освещения через резистор протекает темновой ток ( ):

, - сопротивление неосвещенного фоторезистора.

При наличии освещенности протекает световой ток ( ):

, - сопротивление освещенного фоторезистора.

<<

- фототок

Основные характеристики:

1) ВАХ

Характеристики линейные