Импульстік диодтар
Импульстік (уақыт
бойынша жылдам өзгеретін) сигналдармен
жұмыс істеуге арналған. Импульстік диодтарда
ауыстырып-қосудың жоғары жылдамдығына
p-n ауысудың ауданын азайтумен қол жеткізуге
болады. Бұл кезде сәйкесінше диодтың
сиымдылығы да азаяды.Мұндай схемаларда
диод электрлік кілттің ролін атқарады.
Электр кілтінің екі түрлі жағдайы болады:
1. тұйықталған. Rvd =0
2. ажыратылған. Rvd= ∞
Берілген кернеудің
бағытына қарай диодтар да осындай жағдайларға
ие бола алады.
Импульстік диодтардың
негізгі сипаттамалары да түзеткіш диодтардыкіне
ұқсайды. Сонымен қатар, ауыстырып-қосудың
жылдамдығын ескеретін басқа да спецификалық
сипаттамалаыр болады.
Шоттки диодтарында
ауысу аймағы металл-жартылайөткізгіш
шекарасында іске асырылған. Оны жоғары
кедергілі жартылайөткізгішке (мысалы
n-типті) тозаңдату әдісімен металл қондыру
арқылы жүзеге асырады. Металл-жартылайөткізгіш
шекарасында негізгі заряд тасмалдаушыларға
кедейленген аймақ пайда болады. Оның
ВАС-ы симметриялы емес болады (15 сурет).
15 сурет – Шоттки
диодының ВАС-ы
Шоттки диодтары ауыстырып-қосуда
жоғары жылдамдыққа ие.
Бұл кері ығысқан p-n
ауысу негізігндегі электрлік өзгергіш
сиымдылық. Варикап сиымдылығы берілген
кері бағыттағы кернеуге тәуелді конденсатор
ретінде қолданылады.
мұндағы С0 – нөлдік кернеудегі
сиымдылық, U – сиымдылықтағы кернеу, φк – контактілік потенциалдар
айырымы, ν – 1/2 немесе 1/3-ге тең шама (дайындау
тәсіліне байланысты).
Варикаптың негізгі
праметрлері:
1) Белгілі бір
кері кернеудегі сиымдылық (Св ,U=5 В);
2) Түйісу коэффициенті:
Кж = Св max/Cв min. (5 – 8);
3) Сиымдықытың температуралық
коэффициенті СТК= (ΔC/СΔT)*100%;
4) Пайдалылығы Q=Xвк/rш; мұндағы
Хвк – варикаптың реактив
кедергісі, rш- актив шығын
кедергісі.
3.7 Стабилитрондар
және стабисторлар
Кернеуді тұрақтандыруға
арналған p-n ауысу негізіндегі приборлар.
Стабилитрон – ВАС-ында кернеудің өтіп
жатқан ток күшіне тәуелсіз учаскесі бар
жартылайөткізгіштік прибор. Мұндай участок
стабилитрон ВАС-ының кері тармағында
болады және ол диодтың электрлік тесілуінің
нәтижесі.
Негізгі параметрлері:
1. Uтұрақ.номин.;
2. ΔUтұрақ.- тұрақталу
кернеуі мәнінің ауытқуы;
3. Jтұрақ.номин.;
4. Jтұрақ.min;
5. Jтұрақ.max.;
6. Стабилитронның
жұмыс учаскесіндегі дифференциалдық
кедергісі Rg=(ΔU/ΔJ)/J=Jтұрақ.номин.
7. Кернеудің температуралық
коэффициенті (КТК).
Стабистор – кернеуді
тұрақтандыруға арналған және тура бағытта
жылжытылған диод.
Стабистордың басқа
параметрлері стабилитрондыкімен ұқсас.
Әдетте стабистрлар үшін Uтұрақ.ном<
3,2 В. Олар 3,2 В-тан төмен тұрақты кернеу
алу үшін падаланылады.
Туннельдік
диодтар
Күшті леширленген
p-n аймақтың шекарасында туннельдік эффект
байқалады. Ол диод ВАС-ының тура тармағында
кедергісі теріс (нөлден кем) участоктың
бар болуымен байқалады. Мұндай диодтардың
кері тармағы жоқтың қасы, яғни кері кернеудің
аз ғана мәнінде туннельдік тесілу байқалады
да кері ток бірден күшейеді. Кедергісі
теріс участке туннельдік диодтарды электр
сигналдарын генерациялауға және оларды
күшейтуге қолдануға мүмкіндік береді.
Кері диодтар туннельдік
диодтардың бір түрі. Ондағы қоспалардың
концентрациясы туннельдік диодтағыдан
біраз төмен болады. Соның нәтижесінде
оның ВАС-ында кедергісі теріс учаске
болмайды.
Мұндай диодтардың
кері тармағы туннельдік тесілу әсерінен
электр тогын өткізетін болады. Кері диодтар
амплитудалары шамалы 0,3 В-қа дейінгі айнымалы
сигналдарды түзетуге қолданылады.
3.10 Жартылайөткізгіштік
диодтарды маркалау
Таңбалама алты элементтен
тұрады:
К Д 2 1 7 А немесе К С
1 9 1 Е
1 2 3 4
5 6 1 2 3 4 5 6
1 – Диодтың қандай
материал түрінен жасалғанын
көрсететін әріп немесе сан:
1 немесе Г – Ge
(германий),
2 немесе К – Si
(кремний),
3 немесе А – GeAs.
2 – оның атқару
тағайындалуына байланысты диодтың
түрін көрсететін әріп:
Д – диод,
С – стабилитрон, стабистор,
В – варикап,
И – туннельдік диод.
3,4,5 – диодтың
тағайындалуын және электрлік
қасиетін көрсететін сандар.
6 – параметрлік
топтар бойынша диодтардың бөлінуін
көрсететін әріп.
4 ДӘРІС «RC-ТІЗБЕКТЕГІ
АУЫСПАЛЫ ҮДЕРІСТЕР»
Жартылайөткізгіш
приборлардың ішкі эквиваленттік схемалары
мен олардың сыртқы тізбегі RC-қосылыстар
болып таблады. Оларға айнымалы сигналдар
берілгенде электротехникада ауыспалы
деп аталатын динамикалық орынықсыз үрдістер
жүреді. 16 суретте амплитудасы Е секірмелі
кернеу берілген RC-тізбек көрсетілген.
Секірмелі кернеу Sкілтті тұйықтау
арқылы жүзеге асады.
а)
б)
в)
16 Сурет – RC-тізбектегі
ауысу үрдістері
Тізбектің жеке элементтеріндегі
ток пен кернеу динамикасының аналитикалық
заңдылығын анықтау үшін Кирхгофтың екінші
заңын қолданамыз.
Сонымен, осы тізбек
үшін Кирхгофтың екінші заңы:
Ri + uC = Е.
Сиымдылықтағы токты
былай жазуға болады:
i = CduC/dt.
Осыдан:
RC(duc / dt) +uc = E
Сиымдылықтағы S кілт тұйықталғаннан
кейінгі қалыптасқан кернеудің мәні әрқашан Е болады. Өйткені, тұрақты
токта қалыптасқан режімде duC/dt = 0 және i = CduC/dt = 0 болады. Ал uC = u - Ri = E - Ri = E екендерін ескерсек,
сиымдылықтағы кернеу жалпы жағдайда
мынадай болады:
uC = uу + uс= E + Ue- t/τ (1).
Комутацияға дейінгі
сиымдылықтағы кернеу мынадай болсын
делік:
uC(0- ) = +U0,
бұл жерде «+» таңбасы
16 а суреттегі кернеудің полюсіне сәйкес.
Онда (1) формулаға сәйкес кілтті тұйықтағаннан
кейінгі келесі уақыт мезеті үшін U тұрақтысының
мәнін анықтасақ:
,
осыдан сиымдылықтағы
кернеудің мына түрде болатыны анықталады:
(2).
Мұндағы τ = RC – ауыспалы
үрдіс уақытының тұрақтысы. Осыдан резистордағы
ток кұші мен ондағы кернеуді анықтауға
болады:
(3).
16 б-г суреттерде –
RC-тізбекті тұрақты ЭҚК-іне қосылған кездегі
сиымдылықтағы бастапқы кернеудің үш
түрлі мәні үшін уақыт диаграммалары келтірілген:
1) E > U0 > 0; 2) E < U0 и U0 > 0; 3) U0 < 0. Барлық
жағдайда сиымдылықтағы кернеу U0-ден E-ге дейін экспонента
заңымен монотонды түрде өзгереді. Ал
резистордағы кернеу кілтті тұйықтау
кезінде секірмелі түрде U0 және E шамаларының
айырымына (немесе қосындысына) тең шамаға
өзгереді де содан кейін монотонды нөлге
дейін құлайды. Егер E < U0, болса резситордағы
ток және кернеу теріс болады да, конденсатор
разрядталады.
Сиымдылықтың толық
разряды сыртқы энергия көздері болмаған
жағдайда ғана іске асады. Кілт тұйықталғанда
конденсатордың электр өрісінде жинақталған
энергия резистордағы жылуға айналады.
Сиымдылықтағы кернеу
ауысу үрдістері кезінде тек еркін құраушыға
ие болады:
uC = uс= Ue- t/τ,
және егер тізбек қуат
көзіне ұзақ уақыт қосылып тұрған болса,
кілтті ажыратқан кезде сиымдылықтағы
кернеу E-ге тең болады.
Сондықтан тұрақты U шамасы мынаған
тең болады:
uC(0- ) = E = uC(0+) = U,
ал ауысу кезіндегі
сиымдылықтағы кернеу:
uC = Ee- t/τ (4).
Осыдан резистордағы
ток пен кернеу:
(5).
5 ДӘРІС «Биполярлы
транзистор»
Жалпы мағлұматтар.
Биполярлы транзистор – екі p-n аусуы бар
жартылайөткізгіштік құрал. Транзисторлардың
биполяр (екі полоюсті) атану себебі –
одан ток өткен кезде заряд тасымалдаушылардың
екі тегі (электрондар мен кемтіктер) қатысады.
Транзисторлар екі типті болады: p-n-p және
n-p-n. Біршама артықшылықтары бар болғандықтан
n-p-n типті транзисторлар қолданыста кеңінен
таралған. Биполяр транзисторлардың схемадағы
белгіленуі 17 суретте келтірілген.
17 Сурет – Транзисторлардың
схемадағы белгіленуі
Бұл жердегі белгіленулер:
«б» – база, «к» – коллектор, «э» – эмиттер.
Транзистордың типі (п-р-п немесе р-п-р) эмиттердегі бағдарсызықтың
бағытымен анықталады, ол эмиттерлік ауысу
тогының бағытын көрсетеді. р-п-р типті транзистордың
коллекторы қуат көзінің теріс полюсіне,
ал п-р-п типті транзисторда
оң полюсіне қосылады. 18 суретте п-р-п және р-п-р типті транзисторлардың
электродтарындағы токтар мен кернеулер
келтірілген.
18 Сурет – Әртүрлі
типті транзисторлардағы токтар
мен кернеулер
Кіріс сигнал көзі
мен транзистордың шығыс тізбегі арасында
қай электрод ортақ болуына байланысты
транзисторды қосудың негізгі үш түрлі
қосылу схемасы болады: ортақ эмиттермен
(ОЭ), ортақ коллектормен (ОК) және ортақ
базамен (ОБ). Бұлар 19 суретте келтірілген.
19 Сурет – Транзистордың
түрліше қосылу схемалары.
а) – ортақ базамен;
б) – ортақ эмиттермен; в) – ортақ коллектормен.
Транзистордың әртүрлі
қосылу схемаларының негізгі салыстырмалы
техникалық параметрлері 1 кестеде келтірілген.
1 кесте – Транзистордың
әртүрлі қосылу схемаларының
негізгі
салыстырмалы техникалық
шамалары [6]
| |
rкір |
rшығ |
Ku |
Ki |
Kp |
Ескерту |
ОЭ |
Орташа |
Жоғары |
Жоғары |
Жоғары |
Өте жоғары |
Жиі қолданылады |
ОК |
Өте жоғары |
Өте төмен |
|
Жоғары |
Жоғары |
Жиі қолданылмайды |
ОБ |
Төмен |
Өте жоғары |
Жоғары |
|
Жоғары |
Сирек қолданылады |
Транзистордың жалпы
және көбінесе жиі қолданылатын, оны сипаттайтын
көрсеткіші – эксперимент жүзінде алынған
статикалық вольтамперлік сипаттамасы
(ВАС).
Транзистордың статикалық
сипаттамасын эксперимент жүзінде алынған,
жүктемесіз режимдегі (Rж=0) транзистордың
p-n ауысуындағы ағатын ток пен кернеу арасындағы
қатынастарды көрсететін графиктер құрайды.
Бұл сипаттамалар әр типті транзистор
үшін бірегей болып табылады және олар
транзистордың зауыттан шыққан төлқұжатында
немесе жартылайөткізгіштік приборларға
арналған анытамаларда келтіріледі [3,4].
Транзистордың
негізгі ВАС-ы болып оның кіріс және шығыс
сипаттамалары қарастырылады.
Практикада
әдетте транзисторды ортақ эмиттермен
(ОЭ) қосу жиі қолданылады. Бұлай қосқан
кезде база кіріс электроды болып табылады,
эмиттер жермен жалғанады (ол ортақ электрод),
ал коллектор шығыс электроды болады.
ОЭ схемасымен қосылған
транзистордың кіріс сипаттамасы - берілген
(бекітілген) Uкэ коллектор
мен эмиттер арасындағы кернеудегі Uбэ=f1(Iб) тәуелділігі
– Uбэ база мен
эмиттер арасындағы кернеудің Iб кіріс тогына
тәуелділігі. Коллектор тізбегінде басқарылмайтын
жылулық ток болуы мүмкін. Uкэ=0 болғанда
коллектор тізбегінде Iк0 жылулық ток
болмайды, ол тек Uкэ>0 кезінде
пайда болады және 20 суретте көрсетілгендей
Iб кіріс тогына қарсы бағытталған.
20 Сурет – Транзистордың
температуралық токтарының таралуы
ОЭ схемасымен қосылған
транзистордың шығыс сипаттамасы – берілген
(бекітілген) Iб кіріс тогындағы
Iк =f2(Uкэ) тәуелділігі
– Iк шығыс тогының
Uкэ колектор мен эмиттер арасындағы
кернеуге тәуелділігі. Егер Uбэ=0 болса,
коллектор тізбегінде тек жылулық ток
қана жүреді, өйткені бұл жағдайда (қарастырылып
отырған n-p-n типті транзистор үшін) эмиттерден
электрондардың базаға инжекциясы (бүркуі)
болмайды.
21 суретте статикалық
режимдегі транзистордың ВАС-ы
келтірілген.
21 Сурет – ОЭ
схемасымен қосылған (а)
транзистордың кіріс
(б) және шығыс (в) ВАС-ы
Кіріс ВАС-ында көрініп
тұрғандай, (21-б сурет) кіріс жағынан транзистор
Uбэ кернеуінің белгілі бір мәніне
дейін сезімталдығы жоқ аймаққа ие, бұл
аймақта транзистордың күшейткіш қасиеттері
болмайды. Германий транзисторларында
кернеудің бұл мәні (0,3 – 0,5 В шамасында
) кремний транзисторларына қарағанда
(0,6 – 0,9 В) төмен болады (бұл шаманы 0,7 В
деп қарастырамыз).
Күшейткіш элемент
ретінде ОЭ схемасымен қосылған статикалық
режимдегі транзисторды сипаттайтын параметр
– база тогының күшею коэффициенті h21э:
h21э=β = Iк / Iб, при Uкэ= const (6)
Анықтамаларда бұл
параметр статикалық режимдегі көрсеткіш
екендігі жайында арнайы атап көрсетіледі.
Көтпеген транзисторлар үшін h21э мәні h21э=10-200 аралығында болады.
h21э параметрі
h – парметрлер қатарына жатады, бұл төртполюстіктің
арнайы параметрі. Анықтамаларда басқа
да һ – параметрлер келтіріледі, олар:
- h11э – транзистордың
кіріс дифференциалдық кедергісі, ол Uкэ=const кезіндегі h11э=ΔUбэ/ΔIб қатынасымен
анықталады;
- h22э – шығыс
дифференциалдық өткізгіштік h22э=ΔIк/ΔUкэ, Iб=const.
Бұл екі параметр динамикалық
параметрлер болып табылады.
ОЭ схемасымен жалғанған
транзисторлар үшін кіріс кедергі кОм-дар
шамасында болады, шығыс өткізгіштігінің
мәні – 10-4-10-5 шамасында.
Транзистор колектор
тізбегіндегі Rк жүктемемен
жұмыс істегенде коллектордағы кернеу
азаяды, колектордағы токтың жоғары мәндерінде
нөлге дейін төмендейді. Коллектор тогы
Iк мен ондағы кернеу Uк арасындағы
байланыс жүктеме түзуі теңдеуімен анықталады,
оның түрі мынадай:
Iк=(Ек - Uк)/Rк (7)
Транзистордың коллекторлық
(шығыс) сипаттамаларында (21-в сурет) жүктемелік
түзу координаттар осімен мынадай нүктелерде
қиылысады:
- горизонталь осьті
коллектор мен эмиттер арасындағы
Uкэ кернеудің Ек мәнінде, бұл
кезде Iк = 0 болады;
- вертикаль осьті
Ек/Rк нүктесінде, бұл кезде транзистор
қанығу режимінде болады (транзистор
қысқаша тұйықталған деп есептеуге
болады).