Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 11. Полупроводниковые приборыВ электронике широко применяются различные полупроводниковые приборы. Полупроводники — это обширный класс материалов, проводимость (удельное сопротивление) которых намного больше, чем у изоляторов и намного меньше, чем у металлов. Носителями тока в полупроводниках являются электроны. У некоторых полупроводников для удобства описания природы проводимости условно принимают за ток движение положительных зарядов, равных по значению заряду электрона. Такие проводники обладают проводимостью р-типа (от латинского positivus - положительный), а те, в которых ток образован движением электронов, обладают проводимостью n-типа (от латинского negative - отрицательный). Основными полупроводниковыми материалами, получившими широкое практическое применение, являются германий и кремний,
Рис. 34. Фоторезистор: а — внешний вид;
Рис. 35. Терморезисторы: а — внешний вид; они имеют кристаллическую структуру. Проводимость чистых полупроводников очень мала, однако при внесении в кристаллическую решетку полупроводников атомов других элементов, например мышьяка, она резко повышается. Такие добавочные элементы называются примесями. Меняя их концентрацию и используя разные элементы, можно в широких пределах менять проводимость и ее тип В промышленности широко используют полупроводниковые датчики температуры и освещенности, термо- и фоторезисторы, в которых при изменении температуры и освещенности меняется электрическое сопротивление. Основной их характеристикой является чувствительность, показывающая относительное изменение сопротивления при измерении освещенности и температуры. Внешний вид фоторезисторов и терморезисторов, а также их условные обозначения показаны на рисунках 34, 35. С их электрическими характеристиками более подробно познакомимся при изготовлении автоматических реле. Наибольший практический интерес представляют полупроводниковые приборы, в которых используются свойства так называемого
Рис. 36. Проводниковые диоды
Рис. 37. Стабилитрон Существуют также полупроводниковые приборы, в которых используются несколько Остановимся более подробно на основных электрических характеристиках полупроводниковых диодов, транзисторов и интегральных микросхем. Полупроводниковые диоды. Существует много типов полупроводниковых диодов, отличающихся по нескольким признакам. По материалу полупроводника диоды делятся на германиевые и кремниевые. Германиевые диоды работают при температуре не выше 70°С, кремниевые — при температуре 125—150° С. По назначению диоды делятся на следующие группы: выпрямительные, универсальные, импульсные диоды (работа в импульсных схемах), диоды для работы в цепях сверхвысоких частот и др. Основной характеристикой полупроводникового диода является зависимость протекающего по нему тока от значения и полярности поданного напряжения. Эта зависимость называется вольт-амперной характеристикой (рис. 36). Напряжение, поданное на диод, называют прямым, когда
При подаче на диод обратного напряжения Полупроводниковые диоды характеризуются также диапазоном рабочих частот, который меняется в очень широких пределах. В дальнейшем будем использовать выпрямительные диоды, работающие в цепях переменного тока промышленной частоты 50 Гц, и универсальные диоды, используемые для выпрямления радиочастот. Важно отметить, что на все характеристики полупроводникового диода значительное влияние оказывает изменение температуры. Разновидностью полупроводникового диода является стабилитрон, или, как его еще называют, опорный диод. Этот прибор применяется для стабилизации напряжения, его работа основана на использовании явления пробоя резистором, ограничивающим ток стабилизации. Стабилитроны будут использоваться при изготовлении вторичного источника электропитания. Существуют другие типы диодов, принципиально отличающиеся своей вольт-амперной характеристикой. Они имеют самое различное назначение, в частности могут использоваться для усиления и генерирования электрических колебаний. В практической работе мы будем использовать светоизлучающий диод, который при прохождении прямого тока становится источником света. Светоизлучающие диоды, или просто светодиоды, появились сравнительно недавно. Для создания Условное обозначение светодиодов и внешний вид некоторых их типов показаны на рисунке 38. Для создания направленного излучения у светодиодов могут использоваться миниатюрные пластмассовые линзы. Маркировка полупроводниковых диодов. Для обозначения материала полупроводника используются следующие буквы и цифры (они стоят первыми в обозначении): буква
Рис. 38. Светодиоды: а — внешний вид; ток силой до На принципиальных схемах диоды обозначают буквами (см. скан)
Рис. 39. Схема измерения прямого и обратного сопротивления диода омметром
Рис. 40. Схемы проверки односторонней проводимости диода (см. скан) Транзисторы. Название распространенных полупроводниковых приборов — транзисторов — происходит от английских слов transfer - переносить и resictor - сопротивление, т. е. в них происходит изменение сопротивления под действием управляющего сигнала. Действие транзистора поясним с помощью простой электрической цепи, показанной на рисунке 41. Транзистор в ней представлен переменным резистором Каким образом осуществляется изменение сопротивления транзистора, т. е. принцип его действия, мы рассматривать не будем из-за недостатка знаний по физике. Ограничимся лишь сведениями по его устройству, электрическим характеристикам, правилам маркировки и способам включения в цепь. Распространенный тип транзистора, который будет использоваться в практической работе, состоит из двух
Рис. 41. Транзистор — управляемый переменный резистор
Рис. 42. График входного и выходного напряжения усилителя
Рис. 43. Схема внутреннего устройства
Рис. 44. Схема внутреннего устройства Транзистор имеет три вывода, носящие названия эмиттер, коллектор и база. Эмиттер и коллектор соединяются с крайними областями, имеющими один и тот же тип проводимости, база соединяется со средней областью. Существуют также транзисторы, имеющие другую структуру и ийые названия выводов, они были разработаны позже так называемых биполярных транзисторов, которые мы рассматриваем. Внешний вид некоторых распространенных типов транзисторов показан на рисунке 45. Транзистор включается в цепь так, чтобы на переход эмиттер — база было подано напряжение в прямом направлении, а на переход база — коллектор — в обратном направлении. При этом незначительное изменение тока в цепи базы вызовет значительное изменение токов в цепи эмиттера и цепи коллектора. Широко распространенные схемы включения транзисторов разной структуры показаны на рисунках 46, 47. Посмотрим, как при этом включены их определяется сопротивлением резисторов
Рис. 45. Внешний вид транзисторов разных типов:
Рис. 46. Схема включения транзистора структуры p-n-p
Рис. 47. Схема включения транзистора структуры n-p-n
Рис. 48. Внешний вид корпусов интегральных микросхем коллектора и напряжения источника питания, т. е. переход коллектор — база включается в обратном направлении. Полярность включения переходов у транзистора структуры Транзисторы, по сравнению с полупроводниковыми диодами, имеют значительно большее число характеристик. Для практической работы наиболее важны следующие: 1) напряжение источника электрического питания. Оно лежит у различных транзисторов в пределах от единиц до сотен вольт; 2) величины, характеризующие усилительные свойства транзистора при разных схемах его включения; 3) диапазон рабочих мест. Как и у диодов, он лежит в широких пределах: от тысяч герц до многих миллионов герц. Более подробно с работой транзисторов и с их электрическими характеристиками можно будет ознакомиться при изготовлении электронных усилителей и генераторов. Маркировка транзисторов. Первые буквы или цифры обозначений показывают, как и у диода, материал полупроводника, Интегральные микросхемы — это электронные изделия: усилитель, вычислительное устройство, генератор электрических сигналов и др., отличающиеся очень малыми габаритными размерами и незначительным потреблением энергии. Интегральные микросхемы используются в промышленной электронике, автоматике и вычислительной технике. Они также широко применяются в бытовой технике, например в электронных часах, микрокалькуляторах, игровых автоматах и других устройствах. В практических работах по изготовлению различных электронных устройств, в том числе игровых автоматов, мы будем использовать микросхемы широкого применения. В настоящее время наибольшее распространение получили полупроводниковые микросхемы, в которых на одном кристалле полупроводника выполняются транзисторы, диоды, резисторы. Различают аналоговые и цифровые микросхемы. Первые применяются для усиления и преобразования непрерывных сигналов, вторые служат для выполнения логических или арифметических операций над электрическими сигналами, характеризующимися двумя различными состояниями. Интегральные микросхемы имеют пластмассовый или металлический корпус с большим числом выводов (12, чаще 14 и больше). На рисунке 48 показаны корпуса распространенных микросхем. Маркировка интегральных микросхем. Обозначение микросхемы представляет собой набор букв и цифр, показывающих назначение микросхемы и ее конструктивные особенности. Микросхемы выпускаются сериями. Серию образует совокупность разнообразных микросхем, имеющих различное назначение, но одинаковых по конструкции и по некоторым электрическим характеристикам. Последнее необходимо для совместной их работы, например одинаковым должно быть напряжение электрического питания. Для обозначения серии используются первые три цифры. На назначение аналоговых микросхем указывают две буквы, например (см. скан)
|
1 |
Оглавление
|