Радиотехника

Применяются также плоскостные  триоды типа n-p-n. Принцип действия их аналогичен принципу действия триодов типа p-n-p, но, как следует из рис. 6, здесь требуется иметь обратную полярность питающих напряжений.

 

 

Рис.6. Плоскостной транзистор типа n-p-n

 

В отличие от триода p-n-p основание у триода типа n-p-n имеет дырочную электропроводимость, а неосновными носителями заряда являются электроны. Ввиду того, что подвижность электронов в германии значительно превышает подвижность дырок, триоды типа n-p-n имеют преимущества при использовании их в схемах высокой частоты.

 

Рис.7. Схемы включения транзисторов:

а – с общим эмиттером; б- с  общей базой; в – с общим  коллектором

 

Свойства транзисторов определяются их статическими характеристиками. Основными являются входные и выходные статические характеристики. Входной характеристикой транзистора называется зависимость его входного тока от входного напряжения при постоянном напряжении на выходе.

 

Рис.8.  Характеристики транзистора:

а – входная; б-выходная

 

По частотным свойствам  транзисторы разделяются на низкочастотные (f ≤3 МГц), среднечастотные (3 МГц < f< 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < f < 300 МГц) и сверхвысокочастотные (f > > 300 МГц).

Шумовые качества транзисторов. Особенно значительны шумы транзисторов на низких частотах — достигают 20—30 дБ. При частотах выше 100—200 кГц уровень шумов, как правило, снижается, но затем при частотах, больших нескольких мегагерц, снова растет.

Несмотря на отмеченные недостатки, а также зависимость параметров от окружающей температуры и значительный разброс параметров, транзисторы имеют малые габариты и массу, высокую механическую прочность и большой срок службы, поэтому, так же как и полупроводниковые диоды, широко используются в судовой радиолокационной, радионавигационной и другой радиотехнической аппаратуре.

 

 

 

Полевые транзисторы

В полевых  транзисторах используется только один тип носителей – электроны  или дырки и управление током  осуществляется поперечным электрическим полем

Полевой транзистор с р-n-переходом состоит из тонкой пластинки полупроводника с электронной проводимостью На обе стороны пластинки нанесены тонкие слои полупроводника с дырочной проводимостью. На границах между полупроводниками разных типов создаются р-п переходы Между этими переходами образуется узкий канал. К торцам пластинки присоединены выводы. Вывод, через который в канал втекают носители заряда называется истоком, а вывод, через который  носители заряда вытекают из канала,— стоком. Отводы от полупроводника типа Р соединяются между собой. Общий вывод от них называется затвором, который является управляющим электродом.

 

Рис. 9 Полевой транзистор: 1 – исток; 2 – затвор; 3 – сток; 4 – канал; 5 – пластинка германия

 

При отсутствии U_вх в направлении от истока к стоку протекает поток электронов — основных носителей заряда. Возникающий начальный ток зависит от напряжения стока U_c и сопротивления канала. Чем больше отрицательное напряжение на затворе, тем шире будут р-п переходы и более узким становится канал, его сопротивление увеличивается, а ток в цепи стока уменьшается.

При включении U_ex напряжение на зажимах затвор — сток будет переменным. Ширина канала начнет изменяться, и это вызовет изменение тока в цепи стока.

Из выходных вольтамперных характеристик полевого транзистора /_с = =f(U_c) при c/₃=const  видно, что с увеличением отрицательного напряжения на затворе максимум тока истока уменьшается.

 

Рис.10 Выходные вольтамперные характеристики полевого транзистора

 

Полевые транзисторы отличаются, кроме того, большой скоростью переключения, поэтому их применяют в импульсных схемах и усилителях при работе от источника сигналов с большим выходным сопротивлением.

Кроме изменения ширины р-п перехода, сопротивление канала можно также изменять регулированием напряжения на затворе, изолированном от объема полупроводника. Такие полевые транзисторы называются с изолированным затвором или МДП (со структурой металл — диэлектрик — полупроводник). Если в качестве диэлектрика в транзисторах применяют окисел (двуокись кремния), то их называют МОП-транзисторами. Они могут быть со встроенным каналом или индуцированным каналом.

 

Кроме высокого входного сопротивления, к преимуществам униполярных транзисторов следует отнести простоту изготовления, низкий уровень шумов, слабую зависимость параметров от температуры, сравнительно высокую радиационную стойкость. МДП-транзисторы отличаются также универсальностью применения. Например, он может быть использован в интегральных схемах в качестве диода, резистора, конденсатора, триода.

 

Рис. 11 Устройство МДП – транзистора: 1 – исток; 2 – диэлектрик; 3 – затвор; 4 – сток; 5 – полупроводник типа с проводимостью n; 6 – канал; 7 – полупроводник с проводимостью типа р

 

 

Рис.12 графическое  обозначение полевых транзисторов:

а– с p-n переходом и р каналом; б - с p-n переходом и n каналом;

в – МДП  с встроенным р каналом; г - МДП  с встроенным n каналом;

д - МДП с  индуцированным р каналом; е -

МДП с индуцированным n каналом

 

Тема 1.3. Динистор и тринистор. Устройство и принцип действия. Характеристики и параметры. Применение тиристоров

 

Тиристоры, или переключающие диоды, представляют собой четы-рехслойные транзисторы со структурой р—п—р—п (либо п—р—п—р) с четырьмя областями различной электропроводности (рис.12).

 

Рис.12  Структура тиристора (управляемого диода)

 

Рис.13 Вольтамперная характеристика тиристора

 

Вольтамперная характеристика тиристора показана на рис.13. Из характеристики видно, что тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях. Первое состояние характеризуется малым значением тока и большим падением напряжения. Второе устойчивое состояние соответствует малому падению напряжения на зажимах тиристора и большой величине тока. Для перевода тиристора из непроводящего состояния в проводящее обычно меняют ток базы в одном из эквивалентных триодов, для чего от одной из баз делают вывод для включения в схему (рис.12).

Тиристоры разделяются по количеству выводов и способу управления. Тиристор с двумя   выводами — неуправляемый переключающий диод — называется  динистором. Включается и выключается динистор путем  изменения значения и полярности питающего  напряжения. Динисторы применяются главным  образом   в   качестве переключателей и включаются в схему последовательно с нагрузкой.

Тиристор с тремя выводами — управляемый и называется тринистором.    Он    состоит из чередующихся слоев кремния со структурой PNPN, разделенных тремя переходами:   эмиттерным  ЭП1,коллекторным КП2 и эмиттерным ЭПЗ (рис.11). Крайние слои Э1 и Э2 называются эмиттерными, а средние Б1,Б2 - базовыми.

В цепь базы Б2 включается регулируемый источник питания, напряжение которого должно быть прямым по отношению к переходу ЭПЗ. С помощью этого электрода тиристор (тринистор) :переводится  из   закрытого   состояния в открытое путем регулирования тока i_o2 управления.

Для повышения точности момента переключения тиристора  на его вход следует подавать запускающие импульсы с крутым фронтом. Для выключения тиристора (тринистора) необходимо, чтобы напряжение на его зажимах уменьшалось до нуля или на короткий промежуток времени было отрицательным.

В целях предотвращения перегрузки по напряжению или току на практике часто используется последовательное и параллельное включения тиристоров. В качестве задающих генераторов, управляющих работой тиристоров, используются мультивибраторы, блокинг-генераторы

 

В соответствии с действующей системой маркировки полупроводниковые диоды и транзисторы имеют обозначения из четырех элементов.

Первый элемент, состоящий  из буквы или цифры, означает исходный материал: Г или 1 — германий; К или 2 — кремний; А или 3 — арсенид галлия. Буквенные обозначения относятся к германиевым приборам, работающим при температуре до +60° С, и кремниевым, работающим при температуре до +85° С. Цифровые обозначения присваиваются приборам, которые рассчитаны на более высокие температуры.

Второй элемент — буква —  характеризует тип полупроводникового прибора: Д — диоды; Ц — выпрямительные столбы и блоки; А — сверхвысокочастотные диоды; С — стабилитроны; И — туннельные диоды; В — варикапы; Т — транзисторы; Н — неуправляемые многослойные переключающие приборы (тиристоры); У — управляемые многослойные переключающие приборы (тиристоры); Ф — фотоприборы.

Третий элемент —  число — указывает на назначение и электрические свойства прибора, например, для низкочастотных полупроводниковых диодов:

от 101 до 199  - выпрямительные диоды малой мощности,

от 201 до 299  выпрямительные диоды средней мощности,

от 301 до 399  выпрямительные диоды большой мощности,

от 401 до 499  универсальные диоды,

от 501 до 599  импульсные диоды.

Для диодов сверхвысокой частоты третий элемент означает:

от 101 до 199 — смесительные диоды  СВЧ,

от 201 до   299 — видеодетекторы.

Транзисторы малой  мощности  имеют   следующие   обозначения:

от 101 до 199 — транзисторы низкой частоты,

от 201 до 299 — транзисторы  средней частоты,

от 301 до 399 — транзисторы высокой  частоты.

У транзисторов средней  мощности применяются обозначения:

от 401 до 499 — транзисторы низкой частоты,

от 501 до 599 — транзисторы средней  частоты,

от 601 до 699 — транзисторы высокой частоты.

Для транзисторов большой мощности:

от 701 до 799 — транзисторы низкой частоты,

от 801 до 899 — транзисторы средней  частоты,

от 901 до 999 — транзисторы высокой  частоты.

У неуправляемых и управляемых  многослойных переключающих приборов (тиристоров) третий элемент означает:

от 101 до 199 — приборы малой мощности,

от 201 до 299 — приборы  средней мощности,

от 301 до 399 — приборы  большой мощности.

Четвертый элемент —  буква — указывает на разновидность  прибора.

Ранее разработанные и применяемые до настоящего времени полупроводниковые диоды и транзисторы имеют обозначения из трех элементов. Первый элемент — буква — означает тип прибора: Д — полупроводниковый диод, П — плоскостной транзистор. Второй элемент в виде числа характеризует исходный материал или назначение прибора:

от 1 до 100 — точечные германиевые  диоды,

от 101 до   200 — точечные кремниевые диоды,

 от 401 до   500 — смесительные СВЧ диоды,

от 601 до   700 — видеодетекторы,

от 951 до 1000 — туннельные диоды.

Для транзисторов второй элемент означает:

от 1     до 100 —  маломощный германиевый низкочастотный,

от 101 до 200 — маломощный кремниевый низкочастотный,

от 401 до 500 — маломощный   германиевый   высокочастотный,

от 501 до 600 — маломощный  кремниевый  высокочастотный.

Третий элемент — буква —• указывает на разновидность прибора

 

Тема 1.4. Электронно-лучевые трубки. Принципы действия и устройство ЭЛТ с электростатическим и магнитным управлением электронным лучом. Достоинства и недостатки. Применение ЭЛТ.

Электронно-лучевая трубка является электронным прибором, в  котором при работе используется тонкий пучок электронов, называемый электронным лучом. Различают два типа электронно-лучевых трубок: с электростатическим управлением лучом и с магнитным управлением лучом.

Устройство электронно-лучевой  трубки с электростатическим управлением изображено на рис. 14. Трубка состоит из особой формы стеклянного баллона, имеющего цилиндрическую часть — горловину и конусную часть. В цилиндрической части находятся устройства, создающие электронный луч и управляющие его движением. Дно конусной части колбы покрывается изнутри люминофором, который образует флуоресцирующий экран. Стенки конусной части и горловина колбы изнутри металлизируются или покрываются тонким слоем аквадага, представляющего коллоидный раствор графита.

Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением имеет следующие электроды; катод, управляющий электрод, первый анод, второй анод и две пары отклоняющих пластин. Подогревный катод помещается внутри управляющего электрода, имеющего форму цилиндра с отверстием посередине. На управляющий электрод подается отрицательное относительно катода напряжение. Под действием этого напряжения электроны, излучаемые катодом, собираются в пучок и направляются в отверстие цилиндра, т. е. управляющий электрод предварительно фокусирует электронный луч и регулирует его плотность (количество электронов в луче, поскольку в зависимости от величины отрицательного напряжения на управляющем электроде через его отверстие пройдет большее или меньшее количество электронов).

Первый анод имеет форму  цилиндра или диска с отверстием посередине.

Рис.  14. Электронно-лучевая  трубка с   электростатическим    управлением:

/ — цоколь; // — горловина; /// — конусная часть; IV — электронный прожектор; V — отклоняющие пластины; V/-—аквадаг; /.— катод; 2 — управляющий электрод; 3 — первый анод; 4 — второй анод; 5 — вертикально-отклоняющие пластины; 6 — горизонтально-отклоняющие   пластины