Пояснения к выполнению задач № 1-10
Диод является простейшим полупроводниковым прибором, основное свойство которого – проводить ток в одном направлении.
Решение задачи выполняется в следующем порядке:
1. Перечертите вольтамперную характеристику, располагая характеристику при приложении обратного напряжения в III четверти системы координат.
2. На вольтамперной характеристике, соответствующей заданной температуре t1, отметьте рабочие точки, соответствующие заданным прямому Uпр и обратному Uобр напряжениям. Определите по характеристике величину прямого тока Iпр и обратного тока Iобр.
3. Сопротивление постоянному току определяется по закону Ома:
4. Аналогично определяется сопротивление диода при другом значении температуры. При расчетах сопротивлений необходимо обращать внимание на единицы измерения токов и напряжений.
Вольтамперные характеристики, снятые при различной температуре, наглядно показывают, что свойства полупроводниковых диодов сильно зависят от температуры. При повышении температуры и прямой, и обратный токи растут. Особенно сильно увеличивается обратный ток. Кроме того, при повышении температуры снижается напряжение, при котором начинается электрический пробой, несколько возрастает барьерная емкость диода.
Пояснения к задачам 11-20
1. В непроводящий период обратное напряжение плеча выпрямителя больше импульсного обратного повторяющегося напряжения одного диода. В проводящий период ток плеча больше прямого предельного тока 1 диода. В этих случаях применяют последовательно-параллельное соединение диодов. 2. Параллельное включение. Количество параллельно соединенных диодов
|
|
|
где kнерI - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока, равный 1,2,
mф - число фаз;
Iн - ток нагрузки;
Iпред - предельный прямой ток диода.
Основное условие нормальной работы выпрямителя – равномерное деление тока между ветвями плеча выпрямителя, то есть одинаковые вольтамперные характеристики диодов.
Если диоды окажутся различно нагруженными, то в некоторых диодах ток окажется больше предельного прямого тока.
Для уменьшения разброса токов параллельно соединенных диодов на величину не более 10% применяют: подбор, последовательное подключение резисторов, включение индуктивных делителей.
3. Последовательное включение.
Количество последовательно соединенных диодов
где kнерU - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжения, равный 1,1;
Uобр max - наибольшее обратное напряжение плеча выпрямителя;
Uповт - обратное повторяющееся напряжение диода.
Основное для правильной работы последовательно соединенных диодов – это равномерное распределение напряжения, то есть одинаковые вольтамперные характеристики.
|
|
|
Обратное напряжение, приходящееся на один диод ветви:
Вследствие разброса величин обратных сопротивлений диодов одного и того же типа на отдельных диодах обратное напряжение может оказаться выше допустимого, что повлечет за собой пробой диода.
При решении задачи следует сравнить расчетные обратные напряжения каждого диода с заданным обратным повторяющимся напряжением одного диода, и сделать вывод.
Для уменьшения разброса напряжений между последовательно соединенными диодами на величину не более 10% применяют: подбор, шунтирование резисторами одинакового сопротивления, емкостные и R-C цепи.
Пример схемы плеча выпрямителя с 3 ветвями и 3 последовательно соединенными диодами приведен на рисунке.
Для ответов на вопросы № 21- 30 необходимо ознакомиться с литературой [1], [5].
При составлении плана ответа на теоретические вопросы следует прежде всего прочитать соответствующий параграф учебника, выделить те части главы или параграфа, которые содержат конкретную информацию, соответствующую изучаемому вопросу. Затем необходимо кратко письменно изложить изученное, сопровождая свой ответ необходимыми графиками, иллюстрациями, схемами и формулами. Все рисунки следует выполнять карандашом с использованием линейки.
|
|
|
Для ответа на вопрос № 21 рекомендуется предварительно изучить материал § 1.4. литературы [1].
Штыревые и таблеточные полупроводниковые диоды относятся к силовой преобразовательной технике, поэтому для изучения особенностей их конструкции и ответа на вопрос № 22 следует ознакомиться с материалами, приведенными в главе 4 учебника [5].
Устройство и принцип действия биполярных и полевых транзисторов, особенности определения их параметров рассмотрены в § 1.6. учебника [1]. Этими материалами рекомендуется воспользоваться при составлении ответов на вопросы №№ 23 – 26.
При подготовке ответа на вопрос № 27 можно использовать сведения, приведенные в § 1.7. учебника [1].
Классификация, особенности конструкции, принцип действия и области применения полупроводниковых оптоэлектронных приборов приведены в § 1.9. учебника [1]. Эти материалы, а также дополнительные сведения из источника [5] будут полезны при составлении ответов на вопросы №№ 28 – 30.
Для выполнения задач 31-40 необходимо ознакомиться со схемами резисторных каскадов усиления на транзисторе. Схемы каскадов различаются способом подачи смещения и способом температурной стабилизации режима работы.
|
|
|
В указанной в задачах 31-40 схеме, приведенной на рисунке 4, смещение создается делителем R1, R2 от общего источника питания Ек. Ток делителя Iд создает на резисторе R2 падение напряжения, приложенное в прямом направлении к переходу эмиттер-база. Ток делителя в каскадах предварительного усиления принимается равным:
где I0б – ток покоя базы в рабочей точке.
При изменении температуры кружающей среды и длительной работе схемы изменяются параметры транзистора, при этом изменяется и наклон входных и выходных характеристик. Это может привести к смещению положения рабочей точки. Температурная стабилизация режима работы достигается применением в схеме отрицательной обратной связи по постоянному току. В рассматриваемой схеме применяется эмиттерная стабилизация, которая осуществляется при помощи отрицательной обратной связи по постоянному току через резистор Rэ в цепи эмиттера. Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току резистор Rэ шунтируется конденсатором Сэ.
Расчет сопротивлений резисторов Rк и Rэ выполняется по закону Ома.
Падение напряжения на сопротивлении Rк принимается равным 0,4 Ек. В этом случае сопротивление коллекторного резистора, Ом:
Падение напряжения на сопротивлении Rэ принимается равным 0,2 Ек. В этом случае сопротивление эмиттерного резистора, Ом:
После расчета сопротивлений по таблице 5 подбираются резисторы с номинальными значениями сопротивлений.
Расчет делителя напряжения смещения. Величина сопротивления резистора R2 больше входного сопротивления транзистора рассчитываемого каскада в 5…15 раз. Можно принять величину R2, Ом:
R2 = 6·Rвх.э
Величина сопротивления R1 делителя находится из выражения, Ом:
По справочной таблице 5 следует подобрать номинальные значения сопротивления резисторов.
Таблица 5 – Номинальные значения сопротивлений резисторов
Емкость конденсатора СЭ можно рассчитать по формуле, мкФ:
По справочной таблице 6 следует подобрать номинальное значение емкости конденсатора.
Таблица 6 – Номинальные значения емкостей конденсаторов
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!