Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами, обеспечивающей усиление мощности электрических сигналов.
Конспект урока по электротехнике и электронике
Дата: 5.11.2020
Группа № 4 специальность « Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования », 2 курс
Урок № 42
Тема: « Полупроводники. Диоды. Транзисторы. Тиристоры ».
Форма работы: индивидуальная, дистанционное обучение
Тип урока: урок изучение нового материала
Цель урока: изучить принцип работы полупроводников, диодов, транзисторов и тиристоров.
Используемая литература: Электротехника: Учебник для нач.проф.образования/ П.А. Бутырин, О.В.Толчеев, Ф.Н. Шакирзянов. – 7-е изд.,испр.- М.: Издательский центр «Академия», 2010.- 272 с.
Ход работы
1. Организационный этап. Здравствуйте, ребята! На этом уроке мы изучим понятие «диод», рассмотрим полупроводники, транзисторы и тиристоры.
Основной этап.
Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.
Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия.
Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение.
Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов .
Линейный резистор - удельное сопротивление мало зависит от напряжения и тока. Является «элементом» интегральных микросхемах.
|
|
|
Варистор - сопротивление зависит от приложенного напряжения.
Терморезистор - сопротивление зависит от температуры. Различают два типа: термистор (с увеличением температуры сопротивление падает) и позисторы (с увеличением температуры сопротивление возрастает).
Фоторезистор - сопротивление зависит от освещенности (излучения). Тензорезистор - сопротивление зависит от механических деформаций.
Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основывается на свойствах электронно-дырочного перехода p-n – перехода.
Полупроводниковые диоды
Диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду.
Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U). Односторонняя проводимость диода видна из его ВАХ (рис. 1).
Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика диода
В зависимости от назначения полупроводниковые диоды подразделяют на:
выпрямительные,
универсальные,
импульсные,
стабилитроны и стабисторы,
туннельные и обращенные диоды,
светодиоды и
|
|
|
фотодиоды.
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц) в постоянный, т.е. для выпрямления. Их основными параметрами являются максимально допустимый прямой ток Iпр mах и максимально допустимое обратное напряжение Uo6p max. Данные параметры называют предельными – их превышение может частично или полностью вывести прибор из строя.
С целью увеличения этих параметров изготавливают диодные столбы, сборки, матрицы, представляющие собой последовательно-параллальное, мостовое или другие соединения p-n-переходов.
Универсальные диоды служат для выпрямления токов в широком диапазоне частот (до нескольких сотен мегагерц). Параметры этих диодов те же, что и у выпрямительных, только вводятся еще дополнительные: максимальная рабочая частота (мГц) и емкость диода (пФ).
Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсного сигнала, применяются в быстродействующих импульсных схемах. Требования, предъявляемые к этим диодам, связаны с обеспечением быстрой реакции прибора на импульсный характер подводимого напряжения - малым временем перехода диода из закрытого состояния в открытое и обратно.
Стабилитроны - это полупроводниковые диоды, падение напряжения на которых мало зависит от протекающего тока. Служат для стабилизации напряжения.
|
|
|
Варикапы - принцип действия основан на свойстве p-n-перехода изменять значение барьерной емкости при изменении на нем величины обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной емкости, управляемых напряжением. В схемах варикапы включаются в обратном направлении.
Светодиоды - это полупроводниковые диоды, принцип действия которых основан на излучении p-n-переходом света при прохождении через него прямого тока.
Фотодиоды – обратный ток зависит от освещенности p-n-перехода.
Диоды Шоттки – основаны на переходе металл-полупроводник, за счет чего обладают значительно более высоким быстродействием, нежели обычные диоды.
Рисунок 2 – Условно-графическое обозначение диоды
Транзисторы
Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.
Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток - действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины.
|
|
|
Классификация транзисторов:
- по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные.
- по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой.
- по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные.
- по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные.
- по функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др.
- по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.
Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами, обеспечивающей усиление мощности электрических сигналов.
На схемах транзисторы допускается изображать, как в окружности, так и без неё (рис. 3). Стрелка указывает направление протекания тока в транзисторе.
Рисунок 3 - Условно - графическое обозначения транзисторов n-p-n (а) и p-n-p (б)
Основой транзистора является пластина полупроводника, в которой сформированы три участка с чередующимся типом проводимости - электронным и дырочным. В зависимости от чередования слоев различают два вида структуры транзисторов: n-p-n (рис. 3, а) и p-n-p (рис. 3, б).
Эмиттер (Э) - слой, являющийся источником носителей заряда (электронов или дырок) и создающий ток прибора;
Коллектор (К) – слой, принимающий носители заряда, поступающие от эмиттера;
База (Б) - средний слой, управляющий током транзистора.
Биполярные транзисторы ныне используются все реже и реже, особенно в импульсной силовой технике. Их место занимают полевые транзисторы MOSFET и комбинированные транзисторы IGBT, имеющие в этой области электроники несомненные преимущества.
Тиристор - это полупроводниковый прибор, работающие в двух устойчивых состояниях – низкой проводимости (тиристор закрыт) и высокой проводимости (тиристор открыт). Конструктивно тиристор имеет три или более p-n – переходов и три вывода.
Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации (включения и выключения) электрических цепей. Характеризуются высоким быстродействием и способностью коммутировать токи весьма значительной величины (до 1000 А). Постепенно вытесняются коммутационными транзисторами.
Рисунок 4 - Условно - графическое обозначение тиристоров
Динисторы (двухэлектродные) - как и обычные выпрямительные диоды имеют анод и катод. С увеличением прямого напряжения при определенном значении Ua = Uвкл динистор открывается.
Тиристоры (тринисторы - трехэлектродные) - имеют дополнительный управляющий электрод; Uвкл изменяется током управления, протекающим через управляющий электрод.
Для перевода тиристора в закрытое состояние необходимо подать напряжение обратное (- на анод, + на катод) или уменьшить прямой ток ниже значения, называемого током удержания Iудер.
Запираемый тиристор – может быть переведен в закрытое состояние подачей управляющего импульса обратной полярности.
Тиристоры: принцип действия, конструкции, типы и способы включения
Симисторы (симметричные тиристоры) - проводят ток в обоих направлениях.
Домашнее задание: выписать выделенные определения, письменно выполнить тест.
Тест
1. Полупроводниковые приборы, электрическое сопротивление которых изменяется под действием светового потока:
а)фототиристор
б)фототранзистор
в)фотодиод
г)фоторезистор
2. Фотопроводимость-это:
а)проводимость, вызванная действием примеси
б)проводимость, вызванная действием температуры
в)проводимость, вызванная действием света
г)проводимость, вызванная действием тока
3. Полупроводниковый диод служит для:
а)увеличения напряжения или тока
б)преобразования переменного тока в постоянный
в)управления внешними устройствами
г)преобразования постоянного тока в переменный
4. Кроме биполярных транзисторов бывают:
а)луговые транзисторы
б)полевые транзисторы
в)литиевые транзисторы
г)все варианты
5. Установить соответствие между видом резистора и его свойством:
| 1.линейный | А. сопротивление зависит от температуры |
| 2.варистор | Б. сопротивление зависит от механических деформаций |
| 3.терморезистор | В. сопротивление зависит от освещенности |
| 4.фоторезистор | Г. сопротивление зависит от приложенного напряжения |
| 5. тензорезистор | Д. сопротивление мало зависит от напряжения и тока |
6. В результате перемещения электронов проводимости образуется:
а)дырочная проводимость
б)собственная проводимость
в)примесная проводимость
г)электронная проводимость
7. Какие из перечисленных материалов относятся к полупроводниковым материалам?
а)серебро, пары ртути, раствор H2SO4
б)алюминий, раствор сахара, плазма
в)германий, кремний, фосфид галлия
г)германий, полистирол, серебро
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 42; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!