Вопросы для самоконтроля

1. Приведите принципиальную электрическую схему однополупериодного выпрямления переменного синусоидального тока с понижающим трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.

2. Опишите работу приведенной схемы однополупериодного выпрямления.

3. Изобразите графически выпрямленный ток.

4. Приведите принципиальную электрическую схему двухполупериодного выпрямления переменного синусоидального тока с понижающим трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.

5. Опишите работу приведенной схемы двухполупериодного выпрямления.

6. Изобразите графически выпрямленный ток.

7. Приведите принципиальную электрическую схему двухполупериодного с нулевой точкой выпрямления переменного синусоидального тока с понижающим трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.

10.4. Тиристор

Тиристор – это полупроводниковое управляемое устройство, которое имеет два р-слоя и два n-слоя, с тремя электронно-дырочными переходами (р-n-переходами) и тремя выводами. Вывод из р-слоя называют анодом, вывод из n-слоя называют катодом, третий вывод называют управляющим электродом, который может подсоединяться как к р-слою, так и к n-слою (рис.10.11а, 10.11б).

На принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение тиристора следующее:

Вольт-амперная характеристика тиристора имеет вид, показанный на рис.10.12. Если управляющий электрод не подключён к сети, то один из р-n-переходов закрыт и тиристор работает на 1-м участке ВАХ.

Значительное увеличение напряжения приводит к тому, что тиристор начинает работать на 2-м участке ВАХ. В результате напряжение на тиристоре падает, а ток через него увеличивается, что приводит к работе тиристора на 3-м участке ВАХ. Поэтому отсутствие прямого напряжения на управляющем электроде приводит к тому, что тиристор переходит в открытое состояние при значительном напряжении.

Если управляющий электрод подключён к сети и на него подано прямое напряжение, то тиристор сразу начинает работать на 3-м участке ВАХ.

Следовательно, наличие прямого напряжения на управляющем электроде приводит к тому, что тиристор переходит в открытое состояние при незначительном напряжении.

Тиристоры могут пропускать электрический ток силой до 1,0 – 2,0 кА при напряжении 0,1 – 4,0 кВ.

Наиболее просто тиристор можно применить в качестве электрического ключа (рис.10.13). Тиристоры используется также для регулирования напряжения на зажимах трёхфазных асинхронных электродвигателей и других целей.

Вопросы для самоконтроля

1. Какое электронное устройство называется тиристором?

2. Как тиристор обозначается на принципиальной электрической схеме?

3. Опишите работу тиристора, используя его вольт-амперную характеристику.

4. Для чего предназначен тиристор?

10.5. Транзистор, усиление электрического сигнала

Транзистор изобретён в 1948 году американскими учёными Д. Бардином, У. Браттейном и У. Шокли, за что им была присуждена Нобелевская премия.

Транзистор (биполярный транзистор) – это полупроводниковое устройство, которое предназначено для усиления электрического сигнала (тока, напряжения), имеющее два р-слоя и один n-слой (рис.10.13а), или один р-слой и два n-слоя (рис.10.13б), с 2-мя электронно-дырочными переходами (р-n-переходами) и 3-мя выводами. Слои, находящиеся по краям транзистора, называют коллектором и эмиттером, а средний слой называют базой.

На принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение транзистора следующее:

На каждый р-n-переход транзистора может быть подано как прямое, так и обратное напряжения. Соответственно различают четыре режима работы транзистора: режим отсечки (режим закрытого транзистора) – на оба перехода подаётся обратное напряжение; режим насыщения (режим открытого транзистора) – на оба перехода подаётся прямое напряжение; активный режим – на эмиттерный переход подаётся прямое напряжение, на коллекторный переход подаётся обратное напряжение; инверсный режим – на эмиттерный переход подаётся обратное напряжение, на коллекторный переход подаётся прямое напряжение.

Рассмотрим активный режим работы транзистора. Между одним слоем (эмиттером – «излучателем» свободных зарядов) и другим слоем (базой – «передатчиком» свободных зарядов) подают прямое напряжение, то есть на один р-n-переход. Между другим слоем (коллектором – «получателем» электронов) и базой подают обратное напряжение, то есть на второй р-n-переход. В результате один р-n-переход будет открыт, а второй р-n-переход – закрыт. Следовательно, в цепи «эмиттер – база» будет протекать прямой электрический ток, а в цепи «база – коллектор» – обратный электрический ток:

I_э = I_к + I_б , (10.1)

где I_э – сила тока, протекающего в эмиттере, А;

I_к – сила тока, протекающего в коллекторе, А;

I_б – сила тока, протекающего в базе, А.

Таким образом, транзистор можно рассматривать как устройство, которое распределяет электрический ток (протекающий через один электрод – эмиттер), между двумя другими электродами (базой и коллектором) в определённом соотношении. Это свойство транзистора используется для усиления электрического сигнала. Отношение изменения силы тока, протекающего в коллекторе (I_к), к изменению силы тока, протекающего в базе (I_б), при неизменном напряжении между эмиттером и коллектором называют коэффициентом передачи базового тока:

. (10.2)

Для транзисторов различных типов  = 15 – 500, то есть сила электрического тока, протекающего в коллекторе, намного больше силы тока, протекающего в базе.

Следовательно, если ток в базе, будет являться входным сигналом, а ток в коллекторе – выходным сигналом, то транзистор будет работать в режиме усиления входного электрического сигнала. В этом случае общей точкой входной и выходной электрической цепи является эмиттер, а схему называют «с общим эмиттером» (рис.10.14). Схему «с общей базой» используют для усиления напряжения (рис.10.15).