Примеры решения задач Задача № 1

Задача № 2

Вопросы самоконтроля:

1. Определение ЭП.

2. Классификация ЭП.

3. Что является основой для изготовления ППП?

4. Какие электроны называются валентными?

5. Что понимают под ковалентной связью?

6. Определение энергетического уровня, энергетической зоны.

7. Местоположение , чем образована ВЗ.

8. Местоположение , чем образована ЗП.

9. Местоположение ЗЗ.

10. Классификация твердых тел по электропроводности.

11. Энергетические диаграммы проводника, ПП, диэлектрика, их анализ.

12. Собственная электропроводность в ПП.

13. Получение ПП p –типа.

14. Получение ПП n –типа.

15. Определение ЭДП.

16. Потенциальный барьер.

17. Прямое включение p-n перехода, свойства.

18. Обратное включение p-n перехода, свойства.

19. ВАХ p-n перехода, анализ.

20. Пробой p-n перехода. Виды пробоев, их обратимость.

Задача №№1-5 из домашнего задания.

Л. 1:[ с. 8-22]

Раздел 2 полупроводниковые диоды выпрямительные диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n переходом и двумя выводами.

По функциональному назначению различают:

• Выпрямительные диоды.

• Стабилитроны.

• Импульсные и высокочастотные диоды.

• Туннельные диоды.

• Варикапы.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока частотой 50 Гц в постоянный. Используется основное свойство электронно-дырочного перехода - односторонняя проводимость.

Представляет собой один p-n переход в герметичном корпусе с двумя выводами. Вывод положительной области называется анод, вывод отрицательной – катод. На рисунке 12 изображена структура выпрямительного диода.

Рисунок 12 – Структура выпрямительного диода

Диод в электрических схемах обозначается в соответствии с рисунком 13.

Рисунок 13 – Условно-графическое обозначение (УГО) диода в электрических схемах

График зависимости между током и напряжением называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Выпрямительный диод имеет нелинейную ВАХ (рисунок 14).

Рисунок 14 – ВАХ выпрямительного диода

Рассмотрим принцип работы схемы простейшего однопериодного выпрямителя (см. рисунок 15).

Рисунок 15 - Схема простейшего выпрямителя

Схема состоит из:

- трансформатора Т, который служит для преобразования исходного напряжения в напряжение нужной величины;

-выпрямительного диода VD, который служит для выпрямления переменного тока;

- конденсатора С, который служит для сглаживания пульсаций;

- нагрузки Rн.

При положительной полуволне на входе схемы выпрямителя напряжение для диода VD является прямым, и диод открывается, пропускает ток через нагрузку R_Н, в это время начинает заряжаться конденсатор С.

При отрицательной полуволне диод закрывается, ток через него не проходит, но в нагрузке существует ток, который образован разряжающимся в это время конденсатором. Далее процесс повторяется.

Статические параметры и методика их определения:

1. Крутизна вольт-амперной характеристики:

,

где I_пр – приращение тока;

U_пр – приращение напряжения.

Крутизна вольт-амперной характеристики показывает, на сколько миллиампер изменится ток при увеличении напряжения на 1 Вольт.

2. Внутреннее сопротивление диода переменному току.

3. Сопротивление диода постоянному току.

4. Сопротивление диода постоянному току при обратном включении R_ОБР, МОм,:

Для проведения расчета параметров выпрямительного диода графическим методом необходимо сделать дополнительные построения, согласно рисунку16.

Рисунок 16 – Графические построения для определения статических параметров выпрямительного диода

Пример определения статических параметров диода графическим методом. Для заданного положения рабочей точки ( диода КД102А определить статические параметры (рисунок17).

Рисунок 17 – ВАХ диода КД102А

1. Крутизна вольт-амперной характеристики:

2. Внутреннее сопротивление диода переменному току.

3. Сопротивление диода постоянному току.

Задача № 3

Задача № 4

Задача № 5

СТАБИЛИТРОНЫ

Стабилитрон – кремниевый полупроводниковый диод, используемый для стабилизации напряжения в цепи постоянного тока. Условно-графическое обозначение стабилитрона приведено на рисунке 18.

Рисунок 18– УГО стабилитрона в схемах

Принцип стабилизации заключается в том, что при изменении напряжения источника питания, в определенных пределах, напряжение в нагрузке должно оставаться постоянным. Это необходимо для устойчивой работы аппаратуры.

Стабилитрон включается в схему под обратное напряжение. Работает в режиме электрического пробоя, где напряжение слабо зависит от приложенного тока – основное свойство стабилизации.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона (рисунок 19) при обратном включении имеет большую крутизну.

Точка 1 соответствует минимальному значению тока при обеспечении режима электрического пробоя.

Точка 2 – среднее значение тока.

Точка 3 – максимально допустимое значение тока стабилизации, ток равен максимальной рассеиваемой мощности на стабилитроне.

Рисунок 19 – ВАХ стабилитрона

Рассмотрим принцип стабилизации напряжения. Идея стабилизации заключается в том, что напряжение на выходе схемы может колебаться в определенных пределах, а на нагрузке должно оставаться неизменным. Схема простейшего стабилизатора приведена на рисунке 20.

Рисунок 20 – Простейшая схема стабилизации напряжения

В схеме создается делитель напряжения, состоящий из постоянного балансного сопротивления (R_б) и сопротивления стабилитрона (). Стабилитрон в схему включается под обратное напряжение. R_б выбирают много больше внутреннего сопротивления стабилитрона (R_Б  R _СТ.).

Если входное напряжение увеличились, то сопротивление R_ст уменьшается, ток возрастает, а напряжение на нем и на нагрузке почти не изменяется. Изменение напряжения гасится на балансном сопротивлении.

Статические параметры и методика их определения

1. Крутизна вольт-амперной характеристики:

где I_СТ– приращение тока;

U_СТ – приращение напряжения.

2. R_СТ. – сопротивление стабилитрона постоянному току

3. R_ДИН. – динамическое сопротивление стабилитрона переменному току

Для проведения расчета параметров стабилитрона графическим методом необходимо сделать дополнительные построения, согласно рисунка 21.

Рисунок 21 - Графические построения для определения статических параметров стабилитрона

Пример определения статических параметров стабилитрона графическим методом. Для заданного положения рабочей точки ( стабилитрона КС170А определить статические параметры (рисунок 22).

Рисунок 22 – ВАХ стабилитрона КС170А

1. Крутизна вольт-амперной характеристики:

2. R_дин. – динамическое сопротивление стабилитрона переменному току:

3. R_СТ. – сопротивление стабилитрона постоянному току: