электротехника

Задача 1
1. Выберите выпрямительный диод согласно условию варианта.
Приведите УГО и типовую ВАХ выбранного диода, укажите область его применения.

Дано:


_______________

2. Выберите диод, выполняющий заданную функцию. Приведите УГО и
типовую ВАХ выбранного диода, укажите область его применения.
Дано:
мА
пФ
_______________

Решение:
1. Исходя из исходных данных выбираю выпрямительный диод малой
мощности КД104А со следующими параметрами:




В


Рис. 1. Условное графическое обозначение на схеме.

На рис.2 представлена ВАХ диода:
Для построения использую данные:
при ; при В
Прямая ветвь построена по точкам:
т.1 с координатами: , ;
т.2 с координатами: , (для кремниевого диода пороговое напряжение открывания составляет 0,7 В).
Обратная ветвь построена по точкам:
т.1 с координатами: , ;
т.2 с координатами: , В

Рис.2 ВАХ диода КД104А
КД104А относится к выпрямительным диодам для работы в приемной и усилительной аппаратуре для выпрямления переменного тока.

2. Исходя из исходных данных выбираю усилительный туннельный диод
1И102Ж со следующими параметрами:
мА
мА
пФ
пФ

мкА
мА
мА


а) б)
Рис. 3. ВАХ туннельного диода (а) и его УГО (б)

Туннельный диод (ТД) – полупроводниковый диод, в котором при
прямом напряжении туннельный эффект приводит к появлению на вольтамперной характеристике участка отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС).
У туннельных диодов, работающих при прямом смещении, туннельный
эффект (рис. 3, а) проявляется в том, что при увеличении напряжения ток первоначально растет, а затем, достигнув значения Imax при напряжении U1, убывает до Imin при напряжении U2. Снижение тока связано с уменьшением числа электронов, способных совершить туннельный переход. При напряжении U2 число туннелирующих электронов становится равным нулю, и собственно, туннельный эффект исчезает. При дальнейшем увеличении напряжения выше U2 прохождение прямого тока такое же, как у обычного диода, и определяется диффузией основных носителей.
Подобная зависимость I(U) обусловлена специфическим изменением
высоты и ширины потенциального барьера на границе прямо смещенного p-n-перехода.
Таким образом, на прямой ветви вольт-амперной характеристики
(рис. 3, а) туннельного диода можно выделить три участка. Начальный участок роста тока от 0 до Imax при увеличении напряжения от 0 до U1 (участок положительного дифференциального сопротивления), участок спадания тока от Imax до Imin при увеличении напряжения от U1 до U2 (участок ОДС) и участок дальнейшего увеличения тока от Imin при увеличении напряжения от U2 и далее.
Наличие участка ОДС позволяет создавать на основе туннельных
диодов генераторы напряжения высокой частоты. Высокая частота генерируемых колебаний обеспечивается тем, что туннельный диод - практически безинерционный прибор.
Туннельные диоды используются в высокочастотных усилителях,
генераторах напряжения высокой частоты.






Задача 2

1. Выберите биполярный транзистор согласно заданных условий и
расшифруйте его.

Дано:
n-p-n


С ОЭ, активный динамический режим
_________________________________

2. Приведите заданную схему включения БТ, поясните полярность
источников питания и особенности схемы.
3. Выберете полевой транзистор согласно заданных условий и
расшифруйте его.

Дано:
С управляющим p-n переходом, канал р

С общим истоком, динамический режим
_________________________________

4. Приведите заданную схему включения ПТ, поясните полярность
источников питания.
5. Дайте сравнительную характеристику БТ и ПТ.




Решение:
1. Исходя из заданных условий, а именно структуры транзистора n-p-n,
мощности , усиления , схемы включения - ОЭ, и режима работы - активный динамический режим.
Выбираю биполярный транзистор КТ646Б.
Расшифровка:
К- кремниевый;
Т-биполярный;
6- высокочастотный средней мощности ;
46- порядковый номер разработки;
Б- модификация транзистора по его параметрам.
Параметры транзистора КТ646Б:
Максимальное напряжение коллектор - база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера Uкбо макс= 40В
Максимально допустимый ток коллектора Iк макс.= 1А
Статический коэффициент передачи тока h21э мин =150
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.=200МГц
Максимальная рассеиваемая мощность
На рис.4 представлена схема транзистора n-p-n-типа с общим
эмиттером. На контакт К коллектора подано напряжение +Uкэ > 0, а на контакт Б базы напряжение +Uбэ > 0 от соответствующих источников. Для данной схемы входным током является ток базы Iб, а выходным – ток коллектора Iк.

Рис.4. Схема включения транзистора n-p-n-типа с общим эмиттером

Для того, чтобы транзистор работал в нормальном активном режиме, необходимо, чтобы его коллекторный переход был обратно смещенным, т.е. в данном случае для n-p-n-транзистора потенциал коллектора К - положительный (Uкэ > 0).
Схема с ОЭ находит наибольшее применение в схемотехнике, так как обладает усилением по току, напряжению и мощности. Недостатком схемы с ОЭ по сравнению со схемой с ОБ является большая величина неуправляемого теплового тока Iко*, для уменьшения которого приходится принимать специальные меры.
2. Исходя из заданных условий, а именно с управляющим p-n переходом,
канал р ; ;с общим истоком, динамический режим.
Выбираю полевой транзистор КП103Ж.
Расшифровка:
К- кремниевый;
П-полевой;
1- малой мощности ;
03- порядковый номер разработки;
Ж- модификация транзистора по его параметрам.

Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом – это разновидность полевого транзистора, область затвора которого отделена от объема канала p-n-переходом, смещенным в обратном направлении.
Схема включения полевого транзистора с управляющим p-n-переходом с общим истоком представлена на рис.6 а.

а) б)
Рис. 6. включения полевого транзистора с управляющим p-n-переходом с общим истоком (а), его УГО с каналом p-типа (б)

Условные графические изображения полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом и каналами p-типа приведен на рис. 6, б.

3. Сравнивая два типа транзисторов следует отметить , что схема БТ с
ОЭ позволяет получить наибольшее усиление по мощности, а потому именно она наиболее распространена. Еще одним преимуществом является удобство питания от одного источника. На коллектор и базу идет подача питающего напряжения одного знака. Из недостатков следует отметить более низкие температурные и частотные свойства. Усиление в схеме с общим эмиттером будет снижаться при повышении частоты. Каскад при усилении будет вносить искажения, зачастую – значительные.
4. Схема ПТ с ОИ очень похожа на схему биполярного транзистора с
общим эмиттером. Преимущества данной схемы:
- высокое входное сопротивление по постоянному току и на высокой
частоте, отсюда и малые потери на управление;

- высокое быстродействие (благодаря отсутствию накопления и
рассасывания неосновных носителей);
- почти полная электрическая развязка входных и выходных цепей, малая проходная ёмкость (т.к. усилительные свойства ПТ обусловлены переносом основных носителей заряда, верхняя граница эффективного усиления мощных ПТ выше, чем у биполярных, и применение ключевых усилителей на ПТ при тех же напряжениях питания возможно на частотах около 400 мГц, в то время как на биполярных транзисторах разработка ключевых генераторов частотой выше 100 мГц является весьма сложной задачей);
- квадратичность вольт - амперной характеристики (аналогична триоду);
- высокая температурная стабильность;
- малый уровень шумов.