Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Краткие теоретические сведения. Исследование транзисторов и транзисторных ключей




Цель работы

Исследование транзисторов и транзисторных ключей

Контрольные вопросы

Содержание отчета

Титульный лист. Схема параметрического стабилизатора с подключенными измерительными приборами. Результаты измерений в виде таблиц и графических зависимостей. Расчетные формулы и примеры расчетов требуемых параметров и коэффициентов. Выводы по каждому пункту работы.

 

 

1. Поясните назначение параметрического стабилизатора.

2. Что представляет собой полупроводниковый стабилитрон?

3. К чему приведет последовательное включение стабилитронов?

4. В каком случае обеспечивается оптимальный режим работы

стабилитрона?

5. Зависит ли коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора от тока нагрузки?

6. Объясните назначение Rогр в схеме параметрического стабилизатора.

 

 

 

 

Ознакомление с транзисторами и схемами транзисторных ключей, расчет параметров ключевых схем, исследование статических и динамических свойств.

 

 

Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой p-n перехода.
В зависимости от последовательности чередования областей с различным типом проводимости различают p-n-p или n-p-n транзисторы. В таком транзисторе имеют место два вида носителей заряда: электроны и дырки, отсюда название – биполярный. Электроды транзистора имеют следующие названия: эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К), причем эмиттер и коллектор имеют одинаковый тип проводимости, а база, разделяющая эмиттер и коллектор,- противоположный. Транзисторы n-p-n и p-n-p типа и их обозначение на схемах показаны на рис. 2.16.


Рис.2.16. Обозначение транзисторов p-n-p и n-p-n типа на схемах

 

В зависимости от полярности напряжения между выводами биполярный транзистор работает в различных режимах:

1) активный режим, в котором переход эмиттер-база включены в прямом направлении (к эммитеру и базе подведено напряжение со знаком, соответствующим знаку носителя заряда), а переход коллектор-база – в обратном (к коллектору и базе подведено напряжение с знаком, противоположным знаку носителя заряда);

2) инверсный режим, в котором переход эммитер-база включен в обратном направлении, а переход коллектор-база- в прямом;

3) режим отсечки (скачкообразное уменьшение тока, транзистор представляет разомкнутый ключ), в котором оба перехода включены в обратном направлении;

4) режим насыщения (транзистор представляет замкнутый ключ), в котором оба перехода включены в прямом направлении.

В зависимости от того, какой электрод используется в качестве общего, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ) (рис. 2.17).

Рис.2.17. Схемы включения биполярных транзисторов

На практике чаще всего используют два семейства ВАХ транзисторов – входные и выходные. Входные характеристики определяют зависимость входного тока (базы или эммитера в зависимости от способа включения транзистора) от напряжения на коллекторе. Выходные характеристики определяют зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эммитер при фиксированных значениях тока базы или эммитера (в зависимости от способа включения транзистора). Входные характеристики имеют вид, аналогичный характеристикам диода. ВАХ транзисторов снимаются на постоянном токе и используются для расчета цепей смещения и стабилизации режима, расчета конечных состояний ключевых схем. Примеры входных (а) и выходных (б) ВАХ приведены на рис. 2.18.

а) б)

Рис.2.18. Входные (а) и выходные (б) характеристики
транзисторов

 

Транзисторный ключ является базовым элементом всех цифровых устройств. В области силовой электроники и преобразовательной техники также очень широко используются устройства с мощными транзисторными ключами.

Знание основных характеристик ключевых транзисторных схем крайне необходимо при разработке силовых импульсных устройств.

Транзисторные ключи выполняются как на биполярных, так и на полевых транзисторах различного типа. В мощных преобразовательных устройствах широко применяются IGBT-ключи, представляющие собой (в упрощенной трактовке) симбиоз полевого и биполярного транзистора.

Простейший транзисторный ключ на биполярном транзисторе с резистивной нагрузкой в цепи коллектора показан на рис. 2.19.

 

Рис. 2.19. Схема транзисторного ключа на биполярном транзисторе

 

В зависимости от полярности напряжений, приложенных к электродам транзистора, различают следующие режимы его работы: усилительный (на линейной части ВАХ), насыщения, отсечки и инверсный.

Обычно для ключа рассматриваются два режима: статический (установившийся) и динамический (включение и выключение) [4].

До момента времени t1 (рис.2.20) p-n-переход база-эмиттер смещен в обратном направлении, транзистор находится в режиме отсечки (ключ разомкнут). Обратными токами p-n-переходов можно пренебречь и считать все токи равными нулю. Падение напряжения на резисторе в цепи базы = 0. Uбэ = -Uвх. Uкэ = Uвых = E. В интервале времени t1 … t2 транзистор открыт (ключ замкнут). Для минимизации напряжения Uкэ величина Uвх должна быть такой, чтобы транзистор находился в режиме насыщения или режиме, близком к режиму насыщения.

 

Рис.2.20. Диаграмма входного напряжения транзисторного ключа  

 

Токи в транзисторе в этом случае определяются следующим
образом:

, .

Для режима насыщения . Падение напряжения Uкэ нас для различных типов транзисторов различно и лежит в диапазоне 0.08 – 1В.

Для численной оценки степени насыщения транзистора используется коэффициент насыщения qнас, показывающий, во сколько раз ток базы превосходит минимальное значение, необходимое для обеспечения режима насыщения.

Значение минимального тока базы для режима насыщения определяется как

,

а величина коэффициента насыщения

В практических приложениях обычно известны: сопротивление нагрузки (Rк), напряжение источника питания (E), статический коэффициент усиления (F) для выбранного типа транзистора. Входное управляющее напряжение также чаще всего известно. Поэтому для обеспечения ключевого режима работы транзистора требуется рассчитать величину сопротивления в цепи базы Rб на основании имеющихся данных и выбранного коэффициента насыщения.

.

При выборе значения коэффициента насыщения руководствуются следующими соображениями [4]:

Ø Режим насыщения должен обеспечиваться для всех экземпляров выбранного типа транзисторов. Поэтому, если величина F задана диапазоном значений, то выбирается минимальное значение из диапазона.

Ø Увеличение тока базы в режиме насыщения уменьшает падение напряжения между эмиттером и коллектором, что уменьшает рассеиваемую мощность выходной цепи транзистора, но это уменьшение прекращается при qнас » 3.

Ø Чрезмерное увеличение тока базы ведет к неоправданному увеличению рассеиваемой мощности во входной цепи транзистора.

Кроме перечисленных моментов, относящихся к установившемуся режиму работы, необходимо учитывать влияние тока базы на длительность переходных процессов. При больших токах базы транзистор быстро входит в насыщение (включается), но длительность выключения при этом возрастает.

На практике величина qнас чаще всего не превышает 5, а рекомендуется выбирать равной 1,5 … 3.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 1456; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.021 сек.