17. Раскройте особенности полевых транзисторов. Полевые транзисторы являются полупроводниковыми приборами. Особенностью их является то, что ток выхода управляется электрическим полем и напряжением одной полярности. Регулирующий сигнал поступает на затвор и осуществляет регулировку проводимости перехода транзистора. Другим отличительным свойством полевого транзистора является образование электрического тока основными носителями одной полярности. 
18. Раскройте принцип работы полевого транзистора и его особенности. Электрод управления полевым транзистором в электронике получил название затвора. Его переход выполняют из полупроводника с любым видом проводимости. Полярность напряжения управления может быть с любым знаком. Электрическое поле определенной полярности выделяет свободные электроны до того момента, пока на переходе не закончатся свободные электроны. Это достигается воздействием электрического поля на полупроводник, после чего величина тока приближается к нулю. В этом заключается действие полевого транзистора
Главной особенностью полевых транзисторов является значительная величина сопротивления входа
19. Раскройте области применения полупроводниковых диодов.
Полупроводниковый диод – это прибор, имеющий два вывода и один выпрямляющий электрический переход.
Полупроводниковые диоды находят применение во всех видах выпрямителей и стабилизаторов. Это в первую очередь: стабилитроны и стабисторы, универсальные, выпрямительные и импульсные диоды. Наиболее широко диоды используются для выпрямления переменного тока. Кроме того, диоды используются в схемах автоматики, радиоэлектроники, силовой преобразовательной техники.
Элементы задействуются для изготовления диодных мостов, а также следующих приспособлений: Устройств для защиты приборов от неверной полярности или перегрузок, Переключателей, Систем диодной искрозащиты.
20. Раскройте принцип работы LC генератора на биполярном транзисторе.
Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении источника питания Ек происходит заряд конденсатора C2, который затем разряжается на L2. Таким образом, в контуре появляются колебания. В результате обмена энергией между конденсатором и катушкой в контуре возникают свободные затухающие колебания с частотой
Переменный ток контура, проходя через катушку  , создает вокруг нее переменное напряжение той же частоты. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора, в котором появляется переменная составляющая.
21. Раскройте принцип работы LR генератора на биполярном транзисторе. Упрощенно биполярный транзистор, как известно, можно представить в виде двух р-n переходов (эмиттерного и коллекторного) с общей тонкой базовой областью (на рис.1,а показано на примере n-р-n структуры). Транзисторы выполняются по планарной технологии, при которой площадь коллекторного перехода оказывается в (3...5) раз больше площади эмиттерного перехода (см. рис. 1,б). Избыточная площадь создает так называемую пассивную часть коллекторного перехода. Во-вторых, для современных генераторных транзисторов характерны низкие входные и нагрузочные сопротивления, измеряемые единицами и даже долями Ом. При этом на частотах в сотни МГц и более сильно сказываются индуктивности выводов транзисторов. Для их снижения выводы делаются в виде штырьков или полосок, а для снижения индуктивности общего вывода (по отношению к входной и выходной цепям генератора) его выполняют в виде нескольких полосок (до двух-четырех), либо непосредственно соединяют с корпусом прибора. Все это позволяет снизить индуктивности до единиц и десятых долей наногенри.
В третьих, в ГТ необходимо снижать тепловое сопротивление переход-корпус Rt пк (до единиц градусов на ватт). Для этого кристалл транзистора приклеивают к корпусу прибора через беррилиевую керамику, обладающую малым тепловым сопротивлением и хорошими изоляционными свойствами по постоянному и переменному токам. Корпус транзистора обычно имеет сравнительно малые размеры. Поэтому тепловое сопротивление корпус - среда Rt кс очень велико (оно даже не указывается в справочных данных). Из-за большой величины Rt кс транзистор необходимо устанавливать на специальный теплоотвод – радиатор, а в некоторых случаях применять принудительное воздушное охлаждение радиатора. Для уменьшения теплового сопротивления корпус-радиатор транзистор конструктивно выполняют в виде болта, фланца и т.д., чтобы его можно было плотно, без зазора, крепить к радиатору. Конструктивные особенности ГТ необходимо учитывать как при анализе его работы, так и при составлении эквивалентной схемы. 
22. Раскройте принцип работы импульсных устройств. К импульсным устройствам относятся функциональные узлы, предназначенные для создания импульсных сигналов требуемой формы и выполнения над ними различных операций и преобразований (интегрирования, дифференцирования, задержки во времени, изменения формы, селекции по амплитуде, длительности и др.), а также для измерения параметров электрических импульсов. Импульсными сигналами принято называть электрические колебания, существующие в пределах конечного отрезка времени. При этом различают видеоимпульсы uB(t) и радиоимпульсы, для которых видеоимпульс мв(/) является огибающей, а гармоническая функция U cos (со/ + ср) — высокочастотным заполнением. В дальнейшем основное внимание уделено импульсным устройствам формирования и преобразования видеоимпульсов. Импульсный режим работы электронного устройства характерен резкими изменениями токов и напряжений. При этом в промежутках времени между этими изменениями токи и напряжения меняются сравнительно мало. Импульсный режим широко используется в устройствах как силовой, так и информативной электроники. 23. Раскройте принцип работы фотоэлементов. Принцип работы фотоэлементов основан на просвечивании зоны проезда тонким лучом, выходящим из передатчика с одной стороны проезда и попадающим в приемник с другой стороны проезда. Если этот луч прерывается любым объектом, автоматика останавливает движение или начинает движение в обратную сторону.
24. Раскройте работу мультивибратора на биполярных транзисторах.
Во время подключения питания два светодиода периодически загораются и потухают. Частоту переменного переключения светодиодов возможно изменять при помощи емкостей конденсаторов или сопротивления резисторов, подключенных к транзисторам и светодиодам.
Это устройство находится в одном из двух противоположных нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и снова обратно. Фаза перехода довольно мала относительно большой длительности нахождения в состояниях за счет положительной обратной связи (ПОС), которая охватывает два каскада усиления.
 25. Раскройте принцип работы триггера.
Триггеры — это цифровые электронные устройства с двумя состояниями. Они предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров в цифровой электронике позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений). Однако это не единственная их область применения. Триггеры широко используются для построения цифровых устройств с памятью, таких как цифровой счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный, последовательные порты или цифровые линии задержки, применяемые в составе цифровых фильтров.
Он работает как электронный переключатель, который можно установить в положение вкл или выкл, в котором он и останется даже после прекращения подачи контрольного сигнала. Это позволяет схемам запоминать и синхронизировать их состояния, и следовательно, выполнять секвенциальные логические операции.
26. Раскройте методику расчета каскада на биполярном транзисторе.
Последовательность действий при расчётах усилителя.
1. В первую очередь определяется рабочая область на ВАХ. Для этого на семействе коллекторных ВАХ строится характеристика мощности рассеяния на коллекторном переходе (Рк.доп), допустимой для данного КТ312А
3. Перенесём рабочий участок нагрузочной характеристики на входную ВАХ транзистора (рис6.13). Зададим РТ на построенной нагрузочной характеристике. Напряжение смещения составляет доли вольта (0,6…0,9) В. При этом важно, чтобы изменения базового тока относительно РТ были симметричными. В нашем примере ток базы меняется от 0,6 мА до 0, следовательно, ток базы покоя Iбп будет равен 0,3 мА. Допустимая амплитуда базового переменного тока, при подключении генератора входного переменного сигнала, будет равна 0,3 мА
27. Раскройте работу сглаживающих фильтров в маломощных выпрямителях.
В маломощных источниках питания (до нескольких сотен ватт) обычно используют однофазные выпрямители. Схемы однофазных выпрямителей бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые.
Однополупериодный выпрямитель является простейшим и имеет схему, изображенную на рисунке 4.3. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение одного полупериода сетевого напряжения и, соответственно, напряжение на нагрузке также существует только в течение одного полупериода (рисунок 4.4).
Рисунок 4.3 – Однополупериодный выпрямитель
Рисунок 4.4 – Форма напряжений на входе и выходе выпрямителя
Однополупериодные выпрямители находят применение только в тех случаях, когда их нагрузкой являются цепи малой мощности. Основными недостатками таких выпрямителей являются высокий уровень пульсаций на выходе и подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током, поскольку постоянная составляющая тока во вторичной обмотке трансформатора течет только в одном направлении.
Двухполупериодный выпрямитель может быть построен на основе параллельного соединения двух однополупериодных (рисунок 4.5). Такой выпрямитель может использоваться только с трансформатором, имеющим вывод от середины вторичной обмотки (или имеющим две одинаковых вторичных обмотки, включенных последовательно). Точки возле изображений обмоток трансформатора указывают на начала обмоток.
Рисунок 4.5 – Двухполупериодный выпрямитель
Диоды в двухполупериодном выпрямителе проводят ток поочередно, каждый в течение одного полупериода. Во втором полупериоде (когда к диоду приложено обратносмещающее напряжение) диод закрыт. В то же время в нагрузке ток течет в каждом полупериоде, причем в одном направлении. Временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу выпрямителя, показаны на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – Временные диаграммы токов и напряжений
Двухполупериодный выпрямитель характеризуется довольно высокими технико-экономическими показателями. В частности, среднее напряжение на нагрузке в два раза больше, а коэффициент пульсаций почти в два с половиной раза меньше, чем в однополупериодном выпрямителе. В двухполупериодном выпрямителе магнитные потоки в сердечнике трансформатора, обусловленные постоянными составляющими тока вторичных обмоток, направлены встречно и взаимно компенсируются. Поэтому в такой схеме отсутствует подмагничивание сердечника трансформатора постоянной составляющей, что позволяет использовать трансформатор относительно меньших размеров.
Однако перечисленные достоинства двухполупериодного выпрямителя, собранного по схеме, приведенной на рисунке 4.5, достигнуты за счет увеличения в два раза числа витков во вторичной обмотке (что экономически не выгодно). Кроме этого в схеме должны быть использованы диоды с допустимым обратным напряжением в два раза большим, чем у диодов для схемы однополупериодного выпрямителя при том же уровне напряжения на вторичной обмотке.
В настоящее время наибольшее распространение получила схема двухполупериодного мостового выпрямителя (рисунок 4.7). Диоды в такой схеме включаются и выключаются парами. Одна пара – это диоды VD1 и VD3, а вторая – VD2 и VD4. В течение положительного полупериода напряжения на вторичной обмотке трансформатора (на выводе, обозначенном буквой А – «+», а на выводе, обозначенном буквой В – «–») диоды VD1 и VD3 открыты, а диоды VD2 и VD4 закрыты.
Рисунок 4.7 – Мостовая схема выпрямителя
К недостаткам мостовой схемы можно отнести большее в два раза число используемых диодов.
Для питания постоянным напряжением большинства устройств электроники коэффициент пульсаций не должен превышать 0,1. Ни одна из рассмотренных схем выпрямителей не обеспечивает такого коэффициента пульсаций. Поэтому для уменьшения пульсаций используют сглаживающий фильтр, который включают между выпрямителем и нагрузкой. Назначение сглаживающего фильтра – выделить из выпрямленного напряжения постоянную составляющую и подавить высшие гармоники.
Следовательно, сглаживающий фильтр является фильтром нижних частот. На рисунке 4.8 показан спектр напряжения на выходе выпрямителя и АЧХ сглаживающего фильтра (зависимость модуля комплексного коэффициента передачи напряжения Kф от частоты). Как видно из рисунка, чем уже полоса пропускания фильтра (меньше частота среза АЧХ фильтра), тем лучше он подавляет высшие гармоники и, следовательно, уровень пульсаций будет меньше.
Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания.
28. Раскройте способы управления тиристорами.
Принцип работы
Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.
Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.
Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания - это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.
После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора - он закроется (выключится).
Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.
Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения - на каждую полуволну синусоиды соответственно.
После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.
Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.
29. Раскройте работу стабилитронов и их применение.
Стабилитрон — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне
К основным характеристическим параметрам стабилитрона относят параметры характеризующие качество стабилизации напряжение в заданном диапазоне токов:
• дифференциальное сопротивление Rd=ΔUст/ΔI
В основе работы стабилитрона лежат два механизма:
-Лавинный пробой p-n перехода
-Туннельный пробой p-n перехода
Виды стабилитронов:
прецизионные — обладают повышенной стабильностью напряжения стабилизации
двусторонние — обеспечивают стабилизацию и ограничение двухполярных напряжений
быстродействующие — имеют сниженное значение барьерной ёмкости и малую длительность переходного процесса
Применение. Стабилитроны общего назначения используются в стабилизаторах и ограничителях постоянного или импульсного напряжения. Также применяются в качестве элементов межкаскадной связи в усилителях, релаксационных генераторах, как выпрямители, управляемые емкости, шумовые генераторы. Прецизионные стабилитроны используются в качестве Е источников эталонного напряжения или опорных элементов в различных схемах, где необходима высокая точность стабилизации уровня напряжения.
30. Раскройте типовые схемы выпрямления переменного тока.
Однофазная однополупериодная (однотактная) схема выпрямления
Схема содержит один выпрямительный диод, включенный между вторичной обмоткой трансформатора и нагрузкой.
Напряжение u2 изменяется по синусоидальному закону. Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда к аноду диода VD прикладывается положительный потенциал (рис. 1, а). При обратной полярности напряжения u2 диод закрыт, ток в нагрузке не протекает, но к диоду прикладывается обратное напряжение Uобр (рис. 1, б).
Ток в нагрузке протекает только в одном направлении и представляет собой выпрямленный ток, хотя носит пульсирующий характер (рис. 1, в).
Однофазная мостовая схема выпрямления
Состоит из четырех диодов, включенных по мостовой схеме. В одну диагональ моста включается вторичная обмотка трансформатора, в другую – нагрузка (рис. 2). Общая точка катодов диодов VD2, VD4 является положительным полюсом выпрямителя, общая точка анодов диодов VD1, VD3 - отрицательным полюсом.
Полярность напряжения во вторичной обмотке меняется с частотой питающей сети. Диоды в этой схеме работают парами поочередно. В положительный полупериод напряжения u2 проводят ток диоды VD2, VD3, а к диодам VD1, VD4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения u2 ток протекает через диоды VD1, VD4, а диоды VD2, VD3 закрыты. Ток в нагрузке проходит все время в одном направлении.
Трехфазная мостовая схема выпрямления
Схема состоит из шести диодов, которые разделены на две группы (рис. 2.61, а): катодную - диоды VD1, VD3, VD5 и анодную VD2, VD4, VD6. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов диодов, т.е. к диагонали выпрямленного моста. Схема подключается к трехфазной сети.
В каждый момент времени ток нагрузки протекает через два диода. В катодной группе в течение каждой трети периода работает диод с наиболее высоким потенциалом анода (рис. 3, б). В анодной группе в данную часть периода работает тот диод, у которого катод имеет наиболее отрицательный потенциал. Каждый из диодов работает в течение одной трети периода. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет всего 0,057.
Управляемыми выпрямителями - выпрямители, которые совместно с выпрямление переменного напряжения (тока) обеспечивают регулирование величины выпрямленного напряжения (тока).
На рисунке 4,а представлена схема однофазного управляемого выпрямителя. Для возможности выпрямления двух полуволн сетевого напряжения используется трансформатор с двухфазной вторичной обмоткой, в которой формируется два напряжения с противоположными фазами. В каждую фазу включается тиристор. Положительный полупериод напряжения U2 выпрямляет тиристор VS1, отрицательный – VS2.
Если импульс приходит в момент времени t0 (рис. 4,б) тиристор открыт в течении всего полупериода и на нагрузке максимальное напряжение, если в моменты времени t1, t2, t3, то только часть сетевого напряжения выделяется в нагрузке.
31. Перечислите типы полевых транзисторов.
32. Раскройте работу усилительного каскада по схеме с общим коллектором (эмиттерного повторителя).
ОЭ – общий эмиттер
Шунтирующий конденсатор Сэ предназначен для устранения (уменьшения) отрицательной обратной связи
33. Перечислите условные графические обозначения на электронных схемах полупроводниковых диодов и тиристоров.
Классификация и условные графические обозначения диодов представлены на рис. ниже:
Условные графические обозначения тиристоров:
34. Раскройте устройство биполярного транзистора.
Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. В принципе, они функционируют одинаково с той лишь разницей, что к ним прикладываются напряжения разной полярности. Выбор того или иного вида БТ определяется особенностями конкретных радиотехнических устройств.
Эмиттер исполняет функцию генератора носителей заряда, которые формируют рабочий ток, стекающий в приёмник – коллектор. База необходима для подачи управляющего напряжения.
Существует 4 режима, в одном из которых может работать биполярный транзистор:
отсечка;
активный режим;
насыщение;
барьерный режим.
Схемы включения биполярных транзисторов.
При включении биполярного транзистора с общим эмиттером достигается максимальное усиление входного сигнала. Благодаря этому данная схема в усилительных каскадах применяется чаще всего.
Схема с общим коллектором по-другому называется эмиттерным повторителем. Это связано с тем, что разность потенциалов на коллекторе и эмиттере оказываются практически равными. При таком включении наблюдаются большое усиление по току, высокое входное сопротивление и совпадение фаз входного и выходного сигналов. Вследствие этого эмиттерные повторители используются в согласующих и буферных усилителях.
При включении БТ по схеме с общей базой отсутствует усиление по току, но значительным оказывается усиление по напряжению. Особенностью данного способа является малое влияние транзистора на сигналы высокой частоты. Это делает схему с общей базой предпочтительной для использования в устройствах СВЧ.
35.Раскройте устройство и принцип действия оптронов.
Конструкция оптрона подразумевает наличие специального светового излучателя (в современных устройствах для этого применяются световые диоды, прежние модели оснащались малогабаритными лампами накаливания) и устройства, отвечающего за преобразование полученного оптического сигнала (фотоприёмника). Обе эти составляющие объединяются при помощи оптического канала и общего корпуса.
Оптический сигнал передаётся по оптическому каналу к приёмнику. Канал бывает закрытым – когда излучённый передатчиком свет не выходит за пределы корпуса оптрона. Тогда сигнал, сформированный приёмником, синхронизирован с сигналом на входе передатчика. Такие каналы бывают воздушными или заполненными специальным оптическим компаундом. Также есть «длинные» оптроны, каналом в которых служит оптоволокно.
Если оптрон сконструирован так, что генерируемое излучение, перед тем как попасть на приёмник, покидает пределы корпуса, такой канал называется открытым. С его помощью можно регистрировать препятствия, возникающие на пути светового луча.
Фотоприёмник производит обратное преобразование оптического сигнала в электрический. В качестве приёмника чаще всего применяются:
Фотодиоды. Обычно применяются в цифровых линиях связи. Линейный участок у них невелик.
Фоторезисторы. Их особенность – двусторонняя проводимость приёмника. Ток через резистор может идти в любом направлении.
Фототранзисторы. Особенностью таких приборов является возможность управления током транзистора как посредством оптопередатчика, так и по выходной цепи. Используются как в линейном, так и в цифровом режиме. Отдельный тип оптронов – с параллельно-встречно включенными полевыми транзисторами. Такие устройства называются твердотельными реле.
Фототиристоры. Такие оптроны отличаются повышенной мощностью выходных цепей и скоростью их переключения, подобные устройства удобно применять в управлении элементами силовой электроники. Эти устройства также относятся к категории твердотельных реле.
36. Раскройте устройство и принцип действия фототиристоров.
Фототиристор (ТФ) – полупроводниковое устройство со структурой, сходной с обычным тиристором, но с одним существенным отличием. С одной стороны корпуса имеется окно с защитным стеклом и фокусирующей линзой, через которое свет проникает на поверхность полупроводника. Он включается не подачей напряжения, а с помощью света, падающего на него. Этот прибор сочетает функции управляемого тиристора и фотоприемника, преобразующего световую энергию в электрический управляющий импульс.
Включение фототиристора в работу, которое становится возможным лишь при подачи потока света на полупроводник, вызывает создание основной относительной пары электрического тока, что становится причиной возникновения общего оптического тока.
Контролировать начальную фазу работы фототиристора можно с помощью распознавания электрического сигнала и светового потока (при увеличении светового потока, напряжение на электродах становится меньше).
У ФТР есть сразу два стабильных положения, естественно, открытое и закрытое. Переходный процесс из одного положения в другое происходит благодаря скачку и солидному изменению сопротивления.
37. Раскройте устройство полевого транзистора.
Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управление этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду.
ПТ состоит из трёх элементов – истока, стока и затвора. Функции первых двух состоят в генерировании и приёме носителей электрического заряда, то есть электронов или дырок. Предназначение затвора заключается в управлении током, протекающим через полевой транзистор. Таким образом, мы получаем классический триод с катодом, анодом и управляющим электродом.
38. Раскройте устройство фотоприемников с внешним фотоэффектом.
Фотоэлементы, иначе известные как фотоприемники являются электронными приборами, которые преобразуют энергию фотонов в электрическую энергию.
Устройство фотоприемников(фотоэлементов):
Стеклянная колба-стеклянный “сосуд”, разнообразной формы, из которого откачан воздух.
Кварцевое окошко -кварцевая пластинка, впаянная в колбу, пропускает видимое и УФ- излучения. Есть только у ФЭ, которые могут регистрировать ультрафиолетовое излучение.
Катод - отрицательный электрод, в ФЭ изготовлен из щелочных металлов или их сплавов с другими элементами, которые уменьшают работу выхода электронов. Выполнен в виде напыления (тонкой колбы) на внутренней поверхности колбы.
Анод- положительный электрод, в ФЭ изготовлен из никеля или других тугоплавких металлов. Выполнен в виде кольца или сетки.
Измерительный прибор- гальванометр или миллиамперметр - устройство, предназначенное для измерения величины фототока.
Источник питания- устройство, предназначенное для того, чтобы зарядить анод положительно, а катод отрицательно
39. Раскройте физические процессы в полупроводниках.
p-n-переходом
P-N переход — точка в полупроводниковом приборе, где материал N-типа (кремний и фосфор) и материал P-типа (кремний и алюминий) соприкасаются друг с другом. Когда между этими двумя материалами возникает контакт ( и подать напряжение >0.7V), то электроны из материала n-типа перетекают в материал p-типа и соединяются с имеющимися в нем отверстиями. Небольшая область с каждой стороны линии физического соприкосновения этих материалов почти лишена электронов и отверстий. Эта область в полупроводниковом приборе называется обедненной областью.
На проводимость влияет температура, концентрации примесей и воздействия различных видов излучения. Чем выше температура, тем лучше проводимость.
40. Раскройте цветовую маркировку отечественных и зарубежных конденсаторов.
Отечественные конденсаторы в основном используют не цветовую, а кодовую маркировку.
41. Раскройте цветовую маркировку отечественных и зарубежных резисторов.   Цветовая маркировка резисторов с 5-ю полосами.
Цвет первых трех полос означает цифры сопротивления. Четвертая полоса означает множитель в виде степени десяти, на который надо умножить число, состоящее из первых трех цифр. Пятая полоса означает точность резистора в процентах
Цветовая маркировка резисторов с 4-мя полосами.
Цвет первых двух полос означает первые цифры сопротивления. Третья полоса означает множитель в виде степени десяти, на который надо умножить число, состоящее из первых двух цифр. Четвертая полоса означает точность резистора в процентах.
42. Раскройте цветовую маркировку отечественных и зарубежных транзисторов. 
43. Раскройте порядок работы цифровых микросхем и их использование.
В цифровых микросхемах входные и выходные сигналы могут иметь один из двух уровней напряжения: высокий (логическая 1) или низкий (логический 0).
Виды цифровых микросхем:
диодно-транзисторная логика (ДТЛ);
транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL);
логика на основе комплементарных МОП транзисторов (КМОП, CMOS);
логика на основе сочетания комплементарных МОП и биполярных транзисторов (BiCMOS).
Для описания принципов работы комбинационной цифровой схемы полностью достаточно таблицы истинности (это совокупность всех возможных комбинаций логических сигналов на входе цифрового устройства и значений выходных сигналов для каждой комбинации). Этой же таблицы достаточно для создания её принципиальной схемы.
Область применения микросхем:
Цифровые микросхемы изначально были разработаны для электронно-вычислительных машин. Бурное развитие цифровых технологий было вызвано тем, что такие платы не страдали от погрешностей. Единственное требование — стабильная частота колебания.
44. Дать определение и раскрыть принцип работы ТТЛ.
Транзисторно-транзисторная логика — способ преобразования дискретной информации с помощью электронных устройств, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики). ТТЛ-принцип построения микроэлектронных схем означает, что транзисторы соединены между собой непосредственно. ТТЛ-схемы имеют большее быстродействие, чем аналогичные микросхемы, построенные по КМОП-технологии, однако потребляют больше электроэнергии и требуют стабильной работы источников питания.
ТТЛ применяется в персональных и промышленных компьютерах, в контрольно-измерительной аппаратуре и др.
Принцип работы ТТЛ:
Логические элементы строятся на биполярных транзисторах (+ диоды). Характеризуются сравнительно высоким быстродействием, умеренным энергопотреблением и высокой помехоустойчивостью.
Принцип работы объясним по примеру базового элемента «НЕ»:
45. Дать определение и раскрыть принцип работы ДТЛ.
Диодно-транзисторная логика (ДТЛ) — технология построения цифровых схем на основе биполярных транзисторов, диодов и резисторов. Своё название технология получила благодаря реализации логических функций (например, И) с помощью диодных цепей, а усиления сигнала — с помощью транзистора (для сравнения см. резисторно-транзисторная логика и транзисторно-транзисторная логика).
Показанная на рисунке схема представляет собой типичный элемент 2И-НЕ:
Если хотя бы на одном из входов уровень логического нуля то ток R1 течет через диод во входную цепь. На анодах напряжение 0,7В, которого недостаточно для открывания транзистора, для того чтобы его ввести в режим насыщения. На выходе формируется уровень логической единицы.
Если на все входы поступает уровень логической единицы, ток R2 течет через R1 в базу транзистора, образуя на анодах падение напряжения 1,4В. Поскольку напряжение уровня логической единицы больше этой величины входы диодов обратносмещены и не учавствуют в работе схемы. Транзистор открыт в режиме насыщения, ток нагрузки втекает в транзистор значительно больший по величине тока нагрузки при уровне логической единицы.
46. Дать определение и раскрыть принцип работы ЭСЛ.
Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ). В основе схемы ЭСЛ лежит переключатель тока. Отличие состоит в том, что в одно из плеч включено параллельно несколько транзисторов Т1 и Т2. Эти транзисторы равноправны в том смысле, что отпирание любого из них (или всех вместе) приводит к переключению тока I0 из правого плеча схемы в левое. Поэтому ЭСЛ, как и РТЛ, выполняет функцию ИЛИ-НЕ.
Повторители на транзисторах T4 и Т5 смещают уровни коллекторных потенциалов на величину U*.Как известно, без такого смещения переключатели тока не могут работать совместно Пусть на оба логических входа поданы запирающие нулевые уровни U0.Тогда в соответствии с функцией ИЛИ-НЕ напряжение на выходе С будет единичным уровнем U1.Его легко найти, учитывая, что транзисторы Т1 и Т2 заперты, т. е. Uк1= Eк.Вычитая напряжение на эмиттером переходе Т4, получаем
U1 = Ек – U*.
При расчете мощности нужно, конечно, учитывать и токи в повторителях
В заключение отметим, что на практике в схемах ЭСЛ заземляют не отрицательный, а положительный полюс источника питания, так что все рабочие потенциалы на оказываются отрицательными. Разумеется, это не меняет принципа действия схемы и основных соотношений, однако заземление положительной шины питания существенно уменьшает влияние проходящих по ней помех на величины уровней U0 и U1.
47. Раскрыть порядок формирования цифрового сигнала.
Цифровой сигнал – это сигнал, который может принимать значение 0 (низкое) или 1 (высокое) значение (рис. 1.1). За 0 принимается некоторый интервал значений напряжений от U0 min (например, 0 В) до U0 max (например, 0,8 В).
За 1 принимается некоторый интервал значений напряжений от U1 min (например, 2,4 В) до U1 max (например, 5 В).
и схемами. В отличие от аналоговых, цифровые сигналы, имеющие всего два разрешенных значения (0 и 1), гораздо лучше защищены от действия шумов, наводок и помех.
Небольшие отклонения от разрешенных значений никак не искажают цифровой сигнал, так как всегда существуют зоны допустимых отклонений.
Однако у цифровых сигналов есть и крупный недостаток: на каждом из своих разрешенных уровней (0 или 1) цифровой сигнал должен оставаться хотя бы в течение какого-то минимального временного интервала, иначе его невозможно будет распознать.
Поэтому максимально достижимое быстродействие аналоговых устройств всегда принципиально больше, чем цифровых. Аналоговые устройства могут работать с более быстро меняющимися сигналами, чем цифровые. Скорость обработки и передачи информации аналоговым устройством всегда может быть выше, чем скорость обработки и передачи цифровым устройством. Кроме того, цифровой сигнал передает информацию только двумя уровнями и изменением одного своего уровня на другой, а аналоговый – еще и каждым текущим значением своего уровня, то есть он более емкий с точки зрения передачи информации. Поэтому для передачи того объема информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, чаще всего приходится использовать несколько цифровых сигналов (чаще всего от 4 до 16).
48. Раскрыть принцип действия, перечислить характеристики и параметры КМОП транзистора.
КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) — набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующая ей схемотехника микросхем.
Для примера рассмотрим схему вентиля 2И-НЕ, построенного по технологии КМОП.
Если на оба входа A и B подан высокий уровень, то оба транзистора снизу на схеме открыты, а оба верхних закрыты, то есть выход соединён с землёй.
Если хотя бы на один из входов подать низкий уровень, соответствующий транзистор сверху будет открыт, а снизу — закрыт. Таким образом, выход будет соединён с напряжением питания и отсоединён от земли.
В схеме нет никаких нагрузочных резисторов, поэтому в статическом состоянии через КМОП-схему протекают только токи утечки через закрытые транзисторы, и энергопотребление очень низкое. При переключениях электрическая энергия тратится в основном на перезаряд ёмкостей затворов и проводников, так что потребляемая (и рассеиваемая) мощность пропорциональна частоте этих переключений (например, тактовой частоте процессора).
В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения логических состояний). Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов, локализованных в одном месте кристалла. Вследствие меньшего расстояния между элементами КМОП-схемы обладают бо́льшим быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки на поверхности кристалла.
49. Раскрыть принцип построения КМОП элементов.
Базовыми элементами любого типа логики являются
электронные ключи на транзисторах.
КМОП − это ключ на
униполярном транзисторе с различными типами каналов
базовые элементы лежат в основе
схемотехнического построения БЛЭ одноступенчатой или
многоступенчатой логики различных: И-НЕ, ИЛИ-НЕ и пр. БЛЭ, в
свою очередь, являются базовыми элементами для построения
комбинационных (шифраторов, мультиплексоров и пр.) и
последовательностных цифровых устройств (счетчиков, регистров
и пр.), являющихся базовыми элемента для выполнения
специализированных функций обработки сигналов в базовых
матричных кристаллах при реализации программируемых
логических матриц интегральных схем (ПЛИС),
микроконтроллеров, специализированных ИС и пр.
50. Перечислить базовые логические элементы, дать характеристику параметров цифровых микросхем.
ИЛИ – логическое сложение (дизъюнкция) – OR;
И – логическое умножение (конъюнкция) – AND;
НЕ – логическое отрицание (инверсия) – NOT.
Основные параметры цифровых ИМС определяют допустимые сочетания схем в устройстве и в обобщенном виде характеризуют работоспособность этих схем в сложных устройствах. Основные параметры цифровых ИМС, число которых одинаково для всех типов микросхем, определяются по измеряемым электрическим параметрам (входным и выходным токам и напряжениям), число которых зависит от типа микросхемы. Поэтому основные параметры являются общими для всех существующих и возможных логических ИМС и позволяют сравнивать между собой микросхемы различных типов. Основными параметрами являются:
? реализуемая логическая функция;
? быстродействие;
? коэффициент объединения по входу;
? коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность);
? помехоустойчивость;
? потребляемая мощность;
? устойчивость против внешних воздействий;
? степень интеграции, надежность.
51. Раскрыть принцип действия интегрирующей RC-цепи, интегрирование импульсной последовательности.
Интегрирующая RC-цепь
Принцип действия RC интегрирующих цепей основан на заряде и разряде конденсатора. При этом напряжение на выходе такой цепи изменяется по закону
Наиболее оптимальное соотношение длительности импульса и постоянной времени цепи: tц >= 10tи, т.е. tи/tц<0,1. Анализ данного выражения показывает, что U2=0, если U1=const, т.е. если скорость изменения dU1/dt=0. Если U2=const и не равно нулю, то напряжение на входе цепи U1 линейно изменяется.
Интегрирование импульсной последовательности
При поступлении первого входного импульса конденсатор начинает заряжаться под действием полного напряжения Um ВХ 1. Так как t >> tи, то к моменту окончания этого импульса напряжение на конденсаторе нарастает до значения
С начала первой паузы конденсатор разряжается, и напряжение на нем экспоненциально уменьшается от значения UВЫХ1, т.е. разрядка происходит под действием значительно меньшего напряжения, чем зарядка.
Каждый последующий импульс сообщает конденсатору меньший заряд, чем предыдущий. За каждую последующую паузу конденсатор разряжается больше, чем за предыдущую, так как напряжение на нем UВЫХn возрастает. В результате этого напряжение на конденсаторе достигает некоторого значения U0, при котором заряд, получаемый конденсатором во время действия входного импульса, оказывается равным заряду, теряемому при разряде в паузе, и медленно меняется около него, так что
Выражение позволяет считать, что в процессе зарядки (и разрядки) ток в цепи практически не меняется. Это выполняется тем точнее, чем больше постоянная времени цепи t.
52. Раскрыть принцип действия мультиплексора.
 Стробирующий сигнал — управляющий сигнал, который своим уровнем определяет момент выполнения элементом или узлом его функции
53. Раскройте работу силовых диодов и их основные параметры.
Диод – полупроводниковый прибор с двумя выводами, связанными с областями различных типов электронной проводимости: электронной – n-типа и строчной – p-типа.
На границе этих областей возникает электронно-дырочный переход, физические явления в котором позволяют изменять проводимость диода, придавая ему свойства электронного ключа с односторонней проводимостью и неполной управляемостью.
Параметры силовых диодов подразделяются на две группы – электрические и предельно-допустимые. Превышение предельно- допустимых параметров вызывает выход диода из строя, в основном - из-за перегрева кристалла. Таким образом, знание параметров имеет первостепенное значение, поскольку даёт возможность осуществить грамотный выбор прибора с учётом предъявляемых к нему требований и не допустить его отказа.
54. Перечислите характеристики полупроводниковых триодов. |
Скачать 2.95 Mb.