КР ЭП (Электронные Приборы) 2013. Методические указания по изучению отдельных разделов дисциплины, вопросы для самопроверки и литературные источники информации
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
Вопросы для самопроверки
Полевые транзисторы [1, c.180-213; 2, c.120-136; 3, c.82-99] В результате изучения данного материала необходимо знать устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом, МДП-транзисторов с индуцированным и встроенным каналами, их характеристики и параметры, уметь определять малосигнальные параметры по статическим характеристикам, иметь четкие представления о влиянии режима работы и температуры на характеристики и параметры полевых транзисторов. Области применения полевых транзисторов. Вопросы для самопроверки
4. Что такое режим обеднения и обогащения? 5. Почему уровень шума полевых транзисторов меньше, чем биполярных? Переключающие приборы [1, c.214-220; 2, c.113-120; 3, c.100-106] При изучении данного материала необходимо знать устройство и принцип действия динисторов, тиристоров, симисторов, их характеристики и параметры, области применения. Вопросы для самопроверки
Приборы оптоэлектроники [1, c.328-351; 2, c.148-200, 3, c.125-150] Изучение этого материала необходимо начать с явлений внутреннего и внешнего фотоэффектов, которые лежат в основе работы всех фотоэлектрических приборов. После этого необходимо изучить принцип работы и параметры фоторезисторов, фотоэлементов, фотодиодов, фототранзисторов. В последнее время широко начали применяться излучающие полупроводниковые приборы, использующие явления инжекционной электролюминесценции, - люминесцентные индикаторы и светодиоды. Сочетание фотоприемников и излучателей позволило создать новые приборы – оптроны. Необходимо знать устройство и принцип действия простейших разновидностей оптронов. Вопросы для самопроверки
Элементы интегральных микросхем [1, c.367-392; 2, c.136-148; 3, c.153-173] При изучении материала необходимо ознакомиться с принципами построения интегральных микросхем и выяснить особенности активных и пассивных элементов. Для лучшего усвоения материала необходимо ознакомиться с технологическими процессами, используемыми при изготовлении микросхем (фотолитографии, диффузия, окисление). Важным звеном при создании микросхем является изоляция элементов интегральных схем, а также изготовление пассивных элементов интегральных схем – диффузионных резисторов и конденсаторов. Необходимо также ознакомиться с особенностями биполярных интегральных транзисторов, способами получения диодов из транзисторных структур и структурами полевых транзисторов. Приборы с зарядовой связью. Вопросы для самопроверки
Примеры выполнения контрольного задания Задание № 1 (пример) Рассчитать и построить вольтамперную характеристику идеального диода при комнатной температуре (Т=300оК), если тепловой ток I0=10 нА. Расчет вольтамперной характеристики проведем в соответствии с уравнением  , в котором величина I0представляет тепловой ток p-n-перехода, называемый также током насыщения. Для комнатной температуры  Результаты расчета прямой ветви (U > 0) вольтамперной характеристики представим в виде
а результаты расчета обратной ветви (U<0) – в виде
Общий вид построенной по этим значениям вольтамперная характеристика изображен на рисунке 1.  Рисунок 1. ВАХ диода. Для определения дифференциального cопротивления выбирите на линейном участке прямой ветви вольтамперной характеристики рабочую точку А и задав небольшое приращение  , получают приращение тока  . Тогда  ;Взяв производную  из выражения для вольтамперной характеристики диода  получим  Сопротивление диода постоянному току в рабочей точке А определяется как  Ом. При этом всегда R0 > RДИФ.Задание № 2(пример) Стабилитрон подключен для стабилизации напряжения на резисторе нагрузки RH, как показано на рис. 2. Известны параметры стабилитрона Uст; Iст min; Icт max и сопротивление нагрузки RH. Необходимо определить сопротивление ограничительного резистора Rогр, если напряжение на входе изменяется от Emin до Emax. Будет ли обеспечена Uст во всем диапазоне изменения входного напряжения. Выберем средний ток стабилизации из условия  Рисунок 2.Схема включения стабилитрона.  При этом необходимая величина напряжения источника питания будет равна  Отсюда можно найти необходимую величину ограничительного резистора:  Допустимый диапазон изменения напряжения источника питания определяем по формулам   и сравниваем с заданным диапазоном изменения питающего напряжения Еmin, Emax Пусть например, сопротивление нагрузки  кОм;  мА;  мА;    По вышеприведенным выражениям находим:  мА.Средняя величина питающего напряжения  Ток нагрузки  мА.Отсюда  кОм.Диапазон изменения напряжения будет равным  Отсюда видно, что стабилизация получается во всем диапазоне изменения напряжения питания. Задание № 3 (пример) Усилительный каскад выполнен по схеме с общим истоком и напряжение смещения задается автоматически за счет включения в цепь истока резистора Ru (рис. 3). Уравнение нагрузочной прямой :  откуда Пример построения нагрузочной прямой показан на рисунках 4.,4а. Положение рабочей точки находим, проведя нагрузочную прямую через точку соответствующую  на оси напряжений и точку  на оси токов. Пересечение нагрузочной прямой с характеристикой, соответствующей заданному значению  , даст положение рабочей точки «О». Эта рабочая точка соответствует току стока в рабочей точке  и напряжению  . Рисунок 3.Схема включения транзистора. Рисунок 4.Семейство выходных характеристик. Сопротивление резистора в цепи истока находим следующим образом:  . Малосигнальные параметры S, Ri и определяются какS =  Кроме этого, полезно пользоваться выражением  При определении графическим методом рабочей крутизны Sp необходимо помнить, что при этом   Коэффициент усиления по напряжению  а выходная мощность переменного сигнала находится из выражения: Рвых= . Рисунок 4а Семейство выходных характеристик. Задание № 4(пример) Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов:
Ток, протекающий через фотодиод, можно записать в следующем виде:  где Iф – фототок; I0– тепловой ток p-n-перехода; U – напряжение на диоде. Общий вид ВАХ фотодиода представлен на рисунке 5. При разомкнутой внешней цепи RH = , Iобщ = 0 легко получить напряжение при холостом ходе, которое равно фото ЭДС U .Статическая интегральная токовая чувствительность при монохроматическом световом потоке определяется отношением 
Для фотодиода, работающего в фотодиодном режиме удобно использовать вольтовую чувствительность  (В/лм). Рисунок 5. Общий вид ВАХ фотодиода. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ Задание №1 Рассчитать и построить вольтамперную характеристику идеализированного кремниевого диода в пределах изменения напряжения от – 10 до + 0,8 В при Т = 300 К и обратном токе насыщения, равном I0. Величина константы  = 0,026 В.для Т = 300 К. Определить дифференциальное сопротивление Rдиф, сопротивление диода постоянному току R0 для заданных значений Uпр. Величины I0, Uпр приведены в табл. 1. Таблица 1
В таблице 1 приведены максимальные значения Uпр. Расчет значений проводить при следующих значениях: - Uпр от 0 до + 0,5 В дискретно 0,1 В, - Uпр от 0,5 до +0,8 в дискретно 0,05 В - Uобр от 0 до -10 В дискретно 1В |