ТехнКомпЭВС. Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс
 Скачать 40.57 Mb.
|
У электростатического реле (рис 6,г) принцип действия основан на использовании кулоновских сил, которые обеспечивают притяжение подвижного электрода с мембраной к неподвижному.Достоинства: малые габариты; высокое быстродействие; гальваническая развязка. Недостатки: высокое R пер. (из-за плохого контактного прижатия); ограничение по коммутируемым мощностям. У электромагнитострикционных реле (рис.6,е) принцип действия основан на явлениях магнито – и электрострикций, то есть способности материалов изменять свои размеры под воздействием магнитных и электрических полей. Достоинства таких реле схожи с электромагнитными реле, а также связаны наличием контактной группы. Недостатки: низкая чувствительность; повышенная инерционность; необходимость наличия сильных магнитных или электрических полей. Принцип действия электротепловых реле (рис.6,ж) основан на различных ТКЛР металлов в системе биметаллической пластины, их используют в качестве: датчика температуры; реле времени (из-за высокой инерционности); обычного реле; устройства защиты от перегрузок и т.п. Достоинства: многофункциональность; малая стоимость. Недостатки: малое быстродействие; малый диапазон выдержки времени (около 30с.); малая точность времени. Электронные реле (рис.6,д) представляют собой обычный электронный ключ, например на транзисторах (на биполярных, либо на КМОП или МОП структурах и др.) (рис.7).а) б)  Рис.7.Схема электронного реле: а – на КМОП-структуре; б – на биполярном транзисторе. Достоинства: полная (функциональная, конструктивная) совместимость с интегральными схемами; высокое быстродействие; отсутствие дребезга контактов; высокая чувствительность. Недостатки: отсутствие гальванической развязки между входом и выходом; ограничения по коммутируемым мощностям; не достаточно низкое сопротивление в замкнутом состоянии; не достаточно высокое сопротивление в разомкнутом состоянии; восприимчивость к воздействию ряда факторов (-, -излучениям и пр.). Оптоэлектронными реле (см. рис.6, з, и, к, л, м) называют оптроны или оптоэлектронные пары. Оптрон как и оптоэлектронная пара состоят из светоизлучателя (преобразующего электрический ток в световое излучение), передающей системы (для передачи света), фотоприемника (который осуществляет обратное преобразование светового потока в электрический сигнал). В качестве светоизлучателей чаще всего используют: электролюминесцентные конденсаторы; светодиоды; сверхминиатюрные лампы накаливания. Передающая система должна быть высокопрозрачной, с хорошей адгезией к материалам светоприемника и иметь хорошие диэлектрические свойства. В качестве материалов в таких системах применяют прозрачные клеи и лаки. По типу фотоприемника различают: диодные; резисторные; транзисторные; на однопереходных транзисторах; тиристорные оптопары. У резисторных оптопар (см. рис.6, з) в качестве фотоприемника используется полупроводниковый фоторезистор (ФР), чаще всего на основе селенида кадмия либо сернистого кадмия. Их сопротивление падает при облучении светом в определенном диапазоне длин волн, от которого зависит материал резистивного элемента ФР. Например, в диапазоне инфракрасного (ИК) излучения используют ФР на основе PbS или PbSe. Недостатком ФР является зависимость его сопротивления от температуры. Достоинством – возможность работать на переменном токе. В диодной оптопаре (см. рис.6,и) используются полупроводниковые диоды в фотодиодном либо фотогенераторном режиме. Наибольшим быстродействием обладают p-i-n диоды (очень малое время включения). В качестве излучателя используется фотодиод типа АОД-101 на основе арсенида галлия (tвкл=1мкс) или p-i-n диод (tвкл.1мкс). В транзисторных оптопарах (см. рис.6,к) в качестве излучателей используется ИК-диоды, но можно использовать излучатели и обычного света. В тиристорных оптопарах (см. рис.6,л) для выключения прибора приходится коммутировать выходную цепь, из-за лавинного образования электронов. В качестве излучателя может использоваться светодиод. В основе принципа работы оптопары на основе однопереходных транзисторов (см. рис.6,м) лежит облучение эмиттера транзистора, например типа АОТ-102 (tвкл.5мкс). Достоинства оптоэлектронных реле: полная гальваническая развязка между входом и выходом; высокая чувствительность; высокое быстродействие; «полная» совместимость с интегральными схемами. Недостатки такие же, как и у электронных реле. В гальваномагнитных реле используют для коммутации либо эффект Холла, либо эффект Гаусса. Достоинством этого бесконтактного реле являются малые габариты. Недостатки: восприимчивость к воздействиям излучений и критичность к температурным воздействиям.У электретных реле (см. рис.6,н) в качестве диэлектрика магниторезисторного элемента (МРЭ) используется тонкая пленка электрета (например, пленка на основе фторопласта). Величина тока в цепи (МРЭ) будет зависеть от способа его поляризации, свойств материала электрета и др. Достоинства: эти реле могут быть бесконтактными; они не потребляют ток; в них отсутствуют дребезжания контактов. Недостатки: восприимчивость к воздействию радиации. Такие устройства изготавливают с механическим (или дистанционным) управлением.Конструкция магнитного реле в простейшем случае представляет собой двухобмоточный трансформатор (сердечник может быть выполнен из ферромагнитного материала) (рис.8).  Рис.8.Схематическое изображение магнитного реле. При подаче напряжения на вход появляется напряжение на выходе. Обычно такое реле работает на переменном токе. Достоинства: полная гальваническая развязка; неограниченное число коммутаций. Недостаток: большие габариты. Работа пьезоэлектрического реле (см. рис.6,о) основана на том, что при деформации некоторых материалов возникает ЭДС, она и будет выходным сигналом. Недостаток: необходимость приложения больших механических усилий (для появления ЭДС = 1В необходимо приложить усилие равное 100 Н). В криотронных реле используют свойство некоторых материалов при низкой температуре переходить в состояние сверхпроводимости и выходить из этого состояния под действием магнитного поля, не изменяя при этом температуры. Достоинства: очень низкое сопротивление в замкнутом состоянии. Недостаток: не очень высокое сопротивление в разомкнутом состоянии; необходимость наличия охлаждающей жидкости. В структуре халькогенидных реле используются халькогенидные стекла. Эти материалы резко изменяют свои свойства под действием электрического и магнитного поля. Оптические реле представляют собой КУ, которые используются для коммутации световых сигналов. Все такие устройства можно разделить на:
В качестве примера конструкций реле на рис.9 приведены конструкции некоторых высокочастотных реле, а на рис.10 – реле с магнитоуправляемыми контактами.  Рис.9. Разновидности конструкций высокочастотных реле.  Рис.10. Реле с магнитоуправляемыми контактами широко применяемые для ЭУ. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и прочие дискретные пассивные и активные ЭРК. Сведения о дискретных резисторах, конденсаторах и катушках индуктивности подробно изучаются в лабораторных работах [1-3]. Однако целесообразно представить самые миниатюрные конструкции дискретных компонентов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и прочих) реализованных в микрокорпусах или в бескорпусном исполнении (табл.1), как наиболее перспективные для микроэлектронных ЭУ. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и прочие дискретные пассивные и активные ЭРК. Сведения о дискретных резисторах, конденсаторах и катушках индуктивности подробно изучаются в лабораторных работах [1-3]. Однако целесообразно представить самые миниатюрные конструкции дискретных компонентов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и прочих) реализованных в микрокорпусах или в бескорпусном исполнении (табл.1), как наиболее перспективные для микроэлектронных ЭУ. |