ТехнКомпЭВС. Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс
![]()
|
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. |