Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Расчеты электрических цепей Постоянный электрический ток Дифференциальная форма закона Ома Резонанс напряжений Сопротивления в цепи переменного тока Мощность цепи переменного тока

Транзисторы

Транзисторы – это приборы, выполняющие роль управляемых резисторов. Включая резистор в цепь большой мощности получают эффект усиления мощности управляющего сигнала, мощность которого невелика.

По принципу действия транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

Биполярные транзисторы – это полупроводниковые приборы с трехслойной структурой, имеющие два взаимодействующих между собой p-n перехода. Различают p-n-p и n-p-n транзисторы. Условные графические обозначения и структурные схемы этих типов биполярных транзисторов приведены на рисунке 15.6 а) и б), соответственно.

 

 а) б)

Рисунок 15.6

Транзистор называется биполярным, так как в нем могут свободно перемещаться заряды обоих знаков: электроны и положительные дырки.

В биполярном транзисторе средний слой называется базой (Б), один крайний слой – эмиттером (Э), а другой крайний слой – коллектором (К). Каждый слой имеет свои выводы, с помощью которых биполярный транзистор включается в цепь. Основной ток идет между эмиттером и коллектором. Ток базы значительно меньше тока коллектора и является управляющим.

На рисунках 15.7 а) и 15.7 б) приведены семейство выходных и входная  характеристики биполярного транзистора.

Транзисторы могут работать в ключевом (открыт – закрыт) и линейном режимах работы. Линейный режим работы, используется в усилителях.

 а) б)

Рисунок 15.7

Униполярными, или полевыми, транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которых регулирование тока производится изменением проводимости канала с помощью электрического поля, направленного перпендикулярно направлению тока в канале. Оба названия транзисторов точно отражают их основные особенности: ток в канале обусловлен зарядами только одного знака (положительными – в p-канале и отрицательными в n-канале), управление величиной тока в канале осуществляется электрическим полем.

Электроды, подключенные к каналу, называются стоком (С) и истоком (И), а управляющий электрод называется затвором (З). Напряжение управления, создающее поле в канале, прикладывается между затвором и истоком. В зависимости от выполнения затвора униполярные транзисторы делятся на две группы: с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.

Структура, условное графическое обозначение и семейство выходных характеристик  полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа приведены на рисунке 15.8.

Рисунок 15.8

Однофазные выпрямители

Цель лекции: ознакомиться со схемами однофазных выпрямителей и простейшим емкостным сглаживающим фильтром.

Электроснабжение осуществляется посредством переменного синусоидального напряжения и тока, а устройства электроники используют в качестве источников энергии источники постоянного напряжения и тока. Поэтому в состав источников постоянного напряжения и тока входят выпрямители – устройства, преобразующие переменное напряжение в постоянное, точнее сказать в однонаправленное пульсирующее. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке включают конденсатор, а для сглаживания пульсаций тока последовательно включают катушку индуктивности. Эти устройства называются сглаживающими фильтрами. Простейшим сглаживающим фильтром является конденсатор, емкость которого

где fосн.гарм, Kп и Rн – частота основной гармоники, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения и сопротивление нагрузки.

Однофазные выпрямители на полупроводниковых диодах

Схема однофазного однополупериодного выпрямителя и временные диаграммы напряжения и тока, поясняющие его работу, приведены на рисунке 16.1. В течение положительного полупериода переменного напряжения сети u диод VD открыт, сопротивление его мало, он пропускает ток нагрузки iн от плюса к минусу, создающий на резисторе нагрузки Rн падение напряжения uн.

В течение следующего полупериода напряжение является обратным для диода, тока практически нет из-за большого обратного сопротивления диода Rобр. Напряжение на нагрузке равно нулю. Далее процесс повторяется.

Основные параметры выпрямителя:

постоянная составляющая выпрямленного напряжения и тока нагрузки равна среднему за период значению

 и ;

мощность нагрузки

;

амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения

;

коэффициент пульсаций

;

действующие значения напряжения и тока вторичной (U2, I2) и первичной (U1, I1) обмоток трансформатора и его расчетная мощность Pтр;

частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения fосн.гарм равна частоте напряжения сети f1.

Основные параметры диода:

максимальное обратное напряжение на диоде

;

прямой средний ток диода Iд.пр.ср = Iн.ср.

Мостовая схема однофазного двухполупериодного выпрямителя и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рисунке 16.2.

Рисунок 16.1 Рисунок 16.2

В течение положительного полупериода переменного напряжения u открыты диоды VD1 и VD3 (VD2 и VD4 закрыты), а в течение отрицательного полупериода наоборот открыты диоды VD2 и VD4, а VD1 и VD3 закрыты. В результате этого ток нагрузки iн протекает в обоих случаях в одном направлении от плюса к минусу и создает на резисторе нагрузки Rн падение напряжения uн.

Основные параметры выпрямителя:

постоянная составляющая выпрямленного напряжения и тока нагрузки в два раза увеличилась по сравнению с однополупериодным выпрямлением

 и ;

частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения fосн.гарм равна удвоенной частоте напряжения сети, то есть fосн.гарм =2 f1.

амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения

;

коэффициент пульсаций

.

Основные параметры диодов:

максимальное обратное напряжение на диоде

;

прямой средний ток диода Iд.пр.ср = 0,5Iн.ср.

 Физическими источниками электрической энергии называют устройства, преобразующие энергию механическую, тепловую, электромагнитную, световую энергию, энергию радиационного излучения, ядерного распада в электрическую. К физическим источникам относятся электромашинные генераторы (турбо-, гидро- и дизель-генераторы), термоэлектрические генераторы, термоэмиссион­ные преобразователи, МГД-генераторы, а также генераторы, преобразующие энергию солнеч­ного излучения и атомного распада.
Однофазные выпрямители