Вольт-амперные характеристики полупроводниковых диодов

Задание 3

Задача 3 (варианты 1-10).

По выходным характеристикам тран­зистора, включенного по схеме с общим эмиттером, определить коэф­фициент усиления h_21э, и мощность Р_к, при напряжении на коллекторе U_кэ и токе базы I_б. Какое при этом надо выбрать сопротивление нагрузки R_к, если напряжение источника питания E_к? Определить также коэффициент передачи тока h_21б. Данные своего варианта взять из табл.

Таблица

Номера вариантов	Номера рисунков	Uкэ, В	Iб	Eк, В
		7,5	0,6 1,5

 

Задача 3 (варианты 11—20). Ток коллектора, включенного по схеме с общим эмиттером, равен I_к. Используя входную и выходную характеристики, определить коэффициент усиления h_21э, сопротивление нагрузки R_к и мощность на коллекторе Р_к, если дано напряжение на базе U_бэ и напряжение источника питания E_к. Определить также коэффициент передачи тока h_21б. Данные для своего варианта взять из табл. 65.

 

 

Таблица 65

 

Номера вариантов	Номера рисунков	Iк	Uбэ,В	Eк,В
	73; 74 75; 76 77; 78 79; 80 81; 82 83; 84 85; 86 87; 88 89; 90 91; 92	0,2 0,3 0,2 0.8 1,0 2,5	0,3 0,2 0,15 0,2 0,15 0.25 0,3 0,3 0,3 0,25

Задача 3 (варианты 21—30). Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, определить по выходным характеристикам коэффициент усиления h_21э, значение сопротивлений нагрузки R _к1 и R _к2 и мощность на коллекторе Р_к1 и Р_к2 для значений тока, базы I_б1 и I _б2, если напряжение на коллекторе U_кэ и напряжение источника питания E_к. Данные для своего варианта взять из табл.

 

 

Таблица 66

 

Номера вариантов	Номера рисунков	Uкэ, В	Iб1	I б2	Eк,В
			0,6 0,5	0,9

Задача 3 (варианты 41—50). По выходным характеристикам транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, определить токи коллектора I_к1 и I_к2, напряжение на коллекторе U_кэ1 и U_кэ2, коэффициент усиления h_21э, если заданы токи базы I_б1 и I _б2, сопротив­ление нагрузки R_к, и напряжение источника питания E_к. Данные для своего варианта взять из табл..

Таблица

 

Номера вариантов	Номера рисунков	Iб1	I б2	RK, кОм	Eк,В
		1,2 1,0	1,5 1,5	0,05 0,1 0,1 0,02 0,4 0,1 1,0 0,8

 

Задание 4

 

26. Начертите вольтамперную характеристику диода и поясните его работу в режимах пространственного заряда и насыщения.

27. Опишите процессы, происходящие в запирающем слое (p-n-переходе) по-лупроводниковых диодов при приложении к ним прямого и обратного на-пряжений. Чем объясняется наличие обратного тока в полупроводниковых диодах.

28. Опишите атомное строение вещества и состояние электронов в нем. Дайте определение работы выхода электрона.

29. Устройство, принцип действия и свойства фотосопротивлений. Приведите сравнительную характеристику фотосопротивлений и вакуумных фотоэле-ментов. Применение фотосопротивлений и их маркировка.

30. Устройство и принцип действия электронно-лучевых трубок с электричес-кой и магнитной системами управления. Практическое использование электронно-лучевых трубок. Расшифруйте смысл каждого элемента обозна-чения следующих электронно-лучевых трубок: 5ЛО38И, 8ЛО29, 23ЛО51А, 18ЛМ15В, 6ЛК1А, 35ЛК2Б.

31. Дайте определение и характеристику различных видов электронной эмиссии. Перечислите приборы, в которых используются эти виды элект-ронной эмиссии.

32. Устройство, условное обозначение и принцип действия полевого транзис-тора, их практическое применение. Расшифруйте смысл каждого элемента в обозначении: КП302, КП903, 2ПС202 А-2, КПС202В-1.

33. Устройство и принцип действия полупроводникового диода. Приведите какую либо схему электронного устройства с применением полупроводни-ковых диодов и поясните ее работу.

34. Опишите устройство и принцип действия трехфазного ртутного выпрями-теля.

35. На схеме выпрямителя покажите пути прохождения токов в цепях главных и дежурных анодов.

36. Назначение генераторов пилообразного напряжения и область их примене-ния. Начертите схему генератора на неоновой лампе, поясните его работу и постройте график изменения напряжения.

37. Начертите схему тринистора, условное обозначение. Поясните принцип действия тринистора, пользуясь его ВАХ.

38. Опишите работу трехфазного двухтактного выпрямителя Ларионова и начертите графики выпрямленного напряжения и тока. Преимущества этого выпрямителя перед другими схемами выпрямления.

39. Движение свободного электрона в электрическом и магнитном полях. В каких электронных приборах используется магнитное управление движе-нием электронов?

40. Начертите схему устройства многослойной структуры симмистора, условное обозначение. Поясните принцип действия, пользуясь ВАХ.

41. Нарисуйте структурные схемы и условные обозначения транзисторов p-n-p

и n-p-n. Объясните их устройство и принцип работы.

42. Начертите с помощью принятых условных обозначений схему фотоэлек-тронного умножителя (ФЭУ). Объясните его устройство и принцип действия. Область практического применения ФЭУ и их маркировка.

43. Назначение выпрямительных устройств, область их применения. Какие выпрямительные элементы – вентили – применяются

44. Нарисуйте схему устройства и условное обозначение кремниевого стабили-затора напряжения – стабилитрона. Опишите принцип действия, область практического применения и систему маркировки различных типов крмние-вых стабилитронов.

45. Опишите устройство и принцип действия тиратрона с холодным катодом. Область применения этих тиратронов и их преимущества перед тиратро-нами с нагреваемым катодом.

46. Нарисуйте схему однофазного двухполупериодного выпрямителя со сред-ней точкой. Опишите работу схемы с указанием на чертеже путей прохож-дения тока Напишите соотношение для подведенного и выпрямленного на-пряжений.

47. Устройство, принцип действия и особенности вакуумного и газонапол-ненного фотоэлементов, их условное обозначение. Область практического применения фотоэлементов и их маркировка.

48. Начертить схему простейшего усилительного каскада на биполярном транзисторе. Объясните принцип действия каскада и назначение элементов схемы.

49. Приведите примеры практического использования диодов. Начертите схему двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром.

50. Начертите схему устройства полевого транзистора с «p “ типа каналом. При каких условиях возникает ток стока I_c .

51. Начертите схему устройства КМОП транзистора. Опишите его области и принцип действия.

52. Начертите схему устройства МДП транзистора. Опишите его области и принцип действия.

53. Опишите устройство и принцип действия фотодиода в режиме фотопреоб-разователя. Область применения фотодиодов, их преимущества и недос-татки по сравнению с другими фотодатчиками.

54. Нарисуйте схему уст-ройства и условное обозначение. Преимущества пентода перед тетродом. Практическое использование и маркировка пентодов.

55. Начертите схему усилительного каскада напряжения на пентоде. Опишите принцип его работы и назначение элементов схемы.

56. Опишите устройство и принцип действия электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением. Объясните, как осуществляется горизон-тальная развертка луча в этой трубке.

57. Опишите процессы, протекающие при прохождении тока через разрежен-ные газы; виды разрядов в газе и их вольт-амперные характеристики.

58. Нарисуйте вольтамперную характеристику газотрона и поясните ее. Назна-чение ограничивающего сопротивления в анодной цепи газотрона. Почему не допускают работу газотрона с пониженным напряжением накала?

59. Опишите процесс прохождения тока в полупроводниках. Как влияет наличие примесей в полупроводнике на возникновение электронной (n) и дырочной (p) проводимостей? Опишите процесс образования запирающего слоя в электронно-дырочном переходе.

60. Начертите схему включения транзистора с ОЭ. Опишите его параметры, характеристики (статические и динамические) практическое применение.

61. Начертите схему включения транзистора с ОБ. Опишите его параметры, характеристики и применение.

62. Начертите схему устройства и условное обозначение полупроводникового диода. Начертите и поясните его вольт-амперную характеристику.

63. Опишите, как определяются параметры электронного диода по его вольт-амперной характеристике. Нарисуйте схему для снятия вольт-амперной (анодной) характеристики диода.

64. Опишите, как определяются параметры триода по семейству анодно-сеточ-

ных характеристик. Нарисуйте схему для снятия характеристик триода и

опишите порядок работы для снятия анодно-сеточных характеристик.

65. Опишите, как определяются параметры триода по семейству анодных характеристик. Нарисуйте схему для снОпишите устройство и принцип действия фотосопротивлений. Начертите и поясните световые характеристики фотосопротивлений. Применение фотосопротивлений, их преимущества и недостатки по сравнению с фотоэлементами внешнего фотоэффекта. Маркировка фотосопротивлений.

66. Нарисуйте три схемы включения p-n-pтранзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Поясните особенности этих схем и область их применения.

67. Что такое семейство входных и выходных характеристик транзистора? Нарисуйте входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и поясните их.

68. Нарисуйте три схемы включения n-p-nтранзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Какая из этих схем включения транзистора является наиболее распространенной и почему?

69. Классификация приборов электроники по принципу действия, их сравни-тельная характеристика.

70. Опишите назначение фотоэлектронных реле и область их применения. Начертите схему фотореле с применением фотосопротивления и поясните ее работу.

71. Опишите преимущества и недостатки полупроводниковых приборов по сравнению с электровакуумными. Приведите примеры использования полу проводниковых приборов в современной технике.

72. Опишите устройство, принцип действия и свойства вакуумного и газона-полненного фотоэлементов. Начертите их условные обозначения. Приведите их световые и вольт-амперные характеристики. Поясните, что такое интегральная чувствительность фотоэлементов.

73. Опишите устройство и принцип действия точечных и плоскостных полу-проводниковых диодов. Начертите и поясните вольт-амперную характерис-тику плоскостного диода. Основные параметры полупроводникового диода и их физическая сущность. Как маркируются полупроводниковые диоды?

74. Начертите схему усилительного каскада на биполярном транзисторе с базо-вым смещением. Объясните назначение входящих в схему элементов и укажите, как подбирается величина емкости конденсатора в цепи смещения.

75. На какие две основные группы делятся электронные реле? Укажите их достоинства и недостатки.

76. Начертить стоковую характеристику полевого транзистора и пояснить, как происходит усиление напряжения.

77. Объяснить назначение всех трех областей полевого транзистора.

78. Пояснить, как зависит коэффициент усиления от введения в схему усилителя переменного напряжения цепей обратной связи ПОС иООС.

79. Объяснить принцип усиления напряжения в однотактном УПТ с непосредственной связью.

80. Объяснить принцип усиления в УПТ с преобразованием сигнала.

81. Как изменится работа схемы усилителя переменного напряжения, если сопротивление коллектора R_к будет закорочено?

82. Объяснить работу двухтактного бестрансформаторного усилителя на дискретных элементах и практическое применение.

83. Написать формулу и объяснить, как определяется коэффициент усиления в данной схеме.

84. Каким образом и для чего в схеме усилителя переменного напряжения звуковой частоты создается напряжение смещения V_см . Выполнить схему.

85. Объяснить применение усилителей низкой частоты в схемах промышленной электроники.

86. Объяснить устройство экрана электронно-лучевой трубки.

87. Для чего в электронно-лучевой трубке применяется вертикальное и горизонтальное отклонения электронного луча?

88. Объяснить устройство катода электронно-лучевой трубки.

89. Какие типы электронно-лучевых трубок используются в осциллографах? Привести примеры и дать расшифровку обозначения (маркировки) трубки.

90. Объяснить применение осциллографа. Какие процессы наблюдают на экране трубки и для каких целей?

Пояснить, как осуществляется изменение яркости ятия характеристик триода и опишите

91. фокусировка электронного луча на экране трубки.

92. Объяснить, как определить величину напряжения, тока и частоты, изображенных в виде кривых на экране осциллографа. Ответ пояснить рисунком.

93. Пояснить, как при помощи генератора пилообразного напряжения осуществляется развертка электронного луча.

94. Объяснить устройство электронно-лучевой трубки, примененной в данной схеме.

95. Объяснить различие между электронно-лучевой трубкой с электростатическим и магнитным отклонением луча.

96. Написать формулу коэффициента усиления и объяснить, как его определить для данной схемы.

97. Объяснить отличия в работе усилителя на биполярном транзисторе от аналогичного усилителя, собранного на электронной лампе-триоде.

98. Начертить выходные характеристики транзистора и пояснить, как проис-ходит усиление мощности в режиме класса А.

99. Объяснить отличия трансформаторного усилителя от усилителя на сопротивлениях.

100. Объяснить, какие электрические устройства могут быть включены на выходе усилителя как сопротивление нагрузки R_а.

101. Объяснить назначение элементов и работу схемы усилителя мощности с трансформатором на входе и выходе.

102. Объяснить, в каких электронных устройствах находят применение усилители мощности.

103. Объяснить, в какие точки схемы и какие приборы надо включить, чтобы определить по ним коэффициент усиления.

104. Начертить схему усилителя мощности на ИС и пояснить назначение всех элементов.

105. Объяснить принципиальные отличия в работе схем усилителей мощности, выполненных на дискретных элементах и на ИМС. Пояснить рисунками.

106. Объяснить возможное применение схем реле времени в электронных устройствах автоматики.

107. Написать уравнение изменения напряжения на конденсаторе С и пояснить, как по нему определить время выдержки срабатывания реле.

108. Как изменится работа схемы усилителя переменного напряжения, если будет пробит конденсатор С на входе?

109. Каким образом можно регулировать выдержку времени в схеме электрон-ного реле на биполярных транзисторах?

Объяснить процесс заряда и разряда конденсатора

110. Объяснить, как записываются числа в двоичной системе счисления, и почему эта система применяется в ЭВМ.

111. Объяснить, как происходит сложение и вычитание двоичных чисел.

112. Объяснить принцип действия логических элементов типа «И».

113. Объяснить принцип действия логических элементов типа «ИЛИ».

114. Объяснить принцип работы внешнего запоминающего устройства с магнитной записью на ленте или барабане.

115. Объяснить принцип работы двоичного счетчика на триггерах.

 

 

Методические указания к решению задачи 1 .

Задача 1 относится к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Подобные схемы широко применяются в различных электронных устройствах и приборах. При решении задач следует помнить, чтоосновными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение Uобр, выдерживаемое диодом без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Р₀, Вт, получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением U₀, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя I₀=P₀/U₀. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схем выпрямителя, следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т. е. надо соблюдать условие Iдоп≥I₀. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления ток через диод равен половине тока потребителя, т. е. следует соблюдать условие Iдоп≥0,5I₀. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, чтобы Iдоп≥1/3I₀.

Напряжение, действующее на диод в непроводящий период Ub, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей Ub=пU₀=3,14U₀ для мостового выпрямителя

Ub =2п U₀ /2=1,57 U₀, а для трехфазного выпрямителя Ub =2,l U₀. При выборе диода, следовательно, должно соблюдаться условие Uобр ≥ Ub.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использо­вав один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р₀ =300 Вт, напряжение потребителя U₀ =200 В.

Решение.

1. Выписываем из табл. 1 параметры указанных диодов и записываем их в таблицу.

 

Типы диодов	Iдоп, А	Uобр, В	Типы диодов	Iдоп, А	Uобр, В
Д218 Д222	0,1 0.4		КД202Н Д215Б

 

2. Определяем ток потребителя

I₀=P₀/U₀ = 300/200= 1,5 А.

Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя,

Ub =1,57 U₀ =l,57 * 200=314 В.

4. Выбираем диод из условия Iдоп >0,5 l₀ >0,5*1,5>0,75 А,
Uобр > Uв >314 В. Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н:
Iдоп = 1,0>0,75 A; Uобр = 500>314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют напряжению (1000 и 600 боль­ше 314 В), но не подходят по допустимому току (0,1 и 0,4 меньше 0,75 А). Диод 215Б, наоборот, подходит па допустимому току (2>0,75 А), но не подходит по обратному напряжению (200<314 В).

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 1). В этой схе­ме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н; Iдоп = 1 А; Uобр = 500 В.

Пример2. Для питания постоянным током потребителя мощностью Р₀ =250 Вт при напряжении U₀ = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение.

1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: Iдоп = 2 A; Uобр = 200 В.

2. Определяем ток потребителя: I₀=P₀/U₀ = 250/100 = 2,5 А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий
период: Uв = 3,14 U₀ = 3,14*100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы
диод должен удовлетворять условиям Uобр ≥ Uв и Iдоп >0,5 I₀. В данном

 

 

 

Рис. 1 Рис.2

случае первое условие не соблюдается (200<314), т. е. Uобр < Uв; второе выполняется (0,5 I₀ = 0,5*2,5 = 1,25<2 А).

5. Составляем схему выпрямителя, чтобы выполнялось условие Uобр > Uв, необходимо два диода соединить последовательно, тогда Uобр = 200*2 = 400>314 В. Полная схема выпрямителя приведена на рис. 2.

Пример 3. Для питания постоянным током потребителя мощно­стью Ро = 300 Вт при напряжении Uo = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.

Решение.

1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: Iдоп = 10 А, Uобр = 100 В.

2. Определяем ток потребителя

I₀=P₀/U₀ =300/20 = 15 А.

3.Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Ub = 3,14 U₀ =3,14*20= 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр > Ub, Iдоп > I₀. В данном случае второе условие не соблюдается (10<15 А, т. е. Iдоп < I₀). Первое условие выполняется (100>63 В).

5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп > I₀, надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп = 2*10 =20 А; 20>15 А. Полная схема выпрямителя приведена на рис. 3.

Пример 4. Для составления схемы трехфазного выпрямителя на диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с U₀ = 150 В. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение.

1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: Iдоп = 5 А, Uобр = 200 В.

2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного

 

 

Рис. 3 Рис. 4 выпрямителя Iдоп >1/3 I₀,т. е. P₀ = 3 U₀Iдоп = 3*150*5= 2250 Вт.

Следовательно, для данного выпрямителя P₀ ≥225О Вт.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Ub =2,1 U₀ =2,1*150 = 315 В.

5.Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию. В данном случае это условие не выполняется (200<315 В). Чтобы это условие выполнялось, необходимо в каждом плече выпрямителя два диода соединить последовательно, тогда Uобр =200*2=400В, 400>315В. Полная схема выпрямителя приведена на рис. 4.