Лекция 10. Нелинейные элементы электрических цепей



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Лекция 10. Нелинейные элементы электрических цепей



 

Элементы цепей, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения или протекающего тока, называются нелинейными. На участке цепи, содержа­щем нелинейный элемент, не выполняется закон Ома. Кривая, изображающая зависимость тока от приложенного напряжения, на­зывается волътамперной характеристикой. Характер нелинейности вольтамперной харак­теристики зависит от природы не­линейного элемента.

Строго говоря, все реальные электрические цепи в какой-то мере нелинейны. Так, сопротивление рези­стора изменяется потому, что при изменении тока из­меняется его температура. Если магнитная проница­емость вещества сердечника катушки зависит от на­пряженности магнитного поля, то индуктивность этой катушки также зависит от тока. Наконец, емкость кон­денсатора зависит от напряжения, если диэлектричес­кая проницаемость его диэлектрика зависит от на­пряженности электрического поля.

Особенности нелинейных цепей позволяют осу­ществлять целый ряд важных для практики процессов: выпрямление переменного тока, преобра­зование постоянного тока в переменный, преобразова­ние частоты переменного тока, стабилизацию тока и напряжения и др. Нелинейные цепи широко исполь­зуются в устройствах автоматики, электроизмеритель­ной технике и радиоэлектронике.

К нелинейным элементам, применяемым на прак­тике, относятся, в частности, лампы накаливания, по­лупроводниковые и вакуумные диоды, триоды и ти­ристоры, ионные приборы (неоновые лампы, баретте­ры, тиратроны и др.).

Например, вольтамперная характеристика p-n перехода отражает ярко выраженную одностороннюю проводимость (рис. 10.1).

Рис. 10. 1

 

Когда к р-п переходу приложено прямое напря­жение, то ток быстро возрастает с ростом напряже­ния. Когда же к р-n переходу приложено обратное напряжение, ток очень мал, быстро достигает насы­щения и не изменяется до некоторого предельного значения обратного напряжения U^ , после чего рез­ко возрастает. Это так называемое напряжение про­боя, при котором наступает пробой р-n перехода и он разрушается.

 

Диоды, стабилитроны

Р-n переход является основой полупроводнико­вых диодов рис.10.2,которые применяются для выпрямления переменного тока и для других нелинейных преобра­зований электрических сигналов.

                         

а                                                                                           б

Рис. 10. 2

Диод можно проверить путем измерения с помо­щью омметра прямого и обратного сопротивлений. Ве­личина этих сопротивлений характеризует способ­ность диода пропускать ток в одном направлении и не пропускать ток в другом. Специальные диоды, кото­рые называются стабилитронами, предназначены для работы при напряжениях, превышающих напряже­ние пробоя. Эта область называется об­ластью стабилизации.

Маломощные стабилитроны выпускаются в кор­пусах из стекла или эпоксидной смолы, а мощные в металлическом корпусе с винтом рис.10.3, а, б.  Схематическое обо­значение стабилитрона показано на рис. 10.3, с.

а                              б                                       с

 

Рис. 10. 3

 

Основными параметрами стабилитронов являют­ся максимальный ток стабилизации, обратный ток и обратное напряжение.

На рис.10.4 показана типичная регулирую­щая цепь со стабилитроном. Стабилитрон соединен пос­ледовательно с резистором R. Резистор обуславливает прохождение через стабилитрон такого тока, чтобы он работал в режиме пробоя (стабилизации). Входное по­стоянное напряжение должно быть выше напряжения стабилизации стабилитрона. Падение напряжения на стабилитроне равно напряжению стабилизации стаби­литрона. Стабилитроны выпускают с определенным напряжением пробоя, которое называют напряжени­ем стабилизации. Падение напряжения на резисторе равно разности входного напряжения и напряжения стабилизации.

Рис. 10. 4

Тиристоры

Тиристоры – это обширный класс полупровод­никовых приборов, используемых для электронного переключения. Эти полупроводниковые устройства обладают двумя устойчивыми состояниями и имеют три или более р-n переходов. Тиристоры охвачены внутренней положительной обратной связью, позво­ляющей увеличивать амплитуду выходного сигнала путем подачи на вход части выходного напряжения на рис.10.5 видим схему (в), внутреннее устройство (а) и вольтамперную характеристику (б) неуправляемого тиристора.

Тиристоры широко используются при управле­нии мощностью постоянного и переменного тока. Они применяются для включения и выключения мощнос­ти, подаваемой на нагрузку, а также для регулирова­ния ее величины, например, для управления освещен­ностью или скоростью вращения двигателя.

Рис. 10. 5 Неуправляемый тиристор

 

Чаще используют тиристоры, кото­рые имеют управляющий электрод (рис. 10.6).

Рис. 10. 6

 

На рис. 10.7 изображено семейство вольтам­перных характеристик управляемого тиристора при различных токах цепи управления. Закрывание ти­ристора осуществляется импульсами тока управления обратной полярности.

 

                

Рис. 10. 7                                                                                 Рис. 10. 8

 

 

На рис. 10.8 показан внешний вид наиболее распространенных тиристоров.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.204.180.223 (0.005 с.)