Главная  Электрическая энергия в отраслях промышленности 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [ 78 ] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

с точки зрения общей теории цепей для переменных составляющих токов и напряжений триод представляет собой активный трехполюсник или четырехполюсник с закороченной стороной. В состав его эквивалентной схемы входят так называемые зависимые источники тока или напряжения, так как создаваемые ими ток SOc или напряжение p-f?,. зависят от напряжения О,., подводимого между сеткой и катодом.

Ранее такие четырехполюсники были названы невзаимными.

Применяя для ламп эквивалентные схемы, можно рассчитывать линейные режимы в любых цепях, содержащих электронные лампы с тремя или даже с большим числом электродов, известными методами расчета линейных цепей.

Пример 9-1. На риг. 9-8 представлена схема одного каскада усилителя переменною напряжения В этой схеме батарея с э. д с. £ питает анодную цепь, а батарея с э. д. с. £(. создает отрицательное сеточное смешение. Источник напряжения щ учитывает напряжение сигнала, подводимого к усилителю. Сопротивление R2 - сопротивление нагрузки, на котором нужно получить усиленное (увеличенное) напряже-

с 1?>-

О


Рис. 9-8.

Рис. 9-9.

ние сигнала. Цепь накала катода на схеме не показана. Даны параметры триода S, R Сек, Qa. С'ак и сопротивление нагрузки R Определить коэффициент усиления напряжения = UUjy Внутренними сопротивлениями источников питания пренебречь.

Решение. Составляем эквивалентную схему усилительного каскада (рис. 9-9), На этой схеме К^к = /wQk. 5ca = /a>Qa; ак= l/i + ZwCat и 0 =

= l/i?2.

Расчет проще всего выполняется методом узловых потенциалов. Записываем для узла а уравнение по первому закону Кирхгофа

У.. {U2-ii) + y.KU2 + SL/, + GA = 0, из этого уравнения находим отношение

Для низких частот можно полагать: При этом

VRi+VR

и y,K=4Ri.

RiSRo

Знак минус указывает на противоположность фаз и L\. Коэффициент усиления напряжения (по модулю) меньше коэффициента усиления лампы (х.

Очевндтто, что К.-, - л только- при R - ое-



Схема включения триода (рис. 9-1), принятая в основу проведенного выше теоретического анализа и встретившаяся в примере (рис. 9-8), называется схемой с общим катодом (зажим катода является общим и для цепи сетки и для цепи анода). Наряду с этой.



Рис. 9-10.

Рис. 9-11.

I Р

наиболее часто применяемой схемой встречаются две другие схемы включения триода: с общей сеткой (рис. 9-10) и с общим анодом (рис. 9-11). На приведенных рисунках показано подсоединение нагрузочного сопротивления R2. Отметим, что эквивалентная схема триода (рис. 9-6) может быть применена и для этих схем включения.

9-3. Транзисторы (полупроводниковые триоды)

Транзисторы (или полупроводниковые триоды) обычно изготовляются из германия и по своему конструктивному выполнению Подразделяются на точечно-контактные и плоскостные. Ограничимся рассмотрением плоскостного транзистора, который представляетсобой кристалл германия, содержащий минимум три области с различными типами электропроводности. Область полупроводника, в которой электропроводность в основном обусловлена свободными электронами, называется п-об-ластью (от слова negative - отрицательный). Она получается путем добавления к германию примесей других элементов (фосфора, сурьмы, мышьяка), атомы которых имеют на один валентный электрон больше, чем атом германия.

Область полупроводника, в которой электропроводность в основном обусловлена дырками, называется р-областью (от слова positive - положительный). Она получается путем добавления к германию примесей других элементов (индия, бора, алюминия или галлия), атомы которых имеют на один валентный электрон меньше, чем германий (дыркой называется незаполненная ковалентная связь атомов). Дырка может перемещаться по кристаллической решетке, причем ее перемещение равносильно перемещению положительного заряда, равного по абсолютной величине заряду элект-~ рона--=-=---

Рис, 9-12.



I Р п Р Н~

О

Транзисторы с тремя областями электропроводности бывают двух типов: р-п-р и п-р-п.

Транзистор типа р-п-р состоит из двух р-областей, отделенных друг от друга тонким слоем (порядка тысячных долей миллиметра) и-области (рис. 9-\2,а). В триоде типа п-р-п чередование слоев обратное. Средняя область транзистора называется базой (б) или основанием. Одна крайняя область называется эмиттером (з), другая - коллектором {к).

Детальное рассмотрение явлений в транзисторе требует привлечения современных квантовых представлений и выходит за рамки данной книги.

Ниже проводятся упрощенные пояснения.

Вследствие диффузии положительные заряды (дырки) из р-области направляются в п-область, а свободные электроны движутся в обратном направлении. В результате у границ раздела областей (у р-п-переходов) появляются объемные заряды - положительные в п-области и отрицательные в р-областях (на рис. 9-12, а показаны знаками -]- и - ). Объемные заряды создают электрические поля, и между р и п-областями появляются разности потенциалов или потенциальные барьеры, которые препятствуют дальнейшей диффузии зарядов. В конечном счете ток через границы раздела р и ге-областей прекращается. На рис. 9-12, б показано распределение потенциала, которое устанавливается вдоль транзистора, когда он не присоединен к внешней цепн.

Рассмотрим, что произойдет, если к транзистору подключить два источника постоянной э. д. с. t/эб и [/бк. как показано на рис. 9-13, а.

Напряжение И^ - прямое, оно снижает потенциальный барьер между эмиттером н базой. Напряжение f/g - об-)атное, оно увеличивает потенциальный барьер между базой и коллектором. Случающееся распределение потенциала показано на рис. 9-13, б.

Снижение потенциального барьера между эмиттером и базой облегчает процесс диффузии дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер. Дырки, попадающие в базу, стремясь равномерно заполнить ее объем, попадают в область база - коллектор и здесь под действием электрического поля увлекаются в коллектор. В результате в цепи коллектора возникает электрический ток. Он меньше тока эмиттера, так как не все дырки, попавшие в базу, переходят в коллектор. Часть дырок ретадмбинирует в базе с электронами. Кроме того, ток эмиттера больше тока коллектора за счет того, что он обусловлен не только диффузией дырок из эмиттера в базу, но и диффузией электронов из базы в эмиттер. Эта последняя составляющая тока эмиттера идет целиком мимо коллектора.

Схема включения транзистора, представленная на рис. 9-13,а, называется схемой с общей базой (так как база входит в цепь эмиттера и в цепь коллектора). Цепь эмиттера называется входной цепью, а коллектора - выходной.

На рис. 9-14 представлено семейство статистических выходных характеристик одного из типов плоскостного транзистора типа р-п-р, включенного по схеме с общей базой. Выходные характери-




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [ 78 ] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов