4. Как выглядит ВАХ выпрямительного диода?
5. Как и зачем идеализируют ВАХ выпрямительного диода? Назовите параметры мощных выпрямительных диодов.
6. Укажите порядок величин параметров мощных выпрямительных диодов.
7. Принцип действия стабилитрона.
8. Нарисуйте схему простейшего стабилизатора напряжения. Укажите назначение элементов.
9. Как и почему зависит напряжение стабилизации от температуры? Как повысить термостабильность стабилизатора напряжения?
10. В каких случаях и почему вместо стабилитронов используют стабисторы?
2.3. Транзисторы
Методические указания
Транзисторы по принципу действия делятся на биполярные (управляемые током), униполярные (управляемые электрическим полем или полевые) и IGBT-транзисторы. Аббревиатура IGBT – это сокращение названия Insulated gate bipolar transistor. В переводе это значит биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ). Нужно знать разновидности транзисторов, их принципы действия, ВАХ и схемы включения в усилительных каскадах. Нужно уметь нарисовать схемы для снятия ВАХ транзисторов любого типа на постоянном токе и с помощью осциллографа. Обратите внимание на параметры транзисторов, порядок их величин. Следует уметь сравнивать транзисторы по основным показателям.
Ключевой режим важнейший режим работы транзистора. Нужно уметь обосновать его преимущества.
Литература: [1, с. 203 – 219; 2, с 19 – 32].
1. Принцип действия биполярного транзистора.
2. Объясните вид выходных характеристик биполярного транзистора.
3. Сравните схемы включения биполярного транзистора. Укажите преимущества и недостатки схем по усилительным свойствам, частотным характеристикам и термостабильности.
4. Нарисуйте схему простейшего усилительного каскада. Укажите назначение элементов.
5. Почему отличаются характеристики прямой передачи по току транзистора и транзисторного усилительного каскада?
6. Нарисуйте нагрузочную диаграмму транзисторного усилительного каскада. Что произойдет с выходным сигналом, если сместится рабочая точка покоя?
7. Что такое ключевой режим и каковы его преимущества?
8. Назовите основные параметры транзисторов.
9. Укажите порядок величин параметров мощных транзисторов.
10. Принципы действия полевых транзисторов.
11. Характеристики и параметры полевых транзисторов.
12. Принцип действия БТИЗ.
13. Характеристики и параметры БТИЗ.
14. Сравните параметры транзисторов, имеющих различные принципы действия.
15. От чего и как зависит переходный процесс при переключении транзисторного ключа?
16. Что такое защищенный транзисторный ключ?
2.4. Тиристоры
Устройство и принцип действия. Схемы включения в управляемом выпрямителе и прерывателе постоянного тока. Вольтамперные характеристики. Диаграмма управления. Переходные процессы в тиристорах. Параметры тиристоров. Разновидности тиристоров: симметричные тиристоры, запираемые тиристоры, динисторы. Групповое соединение тиристоров и диодов. Сравнение тиристоров и транзисторов. Применение.
Методические указания
Наиболее часто тиристоры применяют в управляемых выпрямителях. В настоящее время тиристоры являются основными приборами в мощных преобразователях электрической энергии, особенно, в преобразователях связанных с сетью переменного тока. Нужно знать разновидности тиристоров, их принципы действия, ВАХ и схемы включения в устройствах преобразовательной техники. Принцип действия тиристора лучше изучить на двухтранзисторной модели. Основной способ включения тиристора – по управляющему переходу. Чем больше ток управления, тем при меньшем напряжении на аноде включается тиристор. Коэффициент передачи тиристора по току очень велик (тысячи) После включения тиристора ток управления можно прекратить, однако, тиристор будет удерживаться во включенном состоянии. Чтобы выключить тиристор, нужно уменьшить ток в цепи анода до очень малой величины или приложить к нему обратное напряжение. Таким образом, обычный тиристор – это прибор с неполной управляемостью. Возможность выключения – это большое преимущество запираемых тиристоров, но они имеют и существенный недостаток – их коэффициент усиления по току при выключении не превышает 3...4.
Нужно уметь нарисовать схемы для снятия ВАХ тиристоров любого типа на постоянном токе и с помощью осциллографа. Надо знать назначение и уметь пользоваться диаграммой управления. Следует уделить внимание переходным процессам в тиристорах. Обратите внимание на параметры тиристоров, порядок их величин, зависимость допустимого тока от условий работы тиристора.
Литература: [1, с. 219 – 230; 2, с. 37 – 48].
1. Устройство и принцип действия тиристора.
2. Нарисуйте схему простейшего однополупериодного управляемого выпрямителя.
3. Сравните тиристоры и транзисторы по возможностям управления и области применения.
4. Постройте временные диаграммы токов и напряжений в однополупериодном управляемом выпрямителе.
5. Объясните вид анодной ВАХ тиристора.
6. Каково назначение диаграммы управления и как ею пользоваться?
7. От чего и как зависит переходный процесс при включении тиристора?
8. Как протекает процесс выключения тиристора?
9. Почему напряжение на тиристоре не может нарастать слишком быстро?
10. Чем отличаются разновидности тиристоров?
2.5. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы.
Классификация. Оптоизлучатели. Светодиоды. Фотоэлектрические приемники излучения. Фотодиоды. Фототранзисторы. Фототиристоры. Фоторезисторы. Оптопары. Оптодиоды, оптотранзисторы, оптотиристоры. Принципы действия. Характеристики. Параметры. Применение.
Методические указания
Все полупроводниковые фотоэлектрические приборы основаны на внутреннем фотоэффекте – возбуждении атомов и росте концентрации свободных носителей заряда под воздействием светового излучения. При этом в полупроводнике растет проводимость, а на p-n переходах появляется ЭДС.
Оптоэлектронные приборы (оптроны) – приборы с двойным преобразованием энергии, обеспечивающие потенциальную развязку между двумя электрическими цепями (рис. 1.43). Тиристорные оптроны (оптотиристоры) значительно упрощают построение систем управления полупроводниковых преобразователей электроэнергии.
Обратите внимание на характеристики, схемы включения и применение приборов.
Литература: [1, с. 230 – 234; 2, с. 49 – 53].
1. Принципы действия фотоэлектронных приборов.
2. Схемы включения и применение фотоэлектронных приборов.
3. Режимы работы фотодиода.
4. Объясните вид ВАХ фотодиода.
5. Принцип действия светодиода.
6. Схема включения и применение светодиодов.
7. Принципы действия оптронов.
8. Основное назначение оптронов.
9. Объясните вид ВАХ оптронов.
2.6. Терморезисторы.
Назначение и принцип действия. Характеристики. Применение.
Методические указания
Принцип действия терморезистора основан на увеличении числа свободных носителей при повышении температуры полупроводника. Их недостаток – большой разброс характеристик.
Литература: [1, с. 234; 2, с. 54].
1. Принцип действия терморезистора.
2. Схема включения и применение терморезисторов.
2.7. Интегральные микросхемы (ИМС).
Основные понятия. Классификация ИМС. Полупроводниковые, пленочные и гибридные ИМС. Большие интегральные схемы. Основы технологии ИМС. Изменение критериев оптимизации при переходе от дискретных схем к ИМС. Интеграция силовых приборов. Гибридные силовые модули.
Методические указания
Микроэлектроника – область электроники, изучающая вопросы создания и применения микроэлектронных изделий. Она перспективнейшее направление информационной электроники. Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. В них любому допустимому значению входного сигнала соответствует определенное значение выходного. Цифровые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции, т.е. сигналов, которые могут принимать только два значения, условно называемые 0 и 1. Гибридные силовые модули – путь к интеграции и упрощению силовых схем.
Литература: [1, с. 235 – 237; 2, с. 54 – 57].
1. Что такое ИМС?
2. Что такое серия ИМС?
3. Как классифицируются ИМС?
4. Каковы тенденции интеграции силовых приборов?
5. Что такое гибридный силовой модуль?
2.8. Маркировка полупроводниковых приборов и ИМС
2.9. Рекомендации по применению полупроводниковых приборов и ИМС
Литература: [1, с.237 – 238; 2, с. 57 – 58].
Назначение и классификация. Вакуумно-люминесцентные, жидкокристаллические элементы индикации.