Система обозначений некоторых изделий в электрической технике.

Полупроводниковые приборы:

Первая буква (цифра) – исходный полупроводниковый материал, на основе которого изготовлен прибор.

Г или 1 – германий (Ge)

К или 2 – кремний (Si)

А или 3 – арсенид галлия (GaAs), или другие соединения галлия

И или 4 – соединения индия

Второй элемент (одна или две буквы) определяет подкласс и признак прибора.

Д – диоды выпрямительные, импульсные, магнитодиоды, термодиоды (1 ÷ 9) ГД511А

Ц – выпрямительные столбы и блоки (1÷4) КЦ201А

В – варикапы (переменные конденсаторы) (1÷2) КВ109А

И – туннельные и обращенные диоды (1÷4) ГИ403А

А – сверхвысокочастотные диоды (1÷8) 1А106Б

С – стабилитроны и стабисторы (1÷9) КС620А

Г – генераторы шума (1÷2) КГ401Б

Л – излучающие полупроводниковые приборы (1÷7) КГ307В

О – оптоэлектронные приборы:

Д – диодные АОД101А

Т – транзисторные АОТ127Б

Р – резисторные

У - тиристорные

У – управляемы тиристоры (триодные, тетродные) (1÷9)КУ202Н

Н – тиристоры неуправляемые (динисторы) КН102Г

Ф – фотоприборы

П – транзистор полевой (1÷9) RG303:

Третий элемент – цифра (первая) – один из основных параметров, характеристик прибора.

Следующие две или три цифры – порядковый номер разработки.

Буква в конце означает группу отбраковки прибора. Далее может быть цифра, обозначающая вариантность корпусного исполнения ( М – модернизированный корпус).

Цифробуквенная система обозначения пассивных элементов на принципиальных схемах и на изделиях.

Резисторы(R, R_H, VR) нумеруются на электрических схемах сверху вниз, слева направо.

У резисторов обычной точности – 4 полоски

У резисторов повышенной точности - 5

1-я полоса либо шире других, либо смещена к одному краю

Первые два либо три кольца обозначают величину сопротивления в Омах, следующее
кольцо – множитель, далее – допуск.

Если имеется шестое кольцо, то оно обозначает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

По номинальному напряжению и току:

5R1U – 5,1Ом ± 5%

51КС – 51кОм ± 10%

М10Л - 100 кОм (0,1МОм) ± 2%

Г - ГигаОм-10⁹

Т - ТераОм- 10¹²

На бескорпусных резисторах:

222 - 22·10²Ом - 2,2 кОм

2812 - 281·10²Ом - 28,1 кОм

Обозначение полосками:

Ряд номинальных сопротивлений Е24±5% (10 Ом ≤R≤100 Ом):

10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91.

Число из этого ряда домножается на десять в любой степени.

Например, если при расчете получилось 115 Ом, то мы выбираем либо 110 Ом, либо 120 Ом.

Существуют еще ряды от Е6±20% до Е192. Для рядов Е48 – Е192 существует свой номинал (более точный – 3 значащие цифры).

Мощность резисторов на схемах кодируют с помощью штрихов.

Буквенное обозначение точности резисторов и конденсаторов:

В(Ж) ±0,1%

С(У) ± 0,25%

D(Д) ± 0,5%

F(P) ±1%

G(JI) ± 2%

I(И) ±5%

Переменные:

К(С) ±10%

М(В) ± 20%

N(Ф) ±30%

Q(-) -10 +30%

Т(Э) -10 +50%

Y(Ю) -10 +100%

S(Б) -20 +50%

Z(A) -30 +80%

33,0 = 33µF

33 = 33pF

33n = 33nF

33m = 33mF

223 = 22∙10³pF

Конденсаторы имеют температурный коэффициент.

П – положительный, М - отрицательный.

П100 - +ТКЕ 100·10^-6 /°С

M1500 - -1500-10^-6/°С

МП0 - близок к 0 (для конденсаторов высокой стабильности)

Для нестабильных сегнетокерамических:

Н10 в диапазоне температур -60до +80°С, max изменение ± 10%

Н20

Н50

Н70

Н90

Виды и параметры электрических сигналов. Амплитудное, действующее, среднее значение напряжения и тока электрического колебания. Длительность импульса, период следования, частота, скважность, фронт и спад импульса

Виды электрических сигналов:

• синусоидальный
• прямоугольный
• треугольный
• пилообразный

t_и – длительность импульса (меряется по U/2)

t_ф – фронт импульса (нарастание) от 0,1 до 0,9

t_зад.фр – задний фронт импульса (спад) от 0,9 до 0,1

t_пауз – длительность паузы

Т = t_и+ t_пауз – период следования импульса

f = 1/Т – частота импульса

Если для прямоугольных колебаний Q = 2, то есть t_и = t_пауз, то такие колебания называются меандр.

Колебание пикообразной формы - это колебание, в котором изменение мгоновенного значения протекает во времени по линейному закону. В общем случае время нарастания T1 и убывания Т2 мгновенного колебания не равны.

Амплитудное значение - максимальное значение электрического сигнала(U_max).

Действующее значение переменного напряжения (тока) 220В производит такое же

тепловое действие, как и постоянное напряжение данной величины, то есть характеризует

тепловые потери.

Среднее значение – среднее арифметическое абсолютных значений колебаний в течение одного полупериода. Определяет площадь или произведение в каждой точке, а следовательно, количество переданного электричества и энергии.

Электрические цепи. Интегрирующие дифференцирующие. Векторные диаграммы напряжений и токов. Прохождение прямоугольного сигнала через них (ФНЧ и ФВЧ). Параллельный и последовательный колебательные контуры. Резонанс тока и напряжения. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики электрических цепей и их параметры

Интегрирующие цепи:

τ = R·C

τ = L/С

τ – постоянная времени, численно равная времени, за которое свободная составляющая уменьшится в е раз.

Если падать на вход прямоугольный импульс на вход, то получим:

τ τ τ

max искажения при t = τ конденсатор min искажения

заряжается на ≈30%

Интегрирующие цепи используются в качестве звена фильтра низких частот первого порядка с крутизной 6дБ/октаву, а также для синусов сглаживания высокочастотных шумов и импульсных помех, в генераторах пилообразного напряжения.

Дифференцирующие цепи:

τ = R·C

τ = L/R

τ τ τ

Используются для выделения фронтов импульсных сигналов, в умножителях частоты, в качестве звена фильтра верхних частот первого порядка с крутизной 6дБ/октаву.

Резонанс – совпадение амплитуд. Следствие резонанса – увеличение амплитуды. При увеличении частоты генератора увеличиваются, а уменьшаются. При резонансе .

Параллельный резонанс (резонанс токов) возникает в цепи, состоящей из катушки индуктивности и конденсатора, соединенных параллельно. Полное сопротивление этой цепи зависит от частоты и наибольшее значение достигается при , называемой резонансной частотой.

, где - комплексное сопротивление.

Ток в конденсаторе опережает напряжение, так как для возникновения между обкладками напряжения необходимы заряды, которые приносит ток.

Ток в катушке индуктивности отстает от напряжения, так как на любую попытку изменения тока катушка вначале реагирует возникновением встречной ЭДС самоиндукции.

При резонансе токов абсолютные значения токов катушки индуктивности и конденсаторы равны, а направления противоположны, т.е. они компенсируют друг друга, и результирующий ток стремится к 0.

Последовательный резонанс возникает в цепи с последовательным соединением конденсатора и катушки индуктивности.

Последовательный резонанс – резонанс напряжений – и напряжение на контуре стремится к нулю.

Колебательные контуры используются в генераторах. Параллельные колебательные контуры применяются в качестве избирательных радиочастотных цепей с целью выделения требуемой полосы частот.

Последовательные - для подавления и усиления сигнала на определённых частотах (частоте сети и ее гармониках при точных измерениях, промежуточной частоте в радиоприемниках и телевизорах).

- коэффициент передачи

- неравномерность АЧХ.

Добротность

Ширина полосы пропускания цепи – это полоса частот, заключенных между граничными частотами и численно равная разности этих частот. Значения граничных частот составляют 0,707 f₀ (резонансной частоты).

- полоса пропускания цепи по уровню 3дБ.

Относительные децибелы (δ – отношение двух величин в децибел):

относительные децибелы

Абсолютные децибелы- это отношение данной величины к некоторой фиксированной, например дБР – отношение данной мощности к мощности 1мВт на сопротивлении R=600 Ом, при напряжение UR=0,775 В; дБВ – отношение данного напряжения к UR. За 0 дБ звукового давления принимают нижний порог слышимости.

20дБ – 10 раз ∆(непер)=4дБ

40дБ – 100 раз

14дБ – 5 раз

12дБ – 4 раза

6дБ – 2 раза

3дБ - раз

1,5дБ - раз

Фазо-частотная характеристика - зависимость сдвига фаз выходного сигнала относительно входного от частоты.

Любой периодический сигнал можно однозначно разложить в ряд Фурье на гармонические составляющие с определенными амплитудами и фазовыми сдвигами. Для того, чтобы форма выходного сигнала соответствовала форме входного, необходимо не только одинаковые усиления всех гармонических составляющих, но и одинаковая их задержка по времени.

Основные понятия теории электропроводности полупроводников. Электронно-дырочный p-n-переход. Вольтамперные характеристики. Дрейфовый и диффузионный ток. Барьерная и диффузионная емкость p-n-перехода. Возможность их использования и влияние на характеристики диодов. Виды пробоя p-n-перехода

Электропроводность твердых тел объясняется движением свободных электронов, т.е. электронов, утративших валентную связь с ядрами атомов. По электропроводности все вещества условно принято делить на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Полупроводниковые материалы делятся на собственные (чистые) и примесные. При температуре 0˚К электроны в полупроводниках отсутствуют, и они являются диэлектриками. Для того чтобы в полупроводнике образовались свободные электроны, его кристалл необходимо нагреть или осветить, т.е. затратить для разрыва ковалентных связей некоторое количество энергии, подведенной извне.

Влияние примесей в полупроводнике на возникновение электронной или дырочной проводимости.

Примеси увеличивают концентрацию или электронов или дырок. При увеличении концентрации электронов (например если в кристаллическую решётку 4-валентного кремния ввести примесь 5-валентного элемента(фосфора, сурьмы, мышьяка)) увеличивается вероятность рекомбинации, поэтому концентрация дырок уменьшается. Основными носителями зарядов в таких полупроводниках являются электроны, поэтому такой полупроводник называется полупроводником n-типа. Неосновными носителями заряда в нём являются дырки. Примеси, атомы которых отдают электроны, называют донорами.

При увеличении концентрации дырок (например, при введении примеси 3-валентного элемента (бора, индия, алюминия)) уменьшается концентрация электронов. Основными носителями зарядов таких полупроводников являются дырки, поэтому полупроводник называется полупроводником p-типа. Неосновными носителями заряда являются электроны. Вещества отбирающие электроны называются акцепторами.

Качество полупроводниковых приборов на 90 % определяется степенью частоты (собственного сопротивления).

Нарушение ковалентной связи приводит к одновременному образованию свободного электрона и дырки. В чистом полупроводнике количество свободных электронов равно числу дырок , где n – число электронов, p- число дырок. Процесс образования электронно-дырочных пар при повышении температуры называется термогенерацией, а обратный процесс - рекомбинацией носителей зарядов. В результате рекомбинации появляются ионы.

Дырка, как и свободный электрон, совершает хаотическое движение в кристалле полупроводника и ведет себя подобно частице с положительным элементарным зарядом. При внесении кристалла полупроводника в электрический ток, движение электронов и дырок упорядочивается. Они начинают двигаться в противоположных направлениях. Поэтому различают электропроводности электронную n–типа и дырочную p–типа.

Схематическая структура p-n перехода в равновесном состоянии.

Энергетическая диаграмма p-n перехода в равновесном состоянии.

Ток в кристалле полупроводника состоит из двух составляющих: дрейфового и диффузионного токов .

Дрейфовый ток в кристалле возникает в виде упорядоченного движения электронов и дырок под действием внешнего электрического поля Е. Он имеет электронную и дырочную составляющие .

Диффузионный ток создается за счет разности концентрации носителей движением заряженных частиц из областей кристалла с повышенной концентрацией в область, обедненную носителями, и также имеет электронную и дырочную составляющие

Характер токопрохождения и величина тока зависят от полярности и величины приложенного напряжения. Если «+» подключен к контакту слоя p, а «-» к контакту слоя n, то напряжение на переходе понизится, равновесие между и нарушится и через переход будет протекать прямой ток.

Если полярность источника питания изменить на обратную, то через p-n-переход могут пройти только неосновные носители зарядов. Направление тока этих зарядов противоположно направлению прямого тока, поэтому его называют обратным током. Его величина мала, т.к. число неосновных носителей очень невелико.

Для изготовления полупроводниковых приборов применяют примесные (легированные) полупроводники, обладающие, в отличие от чистых, значительно большей электропроводностью. В зависимости от рода примесей в полупроводнике в них преобладает либо электронная, либо дырочная электропроводность.

При легировании 4-хвалентного элемента (Si кремний или Ge германий) 5-тивалентным (Sb сурьма, As мышьяк, P фосфор) – донорная примесь - число свободных электронов превышает число дырок. Такой полупроводник обладает электронной проводимостью и является полупроводником n–типа.

При легировании кристалла Si кремния или Ge германия примесью 3-хвалентного элемента (B бор, In индий, Al алюминий) – акцепторная примесь - число свободных дырок превышает число электронов. Такой полупроводник обладает дырочной проводимостью и является полупроводником p–типа.