Система уравнений электромагнитного поля в интегральной  и дифференциальной формах

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 23 «Уравнения электромагнитного поля», пункты 23.1-23.7 в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

 

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Электростатическое поле и его уравнения

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 24 «Электростатическое поле», пункты 24.1-24.3 в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

 

Потенциал и градиент потенциала. Уравнения Пуассона и Лапласа

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 24 «Электростатическое поле», пункты 24.4-24.6 в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

 

Общая характеристика задач электростатики и методов их решения

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 24 «Электростатическое поле», пункт 24.7 в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЯ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ

Уравнение электрического поля постоянных токов

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 26 «Электрическое поле постоянных токов» в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

 

 16.2 Расчет электрического поля в диэлектрике

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 26 «Электрическое поле постоянных токов» пункт 26.2 в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

 

Уравнение магнитного поля постоянных токов

Данный пункт подробно рассмотрен в главе 27 «Магнитное поле постоянных токов» в учебнике - Демирчян К. С. И др. Теоретические основы электротехники: учеб. Т. 3/ К.С. Демирчян, Л.Р Нейман., Н.В Коровкин. -СПб: Питер, 2009. – 364 с.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОСНОВ ЭЛЕКТРОНИКИ

Общие положения

Электроника  — это отрасль науки и техники, связанная с исследованиями, разработкой, изготовлением и применением электронных, ионных и полупроводниковых устройств.

В истории развития электроники можно выделить четыре основных этапа: электронных ламп (с 1904 г.), транзисторов (с 1947 г.), интегральных схем (с 1958 г.), функциональных устройств с использованием объемных эффектов (с 1980 г.), и четыре главные области применения: электросвязь, радиоэлектронная аппаратура широкого применения, вычислительная техника и промышленная электроника.

Современное структурное и схемное проектирование основано на использовании мощных силовых элементов, аналоговых и цифровых микросхем, номенклатура которых чрезвычайно разнообразна. Однако в любом устройстве можно выделить основные электронные приборы, на которых они построены. Среди них выделим: lэлектронные электровакуумные приборы, (электронные лампы, электроннолучевые трубки: осциллографические кинескопы, дисплеи и др.); ионные электровакуумные или  газоразрядные приборы, принцип действия которых основан на взаимодействии электронов с ионной плазмой (тиратроны, ионные разрядники, газоразрядные стабилитроны); полупроводниковые приборы, у которых движение зарядов происходит в твёрдом теле полупроводников.

Основными  классами полупроводниковых приборов являются: диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры, фотоэлектронные и оптоэлектронные приборы.

Приборы, выполненные в виде интегральных микросхем разной степени интеграции и  представляющие собой совокупность нескольких взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и др.), изготовленных в едином технологическом цикле на полупроводниковых или диэлектрических подложках. В зависимости  от физической природы сигналов на входах и выходах различают четыре вида приборовпреобразователей сигналов: электропреобразовательные приборы, у которых электрические сигналы на входах и выходах; электросветовые приборы, у которых под воздействием входных электрических сигналов на выходах формируются световые сигналы; фотоэлектрические приборы, преобразующие входные световые сигналы в электрические; термоэлектрические приборы, у которых тепловые сигналы на входах и электрические на выходах.

В зависимости от формы сигналов , обращающихся в устройствах, различают аналоговые, импульсные, цифровые устройства и их комбинации.

Основными типами аналоговых  устройств являются:

автогенераторы гармонических колебаний и релаксационные генераторы, микрофоны, делители и преобразователи частоты, модуляторы, демодуляторы (модемы), детекторы, усилители, в том числе операционные.

К импульсным устройствам относят функциональные узлы, предназначенные для формирования импульсных сигналов, изменения их параметров и выполнения над сигналами таких операций преобразования, как интегрирование, дифференцирование, задержки по времени, изменение формы, длительности и др.

Функциональные узлы, предназначенные для выполнения различных операций над объектами информации в виде  цифровых сигналов, относят к цифровым устройствам.

 

 17.2 Электронно-дырочный переход

Электроника базируется в основном на использовании полупроводниковых приборов:

диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных микросхем (ИМС).

В полупроводниковых приборах используется свойство односторонней проводимости p-n переходов. Электронно-дырочным называют такой  p-n переход, который образован двумя областями полупроводника с разными типами проводимости: электронной (n) и дырочной (р) ). Получают  p-n переход с помощью диффузии.

Полупроводник без примеси имеет собственную удельную электропроводность .

У проводников запрещенная зона отсутствует: валентная зона и зона проводимости частично перекрываются, что обеспечивает хорошую электропроводность металлов.

Электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне определяют электропроводность четырехвалентного полупроводника.

 

 

Электронно-дырочная проводимость возникает в результате разрыва валентных связей, являясь собственной проводимостью, которая обычно невелика. Под воздействием электрического поля, температуры и других внешних факторов электрические свойства полупроводников изменяются в значительно большей степени, чем свойства проводников и диэлектриков.

Для увеличения электропроводности в полупроводники вводят незначительное количество  примесей , при этом оказывается, что в зависимости от рода примеси получают как полупроводники с дырочной проводимостью (при добавках трёхвалентной примеси — акцепторов типа индий (In), называемых полупроводниками p типа, так и полупроводники с электронной проводимостью (при добавках пятивалентной примеси — доноров типа мышьяк (As), называемых полупроводниками  n типа.

При сплавлении полупроводников различных типов создаётся область объёмного заряда по обе стороны от границы раздела, называемая электронно-дырочным или p-n переходом. При этом возникает так называемый запирающий (барьерный ) слой в несколько микрометров, лишенный носителей заряда, с напряженностью ç E электрического поля, которая препятствует диффузии носителей заряда см. рис.

 

Если к p n переходу приложить обратное напряжение (рис. б), то создаваемаяим напряженность E электрического поля повышает потенциальный барьер и препятствует переходу электронов из n области в p область и дырок из p области в n область. При этом поток неосновных носителей (дырок из n области и электронов из p обасти), их экстракция, образует обратный ток I обр .

Если включить внешний источник энергии Е, как это показано на рис. в, то создаваемая им напряженность электрического поля будет противоположной направлению напряженности объёмного заряда, и в область раздела полупроводников будет инжектироваться все большее количество дырок (являющимися неосновнымидля n области носителями заряда), которые и образуют прямой ток I пр.

 При напряжении 0,3...0,5 В запирающий слой исчезнет, и ток I пр определяется только сопротивлением полупроводника. Встречной

ной инжекцией электронов в p область можно пренебречь, так как число дырок в рассматриваемом примере, а следовательно, и основных носителей заряда больше в p области, чем свободных электронов в n области.

Область кристалла, имеющая более высокую концентрацию примесей, называют эмиттером, а вторую, с меньшей концентрацией, — базой.