Роль электроники в современной науке и технике

Краткий исторический очерк развития электроники. Преобразовательная техника как предмет. Классификация электронных приборов и устройств. Значение преобразовательной техники для комплексной автоматизации производства. Перспективы развития преобразовательной техники.

Методические указания

Обратите особое внимание на классификацию электронных приборов и устройств. Уясните преимущества электронных приборов и устройств. Оцените важность знаний в области электроники для Вашей будущей специальности.

Литература: [1, с. 190 – 192; 2, с. 3 –6].

Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируются полупроводниковые приборы?

2. Преимущества полупроводниковых приборов и устройств.

3. Какие существуют полупроводниковые приборы и устройства?

Полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.

Физические основы полупроводниковых приборов.

Проводники, полупроводники, диэлектрики. Собственные полупроводники. Примесные полупроводники. P-п переход и его вольт- амперная характеристика (ВАХ). Емкость р-п перехода. Переходные процессы в р-п переходе.

Методические указания

Возможность изменения вида проводимости и широчайшего изменения ее величины явились предпосылкой расцвета полупроводниковой техники.

Обратите особое внимание на понятие смещение p - n перехода. При прямом смещении основные носители преодолевают потенциальный барьер и переходят в соседний слой. Переход основных носителей заряда в соседний слой, где они становятся неосновными, называется инжекцией. При обратном смещении через p - n переход протекает обратный ток. При достижении высокого напряжения происходит лавинный пробой. Лавинный пробой обратим. При увеличении тока и выделении большой мощности может произойти тепловой пробой. Он необратим и приводит к разрушению p-n перехода.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) p - n перехода является основой понимания ВАХ всех полупроводниковых приборов. Нужно уметь объяснить ее вид на основе процессов на p - n переходе. При повышении температуры различные участки ВАХ изменяются по-разному. Падение напряжения на прямо смещенном переходе при повышении температуры уменьшается незначительно. Особенно сильно меняется обратный ток. При увеличении температуры напряжение лавинного пробоя растет. Нужно уметь объяснить такое поведение участков ВАХ.

Литература: [1, с. 193 – 199; 2, с. 7 – 13].

Контрольные вопросы

1. В чем отличие проводников, полупроводников и диэлектриков?

2. В чем отличие собственного и примесного полупроводника?

3. В чем состоит преимущество примесных полупроводников по сравнению с проводниками (металлами и их сплавами), обеспечившее развитие полупроводниковой техники?

4. Назовите виды носителей зарядов.

5. Что такое p-n переход?

6. Какие бывают p-n переходы?

7. Что такое смещение p-n перехода?

8. Объясните вид каждого участка ВАХ p-n перехода.

9. Что такое лавинный пробой?

10. Поясните, как и почему влияет повышение температуры на каждый участок ВАХ p-n перехода.

11. Поясните переходные процессы при смещении p-n перехода.

Полупроводниковые диоды

Классификация.

Выпрямительные диоды. Устройство. Схема для снятия характеристики. Понятие о выпрямлении. Однофазный однополупериодный выпрямитель. Параметры диодов. Применение.

Стабилитроны. Назначение и устройство. Вольтамперная характеристика. Параметры. Схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне. Способ повышения термостабильности стабилизатора напряжения. Применение.

Методические указания

Нужно знать разновидности диодов, их назначение, ВАХ и схемы включения в устройствах. ВАХ диода имеет такой же вид, как и ВАХ p - n перехода. Нужно уметь нарисовать схему для снятия ВАХ диода на постоянном токе и с помощью осциллографа. Обратите внимание на параметры выпрямительных диодов и стабилитронов. Изучите схему параметрического стабилизатора напряжения и способ повышения его термостабильности.

Литература: [1, с. 199 – 203; 2, с. 14 – 18].

Контрольные вопросы

1. Назначение различных видов диодов.

2. Нарисуйте схему простейшего однополупериодного выпрямителя.

3. Постройте временные диаграммы токов и напряжений в однополупериодном выпрямителе.

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?

Транзисторы

Классификация.

Биполярные транзисторы. Устройство и принцип действия. Схемы включения. Статические характеристики. Параметры. Работа транзистора в линейном режиме. Классы усиления. Ключевой режим. Особенности работы транзисторов на высоких частотах.

Униполярные (полевые) транзисторы. Устройство и принцип действия транзисторов с затвором в виде р-п перехода и с изолированным затвором. Характеристики в схеме с общим истоком. Параметры.