Техника безопасности

При эксплуатации конденсаторной установки необходимо соблюдать некоторые дополнительные требования по технике безопасности, обусловленные наличием значительных ёмкостей в этих установках.

Если отключенный конденсатор не будет своевременно разряжен, то случайное прикосновение к нему может создать цепь разряда, замыкающуюся через тело человека, прикоснувшегося к корпусу конденсатора. Вредные последствия разряда конденсатора на человеческий организм зависят от ряда факторов, в особенности от ёмкости конденсатора и от напряжения, до которого он был заряжен. Чем больше ёмкость конденсатора и чем выше его напряжение, тем опаснее для человека поражение током при разряде конденсатора.

Во избежание опасных последствий схема соединений конденсаторной установки должна обеспечить автоматический разряд конденсаторов немедленно после их отключения.

Полупроводниковые элементы

Определение

Полупроводниковые диоды – двухслойная структура, которая образуется в одном кристалле: один слой имеет электропроводимость типа n, другой – p. Эти слои разделены запирающим слоем, в котором сосредоточен пространственный заряд, положительно заряженный токами донорной примеси со стороны проводника n – типа и отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси со стороны полупроводника p – типа. Эта структура называется n – p переходом или электронно – дырочным переходом.

Диод – двух электродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу – катодом. Т.е. полупроводниковый диод может служить детектором, а также выпрямителем

переменного тока для питания электронных устройств. Обращение с полупроводниковым диодом требует осторожности, так как приложенное в непроводящем направлении напряжение не должно превышать некоторого предела. Выше этой величины создаваемый переходом потенциальный барьер разрушится – диод выйдет из строя.

Схематическое обозначение диода:

Типы диодов

Диоды бывают электровакуумными, газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковые и др.

Специальные диоды:

• стабилитроны (диод Зенера), используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения;

• туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантово – механические эффекты. Имеют область “отрицательного сопротивления” на вольт – амперной характеристике. Применяют как усилители, генераторы и пр.;

• варикапы (диоды Джона Джеумма), используется то, что запертый р–n переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости;

• светодиоды (диоды Генри Раунда), в отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако, выпускаются и с излучениям в ИК диапазоне, а с недавних пор – и в УФ;

• полупроводниковые лазеры, по устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет;

• фотодиод – открываются под действием света (заперт);

• солнечный элемент, подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p–n переход свет вызывает движение электронов и генерацию частоты в СВЧ диапазоне.

• диод Шоттки – диод с малым падением напряжения при прямом включении;

• лавинный диод – диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт- амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений;

• лавинно – пролётный диод – диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебания в СВЧ технике;

• магнитодиод – диод, вольт- амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p–n перехода;

Магнитодиод КД304Г

• стабисторы, при работе используется участок ветви вольт- амперной характеристики, соответствующий “прямому напряжению” на диоде;

• смесительный диод предназначен для перемножения двух высокочастотных (ВЧ) сигналов;

• pin диод – содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Диодные переключатели применяются для коммутации ВЧ сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодные детекторы – диоды в сочетании с конденсаторами, применяются для выделения низкочастотной (НЧ) модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Применяются в радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т.п., используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода.

На территории СССР система условных обозначений неоднократно претерпевала изменения. В настоящее время на радиорынках можно встретить полупроводниковые диоды, выпущенные на заводах СССР и с системой обозначений согласно отраслевого стандарта ГОСТ 11 336.919-81, базирующегося на ряде классификационных признаков изделий.

Обозначение

Первый элемент буквенно – цифрового кода обозначает исходный материал (полупроводник), на основе которого изготовлен диод, например:

• Г или 1 – германий или его соединения;

• К или 2 – кремний или его соединения;

• А или 3 – соединения галлия (например, арсенид галлия);

• И или 4 – соединения индия (например, фосфид индия).

Второй элемент – буквенный индекс, определяющий подкласс приборов:

• Д – для обозначения выпрямительных, импульсных, магнитодиодов и термодиодов;

• Ц – выпрямительных столбов и блоков;

• В – варикапов;

• И – туннельных диодов;

• А – СВЧ диодов;

• С – стабилитронов, в том числе стабисторов и ограничителей;

• Л – излучающие оптоэлектронные приборы, генераторы шума;

• О – оптопары;

• Н – диодные тиристоры;

• Б – с объёмным эффектом;

• К – стабилизаторы тока.

Третий элемент (справочное) – цифра (или в случае оптопар – буква), определяющая один из основных признаков прибора (параметр, назначение или принцип действия).

Четвёртый элемент – число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа изделия.

Пятый элемент – буквенный индекс, условно определяющий классификацию по параметрам диодов, изготовленных по единой технологии.

Кроме того, система обозначений предусматривает (в случае необходимости) введение в обозначение дополнительных знаков для выделения отдельных существенных конструктивно – технологических особенностей изделий.

Пример: ГД412А – диод универсальный, для устройств широкого применения, германиевый, выпрямительный, номер разработки 12, группа А.

Назначение диодов

Выпрямительные – для выпрямления переменного тока (I~) низкой частоты (до 50кГц), основной элемент – кремний.

Высокочастотные – для выпрямления токов в широком диапазоне (до 100МГц), для модуляции, детектирования и т.д.

Импульсные – для преобразования импульсных сигналов (в детекторах видеосигналов TV, логических устройствах и т.д.).

Схема импульсной диодной сборки, диодный мост

5. Транзисторы – электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими переходами, пригодный для усиления мощности, имеющий три и более вывода.

Биполярный транзистор – транзистор, в котором используются заряды носителей обеих полярностей. В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника, называемая базой. С двух сторон в нее вплавлена примесь, создающая области с проводимостью, отличной от проводимости базы. Таким образом, получают транзистор типа p–n–p, когда крайние области являются полупроводниками с электронной проводимостью, а средняя – полупроводником с дырочной проводимостью, и транзистор типа n−p−n, когда крайние области являются полупроводниками с дырочной проводимостью, а средняя – полупроводником с электронной проводимостью. Нижнюю область называют эмиттером, а верхнюю коллектором. На границах областей с различной проводимостью образуются два перехода. Переход, образованный вблизи эмиттера, называют эмиттерным, вблизи коллектора – коллекторным. При использовании транзистора в схемах на его переходы подают внешние напряжения. В зависимости от полярности этих напряжений каждый из переходов может быть включен либо в прямом, либо в обратном направлении.

Соответственно различают три режима работы транзистора:

–режим отсечки, когда оба перехода заперты;

–режим насыщения, когда оба перехода открыты;

–активный режим, когда эмиттерный переход частично открыт, а коллекторный заперт.

Если же эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный – в прямом, то транзистор работает в обращённом (инверсном) включении.

В основном транзистор используют в активном режиме, где для смещения эмиттерного перехода в прямом направлении на базу транзистора типа p–n–pподают отрицательное напряжение относительно эмиттера. Напряжение на коллекторе обычно в несколько раз больше напряжения на эмиттере.

6. Классификация транзисторов.

Транзисторы классифицируются по исходному материалу, рассеиваемой мощности, диапазону рабочих частот, принципу действия и т.д. По исходному материалу их делят на две группы: германиевые и кремниевые. Германиевые транзисторы работают в интервале температур от – 60 до + 85°С, кремниевые – от – 60 до + 150°С.

По диапазону частот: низких, средних, высоких частот.

По классу мощности: малые, средние, большие.

Транзисторы малых мощностей:

– ВЧ и НЧ усилители;

– малошумящие усилители;

– переключатели насыщенные, ненасыщенные, малотоковые.

Транзисторы больших мощностей:

– усилители;

– генераторы;

– переключатели.

7. Обозначения транзисторов:

Первый элемент – материал (может стоять М– модернизирован, разработан до 1964 года.):

Г– германий; К– кремний; А – соединение галлия.

Второй элемент – подкласс прибора : Т– биполярные; П– полевые;

Третий – назначение (справочные данные);

4 и 5 – порядковый номер разработки и технологический тип;

6 – деление технологического типа (справочное)

Пример: ГТ –115А – широкое применение, германиевый, биполярный, низкочастотный, маломощный, № разработки – 15, группа А.

Проверка работоспособности проводится измерением токов, протекающих через переход в прямом и обратном направлении.