8. Негізгі электронды құрылғылар
8.1 Жартылай өткізгішті диодтар, стабилитрондар, тиристорлар,
транзисторлар, түзеткіштер.
Жартылай өткізгішті диод
деп екі өткізгіші бар құрылғы аталады
,
қамтитын өз негізінде
саңылау-электронды (p-n) өтпесі
бар
.
Саңылау -
электронды өтпесінің негізгі қасиеті-токты p типті жартылай өткізгіштен n
типті жартылай өткізгішке бір бағытта өткізу, сонымен қатар диодтың негізгі
қасиеті болып табылады.
Диодтарды екі топқа бөлуге болады:
түзеткіш және ерекше.
Түзеткіш диодтар
айнымалы токты түзетуге арналған. Айнымалы кернеудің
жиілігі мен формасына байланысты олар төменгі жілікті (
f
= 0,010…100
кГц
),
жоғары жілікті (100...100000 кГц) және импульстік болып бөлінеді.
Диодтардың ерекше түрлеріне стабилитрондар мен тиристорларды жатқызуға
болады.
Конструкциясы бойынша түзеткіш диодтар
жазық және нүктелік
болып бөлінеді.
Жазық диодтар
p-n
өтпесінің үлкен ауданына байланысты
жоғарғы токтарды түзету үшін қолданылады. Нүктелік диодтар кішкентай
p-n
өтпесінің аймағына және соның нәтижесінде шағын паразиттік
сыйымдылыққа ие. Сондықтан олар жоғары жілікті төмен токтарды түзетуге
арналған.
71
8.1 сурет - Шартты графикалық белгілеу; блок-сұлбасы және диодтың
вольтамперлік сипаттамасы.
p
-типті жартылай өткізгішке қосылған электроды
анод
(А), ал
n
-типті
жартылай өткізгішке
катод
(К) деп аталады. Диод токты анодтан катодқа
өткізеді.
Стабилитрондар
көшкіннің бұзылуы режимінде жұмыс істей алатын
диодтар болып табылады. Стабилитронға кері кернеуді бергенде,
тұрақтандыру кернеуіне тең белгілі бір мәнде
U
ст
,
p-n
өтпесінде электрлік
көшкіннің бұзылуы орын алады. Сонымен қатар стабилитрон арқылы
I
ст.мин
-
ден
I
ст.max
-қа дейінгі токтың кең ауқымында өзгереді, ондағы кернеу аздап
өзгереді. Стабилитрон арқылы токты шектеу үшін онимен
R
бал
балласттық
кедергісі тізбектей жалғанады. Тікелей бағытта қосылған кезде стабилитрон
қалыпты диод сияқты әрекет етеді (8.2 сурет).
8.2 сурет -
Стабилитронның шартты графикалық белгіленуі және
вольтамперлік сипаттамасы.
72
Тиристор -
бұл екі шарт орындалған кезде ашық күйге өтетін
басқарылатын диод: - бұл анодтан
U
пр
катодқа тура бағытта берілетін кернеудің
болуы (диодқа ұқсас болу керек) және басқару тогының
I
у
импульсінің болуы.
Тиристор әртүрлі өткізгіштігі бар жартылай өткізгіштердің төрт қабатты
құрылымына және үш электродқа ие: анод (А), катод (К) және басқару
электроды (УЭ).
Тиристорлардың негізгі параметрлері осындай:
– тиристордағы рұқсат етілген кері кернеу
U
обр.max
;
– ашық күйдегі тиристордағы кернеудің төмендеуі
U
пр
;
– рұқсат етілген тура орташа ток
I
пр.ср
;
– тиристордың қосылу уақыты
t
вкл
және өшіру уақыты
t
выкл
;
– ашық жағдайда тиристорды ұстап тұратын ток
I
уд
.
8.3 сурет - Тиристордың шартты графикалық белгіленуі, құрылымы
және вольтамперлік сипаттамасы.
Симметриялық тиристорлар бар - бұл симисторлар.
Симисторлар
тура
және кері бағытта өткізе алады, олардың үш электроды бар: анод, катод және
бір басқару электроды.
73
8.4 сурет - Шартты графикалық белгіленуі және симистордың
вольтамперлік сипаттамасы.
Тиристорлар мен симисторлар кернеу реттегіштерінде және қуатты
түрлендіргіштерде қолданылады.
Транзисторлар -
басқарылатын резисторлар ретінде әрекет ететін
құрылғылар.
Резисторды жоғары қуат тізбегіне қосу арқылы қуаты төмен басқару
сигналдың қуатын күшейту әсері алынады.
Жұмыс принципі бойынша транзисторлар биполярлы және өрістік
(униполярлы) болып бөлінеді.
Биполярлы транзисторлар
– бұл жартылай өткізгіш құрылғылар үш
қабатты құрылымы бар, екі өзара әрекеттесетін
p-n
өтпесі бар.
Аырмашылығы
p-n-p
және
n-p-n
транзисторлар.
8.5 сурет - Биполярлы транзисторлардың осы түрлерінің шартты
графикалық сұлбалары мен құрылымдық диаграммалары.
74
Транзистор
биполярлық
деп аталады, өйткені екі белгінің зарядтары да
еркін қозғала алады:
электрондар
мен
оң тесіктер
.
Униполярлы
немесе
өрістік
транзисторлар жартылай өткізгіш
құрылғылар деп аталады, оларда токтың реттелуі арнадағы ток бағытын
перпендикуляр бағытталған электр өрісінің көмегімен арнаның өткізгіштігін
өзгерту арқылы жүзеге асырылады.
Транзисторлардың екі атауы да олардың негізгі ерекшеліктерін дәл
көрсетеді: арнадағы ток тек бір таңбалы зарядтарға байланысты (
p
-арнада оң
және n -арнада теріс), арнадағы токтың мәні электр өрісімен жасалынады.
Түзеткіштер.
Электрмен жабдықтау айнымалы синусоидалы кернеу мен ток арқылы
жүзеге асырылады, ал электронды құрылғылар энергия көзі ретінде
тұрақты
кернеу мен ток көздерін пайдаланады.
Сондықтан тұрақты кернеу мен ток көздерінің құрамына
түзеткіштер
кіреді - айнымалы кернеуді тұрақтыға, дәлірек айтқанда, бір бағытты
пульсирлеуге түрлендіретін құрылғылар кіреді.
Түзетілген кернеудің толқынын тегістеу үшін жүктемеге параллельді
конденсатор қосылады, ал ток толқынын тегістеу үшін индуктивті катушка
тізбектей жалғанады.
Бұл құрылғылар
тегістеу сүзгілері
деп аталады.
Бірфазалы біржартыпериодты түзеткіштің сұлбасын және кернеу мен
токтың уақыттық диаграммасын қарастырайық (8.6 сурет).
Желісінің айнымалы кернеуінің оң жартыпериод кезінде
u
, диод
VD
ашық, оның кедергісі аз, ол жүктеме тогын
i
н
плюстен минусқа дейін өткізеді,
R
н
жүктеме резисторында кернеудің
u
н
төмендеуін құру.
Келесі жарты периодта кернеу диод үшін кері өзгереді, диодтың үлкен
кері кедергісіне
R
обр
байланысты іс жүзінде ток жоқ.
Жүктеме кернеуі нөлге тең.
Содан кейін процесс қайталанады.
75
8.6 сурет - Бірфазалы біржартыпериодты түзеткіштің тізбегі және кернеу мен
токтың уақыттық диаграммасы.
Бірфазалы екіжартыпериодты түзеткіштің көпірлік тізбегін және оның
жұмысын түсіндіретін уақыт диаграммаларын қарастырайық (8.7 сурет).
Айнымалы кернеудің оң жартыпериодты кезінде
u
,
VD
1
және
VD
3
диодтары ашық (
VD
2
және
VD
4
жабық), ал теріс жартыпериодты кезінде,
керісінше,
VD
2
және
VD
4
диодтары ашық, ал
VD
1
және
VD
3
жабық.
Осының нәтижесінде жүктеме тогы
i
н
екі жағдайда да плюстен минусқа
дейін бір бағытта ағып,
R
н
жүктеме резисторында
u
н
кернеуінің төмендеуін
жасайды.
76
8.7 сурет - Бірфазалы екіжартыпериодты түзеткіштің көпір тізбегі және
уақыт диаграммасы.
Достарыңызбен бөлісу: |