Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Шпоры по ТТЭ - файл ГЛАВА 1.doc


Загрузка...
Шпоры по ТТЭ
скачать (3670.4 kb.)

Доступные файлы (14):

ГЛАВА 10.doc3655kb.15.01.2005 00:00скачать
ГЛАВА 12.doc4472kb.15.01.2005 00:09скачать
ГЛАВА 14.doc1723kb.15.01.2005 00:31скачать
ГЛАВА 16.doc489kb.15.01.2005 00:52скачать
ГЛАВА 18.doc2195kb.15.01.2005 01:20скачать
ГЛАВА 1.doc41kb.13.01.2005 18:16скачать
ГЛАВА 20.doc492kb.15.01.2005 01:44скачать
ГЛАВА 2.doc718kb.13.01.2005 19:41скачать
ГЛАВА 3.doc7420kb.13.01.2005 22:41скачать
ГЛАВА 4.doc233kb.13.01.2005 23:04скачать
ГЛАВА 5 .doc6394kb.14.01.2005 14:44скачать
ГЛАВА 6.doc476kb.14.01.2005 14:59скачать
ГЛАВА 7.doc804kb.14.01.2005 23:05скачать
ГЛАВА 8.doc1338kb.14.01.2005 23:12скачать

ГЛАВА 1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

ГЛАВА 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ

1.1. Классификация


Электронным прибором (ЭП) называют устройство, в котором в результате взаимодействия свободных или связанных носителей заряда с электрическим, магнитным и переменным электромагнит­ным полем обеспечивается преобразование информационного сиг­нала или преобразование вида энергии.

Основными признаками классификации разнообразных по прин­ципу действия, назначению, технологии изготовления, свойствам и параметрам можно считать: вид преобразования сигнала; вид рабо­чей среды и тип носителей заряда; структуру (устройство) и число электродов; способ управления.

По виду преобразования сигнала все ЭП можно разбить на две большие группы. К первой группе относятся ЭП, в которых использу­ется преобразование одного вида энергии в другой. В эту группу вхо­дят электросветовые ЭП (преобразование типа электрический сигнал в световой), фотоэлектронные приборы (световой сигнал в электрический), электромеханические (электрический сигнал в ме­ханический), механоэлектрические ЭП (механический сигнал в элек­трический), оптопары (электрический сигнал в световой и затем сно­ва в электрический)и др.

Ко второй группе обычно относятся электропреобразователь­ные приборы, в которых изменяются параметры электрического сиг­нала (например, амплитуда, фаза, частота и др.).

По виду рабочей среды и типу носителей заряда различают сле­дующие классы электронных приборов: электровакуумные (вакуум, электроны), газоразрядные (разреженный газ, электроны и ионы), полупроводниковые (полупроводник, электроны и дырки), хемотронные (жидкость, ионы и электроны).

Электроды электронного прибора – это элементы его конструк­ции, которые служат для формирования рабочего пространства при­бора и связи его с внешними цепями. Число электродов и их потенциалы определяют физические процессы в приборе. Наиболее на­глядно это в электронных лампах: двухэлектродные (диоды), трех­электродные (триоды), четырехэлектродные (тетроды) и пятиэлект­родные (пентоды).

О различных способах управления в приборах целесообразно говорить при конкретном рассмотрении приборов,
^

1.2. Режимы, характеристики и параметры электронных приборов


Совокупность условий, определяющих состояние или работу электронного прибора, принято называть режимом электронного прибора, а любую величину, характеризующую этот режим (к приме­ру, ток или напряжение), – параметрами режима. Эти понятия важ­ны потому, что определяют свойства электронного прибора, связан­ные с выполнением определенных функций в радиоэлектронной ап­паратуре. Говорят об усилительных, импульсных, частотных, шумо­вых, температурных и механических свойствах, о надежности и т.п. Количественные сведения об этих свойствах называют параметра­ми прибора (а не режима!). К ним, например, относят коэффициенты передачи токов, характеристические частоты, коэффициент шума, интенсивность отказов, ударную стойкость и др. Конечно, свойства прибора, а следовательно, и параметры прибора зависят от его ре­жима работы и параметров режима. Может быть поэтому, в справоч­никах они не разделяются, а даются вперемежку под общим назва­нием «Параметры».

Вначале остановимся на понятиях статического и динамическо­го режимов приборов. Статическим называют режим, когда прибор работает при постоянных («статических») напряжениях на электро­дах. В этом режиме токи в цепях электродов не изменяются во вре­мени и распределения зарядов и токов в приборе также постоянны во времени. Другими словами, в статическом режиме все парамет­ры режима не изменяются во времени. Однако, если хотя бы один из параметров режима, например напряжение на каком-то электроде, изменяется во времени, режим называется динамическим.

В динамическом режиме, как мы выясним позже, поведение при­бора существенно зависит от скорости или частоты изменения воз­действия (например, напряжения).

У большинства приборов эта зависимость объясняется инерци­онностью физических процессов в приборе, например конечным временем пролета носителей заряда через рабочее пространство или конечным временем жизни носителей. Конечность времени пролета приводит к тому, что мгновенное значение тока электрода, к которому движутся носители, в выбранный момент времени бу­дет определяться не только значением напряжения на электроде в этот момент, но, естественно, и предысторией, т.е. всеми значени­ями напряжения от момента начала движения в приборе до прихо­да носителя заряда к рассматриваемому электроду. Следователь­но, связь мгновенных значений тока и напряжения в динамическом режиме должна отличаться от связи постоянных значений тока и напряжения в статическом режиме. Однако если время пролета значительно меньше периода изменения переменного напряже­ния, то это .отличие во взаимосвязи будет несущественным, т.е. связь мгновенных значений будет практически такой же, как посто­янных величин в статическом режиме. Указанная разновидность динамического режима называется квазистатическим режимом («квази» – означает «как бы» или «как будто»).

Обычно динамический режим получается в результате внешнего воздействия, например входного сигнала. Входной сигнал может быть синусоидальным или импульсным. Проще всего рассмотреть крайние случаи: синусоидальный сигнал и периодический импульс­ный сигнал прямоугольной формы. Форма выходного сигнала (на нагрузке) может или совпадать с формой входного сигнала (нет ис­кажения сигнала) или не совпадать (есть искажение сигнала). Так как искажение сигнала зависит также от амплитуды входного сигнала, то и здесь рассматриваются два крайних случая: режим малого сигнала (малые амплитуды) и режим большого сигнала (большие амплитуды). Малым называют такой сигнал, при котором наблюда­ется линейная связь (прямая пропорциональность) между амплиту­дами выходного и входного сигналов. При увеличении сигнала в приборах линейность связи нарушается, и это отклонение от линей­ности можно использовать в качестве критерия величины сигнала. Линейная связь между амплитудами выходного и входного сигналов означает, что и параметры режима, зависящие от отношения этих величин, также остаются неизменными, например коэффициент усиления синусоидального сигнала. Поэтому условно амплитуду сигнала считают достаточно малой, если при уменьшении амплиту­ды входного сигнала в 2 раза значение измеряемого параметра (например, коэффициента усиления) изменяется менее чем на величи­ну основной погрешности измерений (например, ±10 %).

В качестве примера использования большого сигнала можно привести ключевые схемы. В этих схемах роль электронного прибо­ра сводится к подключению или отключению цепи нагрузки с помо­щью импульсных управляющих (входных) сигналов.

^ 1.3. Модели электронных приборов

Как в статическом, так и динамическом режиме анализ основан на использовании системы дифференциальных уравнений, описы­вающих физические процессы: уравнения непрерывности, закон Пу­ассона, уравнения для плотностей токов, кинетическое уравнение Больцмана, учитывающее функцию распределения частиц по коор­динатам и импульсам. Систему этих уравнений принято называть математической моделью приборов.

Решение этой системы уравнений представляет сложную зада­чу, и нахождение аналитических выражений в большинстве случаев не представляется возможным. Аналитические решения удается получить только в частных случаях, когда для описания физических процессов используются некоторые приближения. В противном случае применяются численные методы решения на ЭВМ.

Если удается получить аналитическое решение, то становится также возможным аналитически вычислить в динамическом режиме необходимые параметры прибора, например зависимость от часто­ты коэффициента передачи входного тока транзистора в случае слабого сигнала.

Так как процессы в электронном приборе в статическом и дина­мическом режимах могут различаться, то говорят о статической и динамической моделях прибора. В тех случаях, когда динамические свойства прибора могут быть описаны на основе его статической мо­дели, теорию прибора называют квазистатической.

Основными свойствами приборов в динамическом режиме явля­ются: усилительные, частотные, импульсные, энергетические (мощ­ность, КПД) и шумовые.

Для анализа радиоэлектронных схем, содержащих электронные приборы, в большинстве случаев удобнее использовать электриче­ские модели (эквивалентные схемы, схемы замещения), составлен­ные из элементов электрической цепи.

В ключевом режиме из-за большой амплитуды сигнала искаже­ние формы выходного импульса по сравнению с входным оказыва­ется значительным и аналитическое решение системы дифферен­циальных уравнений математической модели транзисторов практи­чески невозможно даже при значительных упрощениях. Тогда реше­ния находятся в численном виде с помощью ЭВМ. Численные реше­ния обычно используются при разработке новых электронных при­боров или при оптимизации параметров, так как при этом непосред­ственно устанавливается количественная связь параметров с элек­трофизическими свойствами полупроводников, распределением концентраций частиц в объеме и т.п.

Электрические модели, называемые также эквивалентными схемами, появились на основе анализа математических моделей. Поэтому каждый электрический элемент эквивалентной схемы при­ближенно описывается (представляется) соответствующими математическими выражениями. Эти выражения могут быть использова­ны при расчете на ЭВМ радиотехнических схем, содержащих рас­сматриваемые электронные приборы, например биполярные и по­левые транзисторы.

Удобство электрических моделей состоит в том, что анализ ди­намических свойств (например, транзистора), особенно при малом сигнале, можно проводить по законам теории электрических цепей. Что касается точности задания числовых значений элементов эквивалентной схемы, то ее можно повысить с помощью специальных измерений, дополняющих или уточняющих данные, приводимые в справочниках. Можно создать и автоматизированные измеритель­ные системы с использованием ЭВМ для определения параметров элементов эквивалентной схемы. Однако следует заметить, что не­посредственное измерение динамических параметров современ­ных транзисторных структур в значительной степени затруднено влиянием паразитных элементов самих измерительных схем, в ча­стности их емкостями.

При анализе динамического режима работы транзисторов мы будем использовать эквивалентные схемы, но при этом всегда бу­дем раскрывать физическую природу всех элементов, связь с физи­ческими процессами, т.е. в той или иной мере опираться на математические модели приборов. Эквивалентные схемы для малого сиг­нала обычно называют линейными или малосигнальными, а для большего – нелинейными эквивалентными схемами или нелиней­ными электрическими моделями.


Скачать файл (3670.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru