1. Електронні пристрої в сільському
господарстві
Автоматизовані системи функціонування
сільськогосподарських об’єктів у тваринництві
(корівники, пташники, свинарники і т.п.),
рослинництві (тепличні господарства і т.п.).
Енергозабезпечення всього сільського
господарства як за допомогою централізованих
електромереж, так і за допомогою автономних
джерел живлення, включаючи альтернативну
енергетику.
Все більше електронних систем входить до
складу різноманітної с/г техніки і т.д.
2. Класифікація електронних пристроїв
1. Випрямлячі, які перетворюють змінний струм у постійний
(АС-DC ―Alternative Current - Direct Current).
2. Інвертори, які перетворюють постійний струм у змінний
(DC-АС).
3. Перетворювачі частоти, які перетворюють змінний струм
однієї частоти у змінний струм іншої частоти, можливо і з
іншим числом фаз (АС-АС).
4. Регулятори постійного струму, які перетворюють
постійний струм однієї напруги у постійний струм іншої
напруги (DC- DC).
5. Регулятори змінної напруги, які перетворюють змінну
напругу в регульовану змінну напругу тієї ж частоти.
3. Класифікація електронних пристроїв
6. Перетворювачі числа фаз, які перетворюють змінний
струм з одним числом фаз у змінний струм тієї ж частоти з
іншим числом фаз.
7. Помножувачі частоти, які перетворюють змінний струм
однієї частоти у змінний струм іншої частоти, яка
відрізняється у фіксоване число раз М від вхідної частоти.
8. Регульовані джерела реактивної (неактивної) потужності
(ДРП), які дозволяють вводити в систему
електропостачання додаткові (до реактивних потужностей
споживачів) реактивні потужності зсуву, спотворення,
несиметрії з метою компенсації відповідних потужностей
неякісних споживачів і поліпшення таким чином якості
електроенергії в системі електропостачання.
4. НАПІВПРОВІДНИКОВІ ДІОДИ
Напівпровідниковий діод — електроперетворювальний
прилад з одним р-n-переходом і двома виводами.
Властивості, технічні характеристики та параметри діода
визначаються р-n-переходом.
На практиці знаходять застосування точкові, площинні,
сплавні і дифузійні діоди.
За функціональним призначенням діоди поділяють на
випрямні, високочастотні (універсальні), імпульсні,
опорні (стабілітрони), перемикаючі, фотодіоди,
світлодіоди, тунельні та інші.
5. В основі роботи ВД властивість односторонньої провідності р-n
переходу, суть якої в тому, що цей перехід добре проводить струм
(має малий опір)при прямому вмиканні, але практично не проводить
струм (має дуже великий опір) при зворотному вмиканні Це
підтверджують вольт-амперні характеристики (ВАХ) ВД: ідеального
(рис. 2а) і реального (рис.2,б).
Пряму гілку ВАХ ВД можна описати рівнянням:
де : Іпр і Uпр – відповідно прямий струм і пряма напруга;
,Zб –опір бази (складає десятків омів);
тепловий потенціал (k– постійна Больцмана; q – заряд електрона; Т –
абсолютна температура, К; при Т=300К, φТ=0,026В);
І0 – зворотній струм р-n переходу.
Тϕ
6. Вольт-амперні характеристики ВД: ідеального діода,
б – реального діода.
Вольт-амперні характеристики ВД: а – ідеального діода,
б – реального діода
8. Стабілітрони (опорні діоди) призначені
для стабілізації рівня напруги. Їх робота
базується на використанні явища
електричного пробою p-n-переходу при
включенні діода у зворотному напрямку.
Варикап — це напівпровідниковий діод,
дія якого засновується на використанні
залежності бар'єрної (зарядної) ємності від
значення прикладеної напруги. Це дозволяє
застосовувати варикап як елемент з
електрично керованою ємністю.
11. БІПОЛЯРНІ ТРАНЗИСТОРИ (BPTBipolar Power
Transistor)
Біполярні транзистори є активними
напівпровідниковими приладами, що забезпечують
підсилення потужності електричних сигналів, їх
генерацію, а також комутацію електричних кіл.
Біполярний транзистор, напівпровідниковий
елемент якого має два р-n-переходи, являє собою
тришарову напівпровідникову структуру, яка
утворюється в одному кристалі шляхом введення
акцепторної або донорної домішки. В залежності
від характеру електропровідності зовнішніх шарів
розрізняють транзистори типу р-n-р (рисунок 1, а) і
n-р-n (рисунок 1, в), а їх умовні позначення показані
відповідно на рисунку 1, б, г.
13. •Внутрішню область монокристалу транзистора, що
розділяє p-n-переходи, називають базою (Б).
Зовнішній шар монокристала, що призначений для
інжектування (впровадження) носіїв заряду в базу,
називають емітером (Е), а p-n-перехід П1, що
примикає до емітера, - емітерним. Іншій зовнішній
шар, екстрагуючий носії заряду з бази, називають
колектором (К), а перехід П2 - колекторним.
Змінюючи напругу між базою та емітером, можна
керувати густиною струму інжекції, а отже, і екстракції
•Робота біполярного транзистора базується на
взаємодії двох p-n-переходів; це забезпечується тим,
що товщина середньої області транзистора (бази)
вибирається менше довжини вільного пробігу
(дифузійної довжини) носіїв заряду в цій області
(звичайно ).
14. Типи транзисторів
• Поділяють транзистори на типи за їх призначенням, а також за
технологією, яку застосовують при їх виготовлені. Найхарактернішими
ознаками поділу транзисторів за призначенням є частоти
підсилюваного сигналу (низькочастотні, середньочастотні,
високочастотні, та НВЧ – транзистори) та допустима потужність
розсіювання колекторного переходу Рк.
• Рк визначається умовами віддачі тепла від колектора. Вона має
прямий зв'язок з електричними показниками вихідного
(навантажувального) кола транзистора. За значенням Рк транзистори
бувають: малої потужності (Рк<0,3Вт); середньої потужності (0,3 Вт <
Рк<1,5 Вт) та великої потужності (Рк>1,5Вт). При енергетичному
розрахунку вихідного кола транзистора розраховують Рк і вибирають
тип транзистора за потужністю. При використанні транзисторів
середньої та великої потужності варто покращувати умови
тепловідачі.
• За технологією виготовлення розрізняють: сплавні; дифузійні;
дифузійно-сплавні; конверсійні ; епітаксіальні та планарні
транзистори.
15. ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ (MOSFET – Metal – Oxid
– Semiconductor – Field – Effect – Transistor )
• Польовий транзистор – напівпровідниковий прилад,
підсилюючі властивості якого обумовлені потоком
основних носіїв, що протікають через провідний канал,
керований поперечним електричним полем.
• Польовий транзистор на відміну від біполярного іноді
називають уніполярним, оскільки протікання в них
струму обумовлено дрейфом основних носіїв заряду
( або електронів, або дірок).
• Польовий транзистор – напівпровідниковий
підсилюючий прилад, яким керує не струм ( як в
біполярному транзисторі), а напруга ( електричне поле,
звідси і назва – польовий), здійснюючи зміну площини
поперечного перерізу провідного каналу, що
призводить до зміни вихідного струму транзистора.
16. З р-каналом
ПОЛЬОВІ
ТРАНЗИСТОРИ
Із затвором у вигляді р-
n переходу
З ізольованим
затвором
З n-каналом З вбудованим
каналом
З індукованим
каналом
Класифікація польових транзисторів
17. Область напівпровідника, в якій регулюється
потік основних носіїв заряду, називають
провідним каналом.
Електрод, через який основні носії заряду
втікають у канал, називають витоком, а
електрод, через який вони витікають - стоком.
Електрод польового транзистора, на який
подають керуючий сигнал, за допомогою якого
формують керуюче електричне поле, називають
затвором.
18. Принцип роботи польового
транзистора.
• У польовому транзисторі з об’ємним каналом площа поперечного
перерізу каналу змінюється за рахунок зміни площі збідненого шару
зворотно ввімкненого р-n-переходу. На рис.1.27 зображено польовий
транзистор з керуючим р-n-переходом, ввімкнений по схемі з СВ .
Рис.1.27
19. Напругу між затвором і витоком, при якій струм стоку , називають
напругою відсічки польового транзистора UЗВ від.
На рис. б) і в) вихідні і передавальні характеристики польового
транзистора з керуючим p-n-переходом для схеми вмикання з СВ.
24. • Дискретні польові транзистори класифікують по потужності і
частоті аналогічно біполярним. На рис.1.34 показані умовні
графічні позначення польових транзисторів:
• а – з керуючим переходом та каналом n-типу;
• б – з керуючим переходом та каналом р-типу;
• в – з ізольованим затвором та вбудованим каналом р-типу;
• г - з ізольованим затвором та вбудованим каналом n-типу;
• д – з ізольованим затвором та наведеним каналом р-типу;
• е – з ізольованим затвором та наведеним каналом n-типу.
Рис.1.34
25. ТИРИСТОРИ (SCR – Silicon Controlled Rectifier)
Тиристорами називаються
напівпровідникові прилади з трьома (і
більше) p-n-переходами, які мають два
стійких стани і можуть перемикатися з
закритого стану у відкритий і навпаки.
Розрізняють діодні (некеровані) і тріодні
(керовані) тиристори. Діодний тиристор
називають діністором.
28. Тиристор – представляє собою чотиришарову p1-
n1-p2-n2 структуру, в якій одна з базових областей
зроблена керуючою.
29.
30. • Схема з'єднання транзисторних секцій, які моделюють тиристорну р-
n-р-n структуру, показана на рисунку. Із цієї схеми видно, що
колекторний струм ІC1 р-n-р транзистора є базовим струмом Іб2 n-р-n
транзистора, а колекторний струм ІC2 n-р-n транзистора - базовим
струмом Іб1 р-n-р-транзистора.
• Базовий вивід дає можливість керувати струмом емітера. Для цього
на керуючий електрод (КЕ) необхідно подати напругу такої
полярності, яка б забезпечила вмикання відповідного емітерного
переходу. В цьому випадку процеси вмикання та вимикання
тиристора, тобто керування його струмом здійснюються не за
рахунок прикладеної між анодом та катодом напруги зовнішнього
джерела, а за рахунок зміни струму керуючого електрода , який є
вхідним електродом, ввімкненим в електричне коло тиристора.
• Для переводу тиристора в вимкнений стан необхідно забезпечити
зменшення прямого струму через нього до нуля (нижче струму
утримування , який для тиристорів набагато нижчий за анодний струм
. Наприклад, для тиристора з А струм утримування мА).
• Для того щоб тиристор зміг знову витримувати без вмикання пряму
напругу, потрібен деякий час. Цей час називається часом вимикання
тиристора. За цей час тиристор відновлює свої запірні властивості.
32. Для електричних кіл змінного струму розроблений
спеціальний прилад – симетричний тиристор
(симістор, тріак), який може бути у провідному
стані в обох напрямках (тобто незалежно від
полярності прикладеної до нього напруги).
Керування симетричним тиристором здійснюється
так само, як і тиристором. Симетричний тиристор, на
відміну від тиристора, має п’ятишарову структуру
напівпровідника з різного виду провідностями р- та
n- типу. На рис.1.40,а приведена ВАХ симістора.
Симістор може комутувати струм любого напрямку,
тому він замінює собою коло з двох звичайних
тиристорів, ввімкнених зустрічно-паралельно
(рис.1.40,б).
34. На рис. показані умовні графічні позначення тиристорів:
а – діністор (діодний тиристор); б – тиристор з керуванням по
катоду; в – тиристор з керуванням по аноду; г – запірний тиристор
з керуванням по катоду; д – запірний тиристор з керуванням по
аноду; ж- симетричний тиристор.
