Буквенно – цифровая система обозначения тиристоров

Первый элемент в обозначение – буква К (кремниевый). Второй элемент – буква Ндля динисторов (неуправляемый), У– для тиристоров и симисторов (управляемый). Третий элемент – трехзначное число, обозначающее назначение и порядковый номер разработки:

тиристоры малой мощности от 101 до 199;

тиристоры средней мощности от 201 до299;

симисторы малой мощности от 501 до 599;

симисторы средней мощности от 601 до 699.

Четвертый элемент – буква, обозначающая группу по параметрам, Например : КН102Б – кремниевый динистор малой мощности, номер разработки 02, группа Б по параметрам (по справочнику для групп от А до И напряжение переключения от 20 до 150 В);

КУ201И – кремниевый тиристор средней мощности, номер разработки 01, группа И;

КУ608Г – кремниевый симистор средней мощности, номер разработки 08, группа Г.

Тиристоры большой мощности, используемые в силовых цепях, имеют другую систему обозначений. Первый элемент – буква Т – тиристор; второй – одна или две буквы, указывающие на конструктивные особенности или систему охлаждения; Л – с лавинной характеристикой, В – с водяным охлаждением, С – симистор; ЛВ – с лавинной характеристикой и водяным охлаждением; если этих особенностей нет, то второй элемент отсутствует; третий элемент – число, указывающее максимально допустимый ток в амперах в открытом состоянии тиристора. Например: Т–150, ТВ–1000. После числа, указывающего величину тока, может стоять еще число, обозначающее класс по допустимому напряжению. В этом числе единица соответствует напряжению 100В; например класс 4 – на номинальное напряжение 400 В, класс 10 – на 1000В. Число стоящее после класса, определяет параметры частотных свойств, указываемые в справочниках. Например: Т–160–4–142.

Силовые тиристоры выпускавшиеся промышленностью до введения этой системы обозначений, имеют старый шифр; например ВКДУ–25 – вентиль кремниевый управляемый, на ток 25А.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРА

Выбор рабочей точки транзистора

При выборе рабочей точки транзистора с предполагаемой амплитудой входного сигнала необходимо выдерживать следующие требования: нелинейные искажения должны быть минимальны; выделяемая на транзисторе мощность не должна превышать допустимой мощности рассеяния; напряжения и токи не должны превышать максимальных значений.

Причем нельзя превышать температуру оговоренную заводом изготовителем.

 На рисунке 54 изображена ВАХ полевого транзистора: 1 –допустимая область работы; 2– ограничения из–за нелинейности; 3–ограничения из–за максимальной мощности потерь; 4– ограничения по напряжению. .

Рисунок 54

Рассеиваемая в транзисторе мощность определяется как произведение тока на напряжение коллектора в рабочей точке:

Схемы питания транзисторов

Это схемы, обеспечивающие соответствующие постоянные напряжения на электродах транзистора, т.е. устанавливающее заранее выбранную рабочую точку. Подача напряжения через делители позволяет: обеспечить на электроде транзистора требуемое напряжение при использовании источника с постоянным напряжением питания, питать все электроды данного транзистора или схемы состоящей из ряда транзисторов, от одного общего источника. Обычно источник имеет малое внутреннее сопротивление. Которое, будучи подключено к входу транзистора, нагружает дополнительно источник управляющего сигнала. Для предотвращения этих нежелательных явлений между источником и транзистором используют резисторы.

Наиболее простые схемы питания это если подать на электроды смещение от отдельных источников и резисторов.

Для схемы ОБ для входной цепи имеем (рисунок 55, а):

.

Из этой зависимости при заданном  и определенном токе  (выбранной рабочей точки) можно определить сопротивление резистора , необходимое для смещения перехода эмиттер–база соответствующее рабочей точке. Для кремниевых транзисторов можно принять .

Для схемы ОЭ (рисунок 55,б) для входной цепи имеем следующую зависимость:

.

Для определения сопротивления резистора  ток  определяют из характеристик транзистора для заданной рабочей точки либо из следующего соотношений:

.

а)                                           б) Рисунок 55

Для схемы ОБ для выходной цепи имеем следующую зависимость

.

Для схемы ОЭ для выходной цепи имеем следующую зависимость

.

Стабилизация рабочей точки

Рассматриваемые до сих пор схемы питания не обеспечивали стабилизации рабочей точки транзистора. Схемы стабилизации это схемы, уменьшающие влияния изменений тока  и коэффициент а на ток коллектора . Изменение  вызывает изменение полного тока (в цепи коллектора) в результате происходит смещение рабочей точки транзистора.

Изменение  и  происходит под влиянием температуры транзистора (последняя зависит от температуры окружающей среды, так и от электрической мощности выделяемой на транзисторе). Обычно схемы стабилизации соединены со схемами питания транзистора, образуя чаще всего общую схему питания и стабилизации. Эффективность стабилизации подсчитывают с помощью коэффициентов стабилизации , определяемых обычно как отношение приращения тока или стабилизированного напряжения к приращению тока  или коэффициента , вызванного ростом температуры, например: . При идеальной стабилизации =1, но примерно 2...7.

На основе рассмотрения многих схем можно показать, что на практике стабилизация чаще всего сводится к поддержанию постоянных значений  и напряжения .

Дополнительный выигрыш от использования схем, стабилизирующих рабочую точку транзистора, является уменьшение влияния разброса параметров, на работу транзисторной схемы.

Схемы стабилизации

Для улучшения температурной стабилизации транзисторных усилительных каскадов, т.е. для стабилизации рабочей точки используют обратные связи по постоянному напряжению и току.

Рассмотрим основные схемы стабилизации положения рабочей точки с учетом того. Что входной переменный сигнал отсутствует, а токи ,  и напряжения ,  представляют собой постоянные токи и напряжения в транзисторе.

На рисунок 56,а схема с ООС по напряжению с коллекторной температурной стабилизацией.

С учетом того, что , уравнение  после решения его относительно  приобретает вид:

После дифференцирования уравнения (2) для коэффициента температурной нестабильности получим:

                                                  (3)

Из формулы (3) следует, что величина S тем ближе к единице, чем больше значение  и чем меньше . Поэтому работа схемы при малых сопротивлениях коллекторной нагрузки малоэффективна с точки зрения ее температурной стабилизации.

Рисунок 56

Физический смысл коллекторной температурной стабилизации заключается в следующем. При увеличении  (от значения ) падение напряжения на  возрастает. При этом приращение положительного потенциала на коллекторе через резистор  поступает на базу транзистора, смещая ЭП в обратном направлении. В результате уменьшается ток базы , а следовательно, ток коллектора , который стремится уменьшится до своего первоначального значения .

Более эффективной является схема рисунок 56,б усилительного каскада с ООС по постоянному току через резистор , схема сохраняет работоспособность при изменении температуры на . В результате увеличения, с ростом температуры, тока  увеличивается ток  и падение напряжения на сопротивлении . При этом эмиттер по отношению к базе становится более отрицательным и эмиттерный переход ЭП смещается в обратном направлении. Это вызывает уменьшение базового тока I_б, в результате чего ток коллектора  также уменьшится, стремясь возвратится к первоначальному значению . Для устранения ООС по по переменному току ( при наличии входного переменного сигнала) резистор  шунтируют конденсатором , сопротивление которого на частоте сигнала должно быть незначительным.

Коэффициент нестабильности коллекторного тока, полученный аналогично, как и для схемы (а), выражается формулой

.

где , откуда видно, что температурная стабилизация тем выше, чем меньше сопротивление делителя  и  и чем больше сопротивление . Однако значительное увеличение Rэ нежелательно, т.к. при этом снижается рабочее напряжение , при заданном , что приводит к снижению уровня усиления. Учитывая то, что уменьшение сопротивления делителя  и  приводит к снижению входного сопротивления усилителя, то при проектировании приходится принимать компромиссные решения.

6.5 Шумовые свойства транзисторов  

Шумы обусловлены тепловыми, дробовыми и структурными шумами. Источником тепловых шумов является распределенные сопротивления полупроводника. Для биполярного транзистора решающее значение имеет .

Дробные шумы связаны с флюктуацией прохождения носителей заряда через переходы.

Структурные шумы образуются шумами поверхностной рекомбинации и шумами утечки коллектора.

Шумы зависят от частоты, выбора рабочей точки, сопротивления источника сигнала. Обычно шумы растут с ростом тока коллектора .

В биполярных транзисторах в диапазоне низких частот преобладают структурные шумы, в диапазоне средних частот шумы не зависят от частоты. В полевых транзисторах шумы обычно меньше, чем в биполярных.

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ