Реферат на Тему Электроника

Реферат на Тему Электроника.rar
Закачек 3962
Средняя скорость 9549 Kb/s

Реферат на Тему Электроника

Электро́ника (от греч. Ηλεκτρόνιο — электрон) — понятие, включающее в себя следующее.

  • В физике — область, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами в вакууме, газах, жидкостях и твердых телах.
  • В технике — электронные приборы и устройства, принцип действия которых основан на взаимодействии заряженных частиц с электромагнитными полями и используется для преобразования электромагнитной энергии (например для передачи, обработки и хранения информации). Наиболее характерные виды таких преобразований: генерирование, усиление, приём электромагнитных колебаний с частотой до 10 12 Гц, а также инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений ( 10 12 — 10 20 Гц). Возможность таких преобразований обусловлена малой инерционностью электрона. [1]
  • В классификации изделий — класс устройств, потребляющих электрическую энергию, содержащих логические элементы, и, как правило, обрабатывающих некоторую информацию. Примерами электроники могут быть калькулятор, компьютер, телевизор и тому подобные устройства.

1. Пассивные компоненты

  • Резистор
    • Варистор
    • Термистор
    • Мемристор
    • Потенциометр
  • Конденсатор
    • Вариконд
    • Ионистор
  • Индуктивность (дроссель, катушка)
  • Трансформатор
  • Кварцевый резонатор
  • Линия задержки
  • Предохранитель

1.1. вакуумные

2. Активные компоненты

2.1. твердотельные

  • Диод
    • Светодиод
    • Фотодиод
    • Полупроводниковый лазер
    • Диод Шоттки
    • Стабилитрон
    • Стабистор
    • Варикап (варактор)
    • Вариконд
    • Диодный мост
    • с областью «отрицательного сопротивления»:
      • Лавинно-пролётный диод
      • Туннельный диод
      • Диод Ганна
  • Транзистор
    • Биполярный транзистор
    • Полевой транзистор
    • КМОП-транзистор
    • IGBT-транзистор
    • Однопереходный транзистор
    • Фототранзистор
    • Составной транзистор (транзистор Дарлингтона)
  • Тиристор (динистор, тринистор, симистор)
  • Интегральная схема (ИМС, микросхема)
    • Аналоговая интегральная схема
    • Цифровая интегральная схема

2.2. вакуумные и газоразрядные

К данному классу относятся приборы, состоящие из колбы, наполненной инертным газом, либо вакуумированной, и системы электродов.

  • Электронная лампа
    • Диод
    • Триод
    • Тетрод
    • Пентод
    • Гексод
    • Гептод
    • Октод
    • Механотрон
    • Клистрон
    • Магнетрон
    • Амплитрон
    • Платинотрон
  • Электронно-лучевая трубка
  • Лампа бегущей волны (ЛБВ)

2.3. фотоэлектрические

  • Фоторезистор
  • Фотодиод
  • Фототранзистор
  • Оптрон
  • Оптопара
  • Солнечная батарея

3. Устройства отображения

  • Флажковый индикатор (устар.)
  • Электронно-лучевая трубка
  • Газоразрядный индикатор
  • Светодиодный индикатор (СДИ)
  • Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ)
  • Семисегментный индикатор

4. Акустические устройства и датчики

  • Микрофон
  • Динамик, громкоговоритель
  • Тензорезистор
  • Пьезокерамический излучатель
  • Электростатический излучатель
  • Термический излучатель
  • Электромагнитный звукосниматель

5. Термоэлектрические устройства

  • Термистор
  • Термопара
  • Элемент Пельтье

6. Антенные устройства

  • Антенна
  • Фидер

7. Соединительные элементы

  • Печатная плата, способы монтажа:
    • Стежковый монтаж
    • Поверхностный монтаж
  • Электрический разъём
  • Провод, кабель или жгут проводов

8. Устройства для электрических измерений

  • Амперметр или Гальванометр (измерение силы тока);
  • Вольтметр (измерение напряжения);
  • Омметр или Измерительный мост (измерение сопротивления);
  • LC-метр (измерение индуктивности и ёмкости);
  • Мультиметр или Мультимер (измеряет всё вышеперечисленное кроме ёмкости и индуктивности (при стандартном, наиболее часто встречающемся наборе функций), измеряющие всё вышеперечисленное и имеющие дополнительные возможности, такие дополнително коэффициента усиления транзисторов и температуры);
  • Измеритель ESR электролитических конденсаторов;
  • Осциллограф (измеряет все вышеперечисленное при изменении во времени, графически показывает форму входного сигнала на дисплее);
  • Частотомер (измерение частоты);
  • Логический анализатор (проверка цифровых схем);
  • Спектроанализатор (измеряет распределение спектра сигналов);
  • Векторный спектроанализатор (аналогичен спектроанализатору, но с добавлением функций цифровой демодуляции);
  • Электрометр (измерение напряжённости электрического поля);

9. Электронные устройства

9.1. Аналоговые

  • Выпрямитель
  • Источник питания
  • Усилитель
    • Операционный усилитель
  • Фазоинвертор
  • Компаратор
  • Генератор
  • Мультивибратор
  • Фильтр
  • Смеситель
  • Аналоговый умножитель
  • Магнитный усилитель
  • Импедансный согласователь
  • Аналоговый компьютер

  • Логический элемент:
    • элемент НЕ
    • Вентиль
  • Триггер
  • Компаратор
  • Генератор тактовых импульсов
  • Счётчик (электроника)
  • Шифратор (электроника)
  • Дешифратор
  • Мультиплексор (электроника)
  • Демультиплексор
  • Регистр (цифровая техника)
  • Полусумматор
  • Сумматор
  • Цифровой компаратор
  • Арифметическо-логическое устройство (АЛУ)
  • Микроконтроллер
  • Микропроцессор
  • Микрокомпьютер
  • Запоминающие устройства (память)

10. Надёжность электронных устройств

Надёжность электронных устройств зависит от надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства определяется надёжностью элементов, надёжностью соединений, надёжностью схемы (схемотехники) и др.

Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с качественно разным наклоном: на первом участке число первоночальное отказов уменьшается («вылазят» дефекты проектирования/сборки/монтажа/некачественных комплектующих); на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка; на третьем участке число отказов постоянно растёт (из-за физической изношенности и деградации компонентов/монтажа), вплоть до полной непригодности эксплуатации устройства.

п/п -материал ,удельная проводимость которого сильно зависит от внешних факторов –кол-ва примесей, температуры, внешнего эл.поля, излучения, свет, деформация

Достоинства: выс. надежность, большой срок службы, экономичность, дешевизна.

Недостатки: зависимость от температуры, чувствительность к ионизирован излучению.

Основы зонной теории проводимости

Согласно квантовой теории строения вещества энергия электрона может принимать только дискретные значения энергии. Он движется строго по опред орбите вокруг ядра.

Не в возбужденном состоянии при Т=0К , электроны движутся по ближаишей к ядру орбите. В твердом теле атомы ближе друг к другу электронное облако перекрывается смещение энергетических уровней образуются целые зоны уровней.

1)Разрешенная зона кт при Т=0К заполненная электронами наз – заполненной.

2)верхняя заполненная зона наз – валентной.

3)разрешенная зона при Т=0К где нет электронов наз – свободной.

4)свободная зона где могут находиться возмущенные электроны наз зоной эквивалентности.

Проводимость зависит от ширины запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости.

Ширина запрещенной зоны в пределах 0,1

3,0 эВ (электрон вольт) характерна для п/п

Наибольшее распространение имеют П/П

Кремний, Германий, Селен и др.

Рассмотрим кристалл «Ge»

При Т=0К

При Т>0К электроны (заряд -q)отрываются образуют свободные заряды  на его месте образуется дырка (заряд +q) это называется процессом термогенерации

Обратный процесс наз – рекомбинацией

n – электронная проводимость

p – дырочная проводимость

 — время жизни носителя заряда (е).

Вывод: таким образом nроводимость в чистом П/П обоснована свободными электронами или дырками.

Собственная проводимость сильно зависит от t

П/П приборы на основе собственной проводимости.

Зависимость собственной проводимости от внешних факторов широко исполь-ся в целом ряде полезных П/П приборов.

1)Терморезисторы (R зависит от t )

Температурный коэффициент:

Применяют в устройствах авт-ки в качестве измерительного преобразователя t (датчики)

2)Варисторы (R зависит от внешнего эл. Поля)

Прим-ют для защиты

3)Фотосопротивление – R зависит от светового потока

применяют в сигнализации, фотоаппаратуре

4)Тензорезисторы – R зависит от механич деформаций

применяют для измерения деформаций различных конструкций (датчики давления – сильфоны)

Примесная проводимость п/п.

Это проводимость обусловленна примесями:

Роль примесей могут играть нарушения кристалической решетки.

-Если внедрить в кристал Ge элемент I группы сурьму Sb, тогда один из 5 валентных электронов Sb окажется свободным, тогда образуется эл. проводимость, а примесь называется донорной.

-Если внедрить элемент III группы индий I тогда 1 ковалентная связь останется останется свободной =>

Образуется легко перемещаемая дырка (дырочная проводимость), примесь называют акцепторной.

Основным носителем заряда наз. Те кт в п/п >

П/п с дырочной проводимостью наз. п/п –p типа, а с электоронной проводимостью – n типа.

Движения носителей заряда т.е. ток обуславливается 2 причинами: 1) внешнее поле – ток наз. дрейфовым. 2)разнасть концентраций – ток наз. диффузионным.

В п/п имеется 4 составляющие тока:

Называют граничный слой между 2-ми областями тела физические св-ва кт. различны.

Различают: p-n, p-p+, n-n+, м-п/п, q-м, q-п/п переходы прим. В п/п приборах (м-метал прим. в термопарах)

Электронно-дырочный p-n переход.

Работа всех диодов, биполярных транзисторов основана на p-n переходе

Рассмотрим слой 2х Ge с различными типами проводимости.

Обычно переходы изготавливают несемметричными pp>> n

Если pp>> nn то p-область эмитерная, n- область- база

В первый момент после соединения кристаллов из-за градиента концентрации возникает диффузионный ток соновных носителей.

На границе основных носителей начнут рекомбинировать, тем самым обнажаться неподвижные ионы примесей.

Граничный слой. Будет обеднятся носителями заряда => возникнет внутреннее U. Это U будет препятствовать диффузионному току и он будет падать. С другой стороны наличие внутреннего поля обусловит появление дрейфого тока неосновных носителей. В конце концов диффузионный ток станет = дрейфовому току и суммарный ток через переход будет = 0

т≈25мB температурный потенциал при 300 К

Uк=0,6-0,7В Si;0,3-0,4В Ge.

Различают 3 режима работы p-n перехода:

1)Равновесный (внешнее поле отсутствует)

2) Прямосмещенный p-n переход.

В результате Uвнпадает =>возникает диф. ток электорнов I=I0 eU/mт

m ≈ 1 Ge

2 Si I0 тепловой ток.

I обусловлен основными носителями зарядов. Кроме него ток неосновных носителей будет направлен встречно.: I= I0(eU/mт-1)

3)Обратно смещенный p-n переход I- обусловлен токами неосновных носителей I=- I0

ВАХ p-n перехода

Емкости p-n переходов.

Различают: -барьерную, -диффузионную.

Барьерная имеет место при обратном смещении p-n перехода. Запирающий слой выступает как диэлектрик =>конденсатор e=f(U) Эта емкость использована в варикапах.

Диффузионный ток имеет место при прямом смещении p-n перехода Cд=dQизб/dU

Реальные ВАХ p-n переходов.

Отличаются от идеальных след. образом:1)Температурная зависимость

2) Ограничения тока за счет внутреннего R базы

3)Пробой p-n перехода :1-лавинный, 2- туннельный, 3- тепловой ( 1,2- обратимые;3-необратимый) I0 ≈ 10 I0

Прибор с 1м p-n переходом и 2мя выходами

Квалифицируют по технологии, — по конструкции, — по функциональному назначению:

-выпрямительные, А + К

ВЧ диоды,

стабилитроны,

варикапы,

фотодиоды,

тунельные,

Маркировка по справочнику

1)Выпрямит. диоды – предназначены для выпрямления

Iср.пр- средний прямой,Uпр,Uобр.,P-мощность, Iпр.имп.

2)Вч диоды выполняются обычно по точечной технологии

Cд-емкость, Iпр.имп, Uпр.ср, t установления, t востановления,

3)Диод Шотки – диод на основе перехода металл ->п/п, быстродействующий. Uпр.=0,5В, ВАХ не отличается от экспоненты в диапазоне токов до 1010

4)Стабилитрон – это параметрический стабилизатор напряжения, стабилизирует напряжение от единицы до сотен вольт.Uст – обратная ветвь ВАХ; пробой лавинный

чем U=12 В Rбал.=(E-Uст.)/(Iст.+Iн.)

Кст.=(∆Е/Е)/(∆U/Uн) ТКН – температупный коэффициент U=(∆U/U)/ ∆t≈0,0001%

5)Стабистор – предназначен для получения малых стабильных напряжений

в них исп. прямая ветвь ВАХ

6) Варикап –параметрическая емкость, вкл. в обратном смещении. Примечание :- в системах авто –подстройки частоты в телерадио и т.д.;-получение угловой модуляции(угловой или фазовой)

7)Тунельный диод ВАХ имеет участок «-» R

Примечание: Для получения высокочастотных колебаний (генератор); пороговые утройсва – тригеры Шмита

8) Обращенный диод – это разновидность тунельного — в нем нет «-» R, — в работе используют обратную ветвь ВАХ

П/п прибор с 2-мя и более переходами и с 3-мя и более выводами

Различают транзисторы проводимости:

n-p-n, p-n-p

Режимы работы БТ

1.)Отсечка – оба перехода закрыты, обратно смещены

2.)Насыщения – оба перехода смещены прямо

3.)Активный режим – эммитеры прямо, колектор обратно

4)Активно инверсный – эммитеры обратно, колектор прямо

Активный режим. Физика работы.

Iк=Iэ+Iко Iко-обратный ток колектора, -коэффициент передачи тока эмитера

Схемы включения транзисторов.

1)Схема с общей базой

2)Схема с общим эмитером

3) Схема с общим колектором

Каждая схема характеризуется семействами входных и выходных статических ВАХ

1)ОЭ

Iк=Iб +(Uкэ/r*к)+I*к0 -коэффициент передачи Iб

Iк=Iэ+I к0+(Uкб/rк) r*к=( rк/1+) I*к0=I к0(1+)

Малосигнальная эквивалентная схема замещения транзистора

rк≈100 Ом rэ=dUбэ/dIб  Uк- const

r*к=dUкэ/dIк  Iб- const ≈100кОм

Ск*=Ск(1+) ≈ 5-15мкФ

rэ=dUбэ/dIэ  Uк- const

r*к=dUкб/dIк  Iэ- const

Частотные свойства транзистора

Зависят от емкостей транзистора, межэлектородных емкостей, и от коэффициентов  и 

fср=fср/ – для 

h –параметры транзистора

ΔU1=h11ΔI1+h12 ΔU2

h11= ΔU1/ ΔI1 │ΔU2=0 – входной сигнал

h12= ΔU1/ ΔU2 │=μ=0 – коэф. обр. отриц. внутр.связи

h21= ΔI2/ ΔI1 │ ΔU2=0 – коэф усиления I

h22= ΔI2/ ΔU2 │=1/rк выходная проводимость

Связь h-параметров с собственными параметрами транзистора

6 ,как по вольт-амперной характеристике диода определить напряжение пробоя. Диоды многих конкретных типономиналов не предназначены для работы в режиме пробоя. Для них этот режим работы — аварийный.

Если при пробое ток в цепи не ограничивается (например, внешним сопротивлением), то диод выходит из строя. В таких приборах при чрезмерном увеличении обратного напряжения (по модулю) практически сразу же начинается тепловой пробой (участок электрического пробоя практически отсутствует). рис.

1 рис. 2 Напряжение начала пробоя для рассматриваемых диодов — величина нестабильная (пробой начинается при и = -ипроб, где ипроб — так называемое напряжение пробоя — положительная величина). Изобразим соответствующую вольт-амперную характеристику (рис.

1. ). Диоды некоторых конкретных типов спроектированы с расчетом на работу в режиме лавинного пробоя в течение некоторого короткого времени.

Такие диоды называют лавинными. Если отрезок времени, в течение которого диод находится в режиме лавинного пробоя, невелик, то его р-n-переход не успевает перегреться и диод не выходит из строя. Иначе лавинный пробой перейдет в тепловой и диод выйдет из строя.

Изобразим вольт-амперную характеристику для лавинного диода (рис 2). Вольтамперная характеристика диода в режиме теплового пробоя соответствует кривой б на рис. (.

Она имеет падающий характер, так как вследствие повышения температуры перехода концентрация носителей заряда в нем сильно увеличивается и электрическое сопротивление перехода уменьшается относительно быстрее, чем растет ток перехода. 17. Приведите типовую схему усилительного каскада с общим эмиттером (ОЭ) Назначение всех элементов этого каскада.

Основными элементами схемы являются источник питания , управляемый элемент — транзистор и резистор . Эти элементы образуют главную цепь усилительного каскада, в которой .


Статьи по теме