СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

­Фоторезистор ­ это старейшее из оптоэлектронных устройств. Ero внутреннее сопротивление изменяется при изменении интенсивности света. Изменение сопротивления не пропорционально интенсивности света. Фотосопротивления изrотовляют из светочувствительных материалов, таких как сульфид кадмия (CdS) или селенид кадмия (CdSe).

Фотосопротивления используются для измерения интенсивности света в фотоrрафическом оборудовании, в охранных датчиках, в устройствах автоматическоrо открывания дверей, в различном тестирующем оборудовании для измерения интенсивности света.

Фотоrальванический элемент (солнечный элемент) преобразует световую энерrию непосредственно в электрическую. Батареи солнечных элементов применяются rлавным образом для преобразования солнечной энерrии в электрическую энерrию.

­Фотодиод также использует р-n-переход и ero устройство подобно устройству солнечноrо элемента. Он используется так же,

как и фотосопротивление в качестве резистора, сопротивление KOToporo меняется при освещении. Фотодиоды ­ это полупроводниковые устройства. которые изrотовляются rлавным образом из кремния.

­Фототранзистор устроен подобно друrим транзисторам с двумя р-n-переходами. Он похож на стандартный n-p-n транзистор. Используется так же, как и фотодиод, и имеет корпус как у фотодиода, за исключением Toro, что у Hero три вывода (эмиттер, база и коллектор).

3. ДК жұмыс істеу режимдері.

ТТК – нің дрейфін азайтудың шұғыл амалы – паралелльді балансты (дифференциалдық) каскадтарды қолдану болып табылады. Балансты схема деп аталуы – бұл каскадтың шығыс тізбегі балансталған көпір болып табылады, оның бір диагоналына қоректену көзі қосылып, ал екінші диагоналына шығыс кернеу қосылады. Көпірдің бірінші екі иығындағы біріне – бірі параллель резисторлар R_к1 мен R_к2 біріне – бірі параллель екі транзистор көрсеткіштері бірдей болатындай етіліп таңдап алынады. Сондықтан жалпылай схема параллельді – балансты деп аталады. Және бұл схема өте симметриялы болып келеді. Осындай резисторлары R_к1 мен R_к2 біріне – бірі тең, бірдей транзисторлары Т₁ мен Т₂ бар идеалды каскадта қоректену көзінің кернеу өзгеруі толығымен баланстанады да, каскадтың шығу тізбегіндегі кернеу 0-ге тең болады. R₀ – резисторы транзистордың тоғын тұрақтандыру үшін қойылған. Диффернециалды каскадтың кірісіне кіру сигналдары U_кір1, U_кір2 – лерді берсек, онда каскадтың шығысындағы кернеу U_шығ = U_к1 - U_к2 = К_д(U_кір2 - U_кір1), мұнда К_д – дифференциалдық сигналды күшейту коэффициенті. Сондықтан каскадтың дифференциалдық деп аталуы, ол тек қана дифференциалдық сигналдарды күшейтеді.

1.Биполярлық транзистордың орталық база қосылу схемасы

Ортақ базалы транзистордың статикалық сипаттамалары

Транзистордың негізгі вольт-амперлік сипаттамалары кіріс және шығыс сипаттамалары болып табылады. ВАС тогы тұрақты режимде алынады және ол тұрақты токтар мен кернеулердің тәуелділігін көрсетеді. Сипаттамалар әдетте бірнеше тұрақты I_Э және U_КБ мәндерінде алынады.

күшейту еселіктері жоғары; б) жұмыстық жиіліктері жоғары, жиіліктік бұрмаланулар аз; в) температуралық тұрақсыздығы аз;

г) сипаттамалардың сызықтығы жоғары. Кемшіліктері: а) ток бойынша күшейту жоқ (α < 1); б) кіріс кедергісі R_кір аз; в) кіріс және шығыс кедергілердің арасында үлкен айырмашылық бар, соның әсерінен ОБ-мен сатылы сұлбаны құру мүмкін емес. ОБ сұлба ток тұрақтандырғыштарында және жұмыстық жиілігі аса жоғары сұлбаларда қолданылады.

2. сәуле шығаратын

Светоизлучающие устройства излучают свет при прохождении через них тока, преобразуя электрическую энерrию в световую. Светоизлучающий диод (светодиод) ­ это наиболее распространенное полупроводниковое светоизлучающее устройство. Будучи полупроводниковым устройством, он имеет неоrраниченный срок службы ввиду отсутствия высокотемпературноrо HarpeBa, основной причины выхода из строя обычных ламп. Светодиоды ­ это просто диоды с р-n-переходом, которые излучают свет при прохождении через них тока. Этот свет виден потому, что светодиоды упакованы в полупрозрачный материал. Частота излучаемоrо света зависит от материала, использованноrо при изrотовлении светодиода. Арсенид rаллия (GaAs) излучает свет в инфракрасном диапазоне, который не оспринимается человеческим rлазом.

Шала өткізгішті лазер

Хром атомдарының қоспалары бар рубин кристалындағы (Al₂O₃) лазер оның ең көп тараған түрі болып табылады. Иондалған хром атомдары рубиндегі лазерлік сәулелену көзі болып табылады. 8.1-суретте лазердің бейнесі көрсетілген, ондағы: 1 – когерентті жарық сәулелері; 2 – жартылай мөлдір айна; 3 – шағылыстырушы күміс айна; 4 – рубин кристалы; 5 – сәуле қоздырғыш шам. Лазерлер медицинада және әсіресе голографияда кеңінен пайдаланылады (толық жазу – өріс толқындарын тіркеу және қайта жүргізу).

Электр люминесценттік конденсатор Электр люминесценция – қоздырылған шала өткізгіштердегі электрондардың рекомбинациялық ауысулары кезінде жарық шығару құбылысы. Ол электрондардың өз еркімен (кенеттен) валенттік аймаққа қайта келуі кезінде туындайды. Ал қоздыру күшті электр өрісімен, жабық p-n өткелдегі соққылық иондаумен немесе ашық p-n өткел арқылы тасушыларды инжекциялаумен жүзеге асырылады. Индикатор ретінде оптикалық жұптардағы жарық көздері, жарық сезгіш материалда бекітуге арналған жарық көздері пайдаланылады.

3. Операциондық күшейткіш –конструкциялық жағынан біртұтас жасалатын, өте кішкене көлемді, жоғары сапалы, жоғары стабильді,жиілік бойынша кең ауқымды, өте үлкен күшейту коэффициенті бар тұрақты тоқ күшейткіштері.

Интегратордың схемасы инверстейтін күшейткіштің схемасында резисторын конденсатормен ауыстыру арқылы жасалады. Сол схемадағыдай , сондықтан

=
Сөйтіп, шығыс сигнал кіріс сигналдың интегралына тең. τ=RC-интегралдау тұрақтысы.

Операциялық күшейткіштің негізгі екі сипаттамасы бар: біріншісі, ОК беріліс сипаттамасы, екіншісі, ОК амплитудалы- жиілікті сипаттамасы. Операциялық күшейткіштің кіріс каскады болып табылатын дифференциалдық каскад қалайды. Операциялық күшейткіштің шығыс каскады рөлін әдетте эмиттерлік қайталағыш атқарады, ол схеманың керекті жүктемелік қабілетін қамтамасыз етеді. Операциялық күшейткіштің жеткілікті күшейту коэффициентін алу үшін дифференциалдық каскад пен эмиттерлік қайталағыштың арасына қосымша күшейткіш каскадтар қосылады.

1. Ортақ эмиттерлі сұлба

Іс жүзінде транзисторды ортақ эмиттермен жалғау сұлбасы жиі қолданылады. Мұндай жалғау кезінде база кіріс электрод болып табылады, эмиттер жерге жалғанады (ортақ электрод), ал коллектор шығыс электрод болып табылады (

в) қуат бойынша күшейту еселігі - ондаған мыңдықтар;

е) шығыс кернеудің фазалы ығысуы φ =π.

ОЭ сұлбасының артықшылықтары:

а) токты, кернеуді және қуатты күшейтеді;

б) шығыс және кіріс кедергілерінің арасындағы айырмашылық аз, сонымен қатар .

Кемшіліктері: а) температураға тәуелділігі жоғары; б) сипаттамалары пропорционалдықтан айтарлықтай ауытқиды;

в) жұмыс істейтін жиілігі төмен.

ОЭ сұлбасы күшейткіштерде, генераторларда және басқа да құрылғыларда қолданылады.

2. Терістейтін күшейткіш. Шығыс сигналдың белгісін кіріс сигналға қарағанда өзгертетін күшейткіш – операциялық күшейткіштің терістейтін кірісіне резисторы арқылы кернеу бойынша параллель теріс кері байланыс жасау арқылы құрылады. Кіріс сигнал резисторы арқылы операциялық күшейткіштің терістейтін кірісіне беріледі. Схеманың көрсеткіштерін 1түйін үшін тоқтар теңдеуін қолдана отырып табуға болады. Егер де =∞ және кіріс тоқ десек, онда , осыдан

Терістейтін күшейткіштің кернеу бойынша күшейту коэффициенті схеманың сыртқы бөлігінің пассивті элементтерімен анықталады: Операциялық күшейткіштің негізіндегі терістейтін күшейткіш

3. Существует возможность компенсации температурных изменений в схеме транзисторноrо усилителя посредством орrанизации отрицательной обратной связи в нем. Если часть нежелательноrо выходноrо сиrнала подать на вход цепи, этот сиrнал будет противодействовать изменениям в транзисторе. Такой процесс называется отрицательной обратной связью (рис. 28-8). В цепи, использующей отрицательную обратную связь, базовый резистор R B соединен непосредственно с коллектором транзистора. Если температура увеличивается, то ток коллектора и падение напряжения на резисторе R L тоже увеличиваются. Напряжение коллектор-эмиттер уменьшается, уменьшая также напряжение приложенное, к R B . Это уменьшает ток базы, что служит причиной уменьшения тока коллектора. Таким образом действует коллекторная цепь обратн.ой связи.Увеличение температуры служит причиной увеличения коллекторноrо тока. Ток эмиттера также увеличивается, увеличивая падение напряжения на резисторе R E и уменьшая падение напряжения на резисторе R B . Ток базы yмeHЬ­шается, что уменьшает как ток коллектора, так и ток эмиттера. Поскольку сиrнал обратной связи создается на эмит­тере транзистора, эта цепь называется цепью эм.иттериой обратиой связи.

1. Ортақ коллекторлы сұлба бойынша транзистордың негізгі параметрлері

Сұлба 5.11-суретте келтірілген. Мүндағы I_кір » I_Б; I_шығ = I_Э;

в) қуат бойынша күшейту еселігі, - ондаған мыңдықтар;

г) кіріс кедергісі - жүздеген кОм;

д) шығыс кедергісі жүздеген Ом;

е) шығыс кернеуінің фазалық ығысуы нөлге тең.

Сұлбаның артықшылықтары: а) динамикалық диапазоны үлкен; б) кіріс кедергісі үлкен ; в) ток бойынша күшейту еселігі жоғары. Кемшілігі – кернеу бойынша күшейтуі жоқ К_u » 1. Шығыс кедергілері үлкен сұлбаларды кіріс кедергілері төмен сұлбалармен келістіруші саты ретінде пайдаланылады.

2. Оптрон – жарық көзін және онымен сәйкестендірілген фотокабылдағышты біріктіретін активті элемент, онда сыртқы электр сигналы оптикалық сигналға түрленіп күшейтіледі, сонан кейін қайтадан электрлік сигналға айналдырылады, немесе осы процестер кері бағытта жүргізіледі, бірақ күшейту еселігі міндетті түрде бірден үлкен болуы қажет.

Оптронның негізгі (беріліс) сипаттамасы В_шығ = f(В_кір) 8.15-суретте келтірілген.

транзисторлық оптрон – галлий арсенидінен жасалған сәулелі диод кремний фототранзистормен (8.17,г-сурет);

3.Дифференциатор схемасы конденсатормен байланысты, операциялық күшейткіштің кірісіне қосылады, ал кері байланысқа резистор жалғанады.

Дифференциатор шығыснда кернеуді туғызады U_вых = - RC

1. Жартылай өткізгіштік диодтардың жіктелуі және олардың ерекшеліктер.

Жартылай өткізгіш диод деп p-n өткелі және екі сыртқы қосылғыш сымы бар электрлік түрлендіргіш аспапты айтады. Диод p-n өткелі тікелей кернеуге қосылғанда бір жақты тоқты өткізеді де, p-n өткеліне кері кернеу қосқанда тоқты өткізбейді. Қолдану қажетіне қарай диодтар түзеткіш диодтарға, импульстік диодтарға, стабилитрондарға, туннельді диодтарға, шоттки диодына ж.т.б. бөлінеді.

Түзеткіш диодтар. Бұл диодтар төменгі жиіліктегі айнымалы тоқты түзетіп, тұрақты тоққа айналдыруға арналған. Түзеткіш диодтар ретінде балқыту және диффузиялық технологиясымен жасалған, симметриялық емес p-n өткелдері пайдаланылады.

Түрлері:

төменгі жиілікті түзеткіш диод - қорек көздері

ЖЖ және АЖЖ түзеткіш диодтар - детекторлар, өлшеу сұлбалар

түрлендіргіш диод - араластырғыштар, көбейткіштер, модуляторлар

импульстік диод - импульстік сұлбалар

туннельдік диод - күшейткіштер, генераторлар, ауыстырып қосқыштар

варикап - параметрлік сұлбалар, генераторлар

светодиод - индикаторлар, жарық көздері

фотодиод - фотогенераторлар, түрлендіргіштер

2.Өрістік транзисторлар

Өрістік транзистор дегеніміз жұмыс істеу принципі шала өткізгіштің кедергісін көлденең электр өрісімен модуляциялауға негізделген, :

а)шала өткізгішті аспап. Оның күшейткіштік қасиеттері, өткізуші арнасы арқылы өтетін бір таңбалы негізгі заряд тасушылардың (униполюсті) ағынымен анықталады.

Транзисторлар мына түрлерге бөлінеді:

а) Басқарушы p-n өткелі бар (ПТУП-АБӨТ);

б) оқшауланған тиегі бар (МДЖ, МОЖ);

в) диэлектрлік табандағы шел тәрізді өрістік (ҚӨТ).

Өрістік транзисторлар ортақ тиекті (ОТ), ортақ бастаулы (ОБ) және ортақ құймалы (ОҚ) сұлба бойынша қосылады. Өрістік транзисторлардың ерекше қасиеті, басқарушы сигнал ток емес, тиек – бастау тізбегіндегі кернеу болып табылады.Өрістік транзисторлар әртүрлі күшейткіш және ажыратып қосқыш құрылғыларда қоланылады, оларды биполюсты транзисторлармен бірге жиі пайдаланады.

3.Операциондық күшейткіш

Операциондық күшейткіштер – конструкциялық жағынан біртұтас жасалатын, өте кішкене көлемді, жоғары сапалы, жоғары стабильді, жиілік бойынша кең ауқымды, өте үлкен күшейту коэффициенті бар тұрақты тоқ күшейткіштері. Терістейтін күшейткіш. Шығыс сигналдың белгісін кіріс сигналға қарағанда өзгертетін күшейткіш – операциялық күшейткіштің терістейтін кірісіне резисторы арқылы кернеу бойынша параллель теріс кері байланыс жасау арқылы құрылады. Кіріс сигнал резисторы арқылы операциялық күшейткіштің терістейтін кірісіне беріледі. Схеманың көрсеткіштерін 1түйін үшін тоқтар теңдеуін қолдана отырып табуға болады. Егер де =∞ және кіріс тоқ десек, онда , осыдан

Терістейтін күшейткіштің кернеу бойынша күшейту коэффициенті схеманың сыртқы бөлігінің пассивті элементтерімен анықталады:

Операциялық күшейткіштің негізіндегі терістейтін күшейткіш

1.Биполюсті транзисторларға арналған анықтамалықтарда, әдетте, аз сигналды деп аталатын h-параметрлер келтіріледі. Бұл параметрлер қолдануға өте ыңғайлы, өйткені кез келген қосылу сұлбасында транзистор активті төрт полюстік түрінде келтіріле алады (5.14-сурет), оның кірісінде U₁ кернеуі және I₁ тогы ағады, ал шығысында – U₂ кернеуі және I₂ тогы болады. Теңдеулер жүйесі мынандай түрде жазылады

; .

Теңдеулерге еселіктер ретінде кіретін, берілген h-параметрлер, мынадай физикалық мағына береді

– шығыстағы қысқа тұйықталу кезіндегі кіріс кедергі (айнымалы ток бойынша);

h₁₂ = ₌₀ – кірістегі бос жүріс кезіндегі кернеу бойынша кері байланыс еселігі (айнымалы ток бойынша), шамамен 10^-5 төңірегінде, көптеген жағдайларда есептеулерде аздығына байланысты ескерілмейді;

ОЭ сұлба үшін h-параметрлердің физикалық параметрлермен байланысы мына түрде болады

h₁₁ = r^’_Б + r_Э∙(1+b); h₁₂ = r_Э∙(1+b)/r_К; h₂₁ =b;

Поиск по сайту: