Однофазний однопівперіодний випрямляч

Лекція №1

Напівпровідники належать до класу елементів, що мають тверду кристалічну структуру. Для їх виготовлення використовуються: кремній (Si)-140^оС, германій (Ge)-75^оС. Арсенід галія (GaAs) -400^оС. Властивості: 1. негативний коефіцієнт опору — за збільшенням температури їх опір зменшується, а у провідників зростає; 2. Додавання домішок знижує питомий опір; 3. Електропровідність залежить від радіації та електромагнітного випромінювання. Для виготовлення НП використовуються елементи 4 групи табл. Мендєлєєва. В залежності від концентрації домішок, питомий опір можна змінювати в широких межах. Додавання домішок 5 валентного елемента, створює напівпровідник n-типу. У вуздах кристалічних граток германія, атоми заміщуються атомами домішки. 5 елемент домішки є надлишковим, утворюється вільний електрон. У матеріалі виникають вільні електрони, які є основними носіями зарядів. Додавання 3 валентної домішки приводить до недостачі електрона, тобто негативного заряду. Недостача негативного заряду еквівалентна появі додатного заряду, який називається діркою. Домішка, що приводить до появи дірок називається акцепторною, а матеріал — напівпровідниковим з дірковою, або p-типу. Фізичні властивості p-n переходу: параметри та властивості приладів визначаються властивостями p-n переходу. На межі обох областей відбувається дифузія зарядів, що приводить до появи струму дифузії. Утворюється внутрішнє електричне поле Е_вн завдяки переходу електронів з n в p область, а дірок навпаки. Неосновні заряди також рухаються і виникає струм дрейфу, і має протилежний напрямок струму дифузії. Сума цих двох струмів == 0. І ця рівновага настає за певної різниці потенціалів—потенціального бар’єру (германій -0.4-0.6В, кремній -0.6-0.8В). Ширина цієї зони складає десятки мікрон(L). Сукупність 2 НП відімкнена до джерела сторонньої напруги. Можливе пряме або зворотне вмикання. За зворотного: напруженість ел.поля направлена від більшого потенціалу до меншого і збігається з внутрішнім за напрямом. Результуюче == сумі 2.За рахунок цього L збільшується. Дифузійна складова струму зменшується, дрейфова не змінюється, опір p-n переходу збільшується. ВАХ відкладена в відносних одиниця. Електричний пробій — лавиноподібне зростання зворотного струму, НП втрачає свої властивості і виходить з ладу. НП резистори: лінійні – незмінний опір; варистор – опір залежить від прикладеної напруги; терморезистор –опір залежить від температури, є термістори та позистори; фоторезистор — від освітлення; тензорезистор – від механічних деформацій; НП діоди: точкові діоди—вплавлення сталевого провідника в НП p-типу, площинні діоди, площа може досягати до декількох см. ВАХ цього діода не симетричний, за зворотної напруги струм діода малий.

Лекція №2

Транзистор — винайдений у 1948 в США. Біполярний транзистор має 2 p-n переходи та 3 відводи. Біполярний бо носіями зарядів є як дірки так і електрони. Можливі 2 види структури цих транзисторів: p-n-p або n-p-n. Товщина зовнішнього шару складає 0.01-0.1 мм. Не відімкнений до джерела енергії, транзистор утворює 2 p-n переходи. Кожен з переходів має вентильні властивості. Еквівалентна схема може бути подана у вигляді послідовного з’єднання 2 діодів. Потенціал бази додатній, а потенціал колектора від’ємний. Весь струм, що створюється емітером розділяється на 2 частини. Коефіцієнт — коефіцієнт підсилення струму. У транзистора 3 затискачі, і один із них повинен буди спільним тому розрізняють: з спільним емітером, базою, колектором. Перемикаючі напівпровідникові прилади: ці прилади мають чотири шарову структуру НП матеріалів, може бути поданий у вигляді 2 транзисторів різної провідності. Керований діод тиристор — використовується для перетворення струму, має 4-шарову структуру з керуючим виводом.

Лекція №3

Впрямлячі перетворюють різно полярну напругу на одно полярну(+ або -). Основеною ланкою випрямлячів є діодні елементи. Будь-яка функція може бути подана рядом Фур’є. Частоти гармонік кратні частоті періодичної функції. Основними характеристиками є: середнє значення напруги та струму навантаження, коефіцієнт пульсації, середнє значення струму через вентиль, амплітудне значення струму через вентиль.

Однофазний однопівперіодний випрямляч

До скаладу його входить: трансформатор, діод, резистор. Випрямлення здійснюється діодом. ВАХ має нелінійний характер. Напруга навантаження подана рядом Фур’є, який містить тільки косинусоїд ний ряд. Характерною ознакою випрямляча є коефіцієнт пульсації — відношення амплітудного значення k-ї гармоніки досереднього значення випрямленої напруги. P=1.57.