Характеристики и параметры позисторов


СОДЕРЖАНИЕ:

Основы электроакустики

  • Обратный ток коллекторного перехода Iко — ток через переход коллектор—база при отключенном эмиттере и заданном напряжении на коллекторе.
  • Обратный ток эмиттерного перехода Iэо — ток через переход эмиттер—база при отключенном коллекторе и заданном напряжении на эмиттере.
  • Начальный ток коллектора Iкн — ток в цепи коллектора при замкнутых эмиттере и базе и заданном напряжении на коллекторе. В некоторых случаях указывается начальный ток коллектора при включении между базой и эмиттером заданного сопротивления.
  • Ток коллектора запертого транзистора Iкз — ток коллектора при обратном смещении эмиттерного перехода и заданных напряжениях на эмиттере и коллекторе.

Параметры малого сигнала характеризуют работу транзисторов в различных усилителях. Переменные токи и напряжения на электродах транзисторов при измерениях этих параметров должны быть малыми по сравнению с постоянными токами и напряжениями, определяющими выбор начальной рабочей точки (начальное смещение). Сигнал считается малым, если при изменении (увеличении) переменного тока (или напряжения) в два раза значение измеряемого параметра остается неизменным в пределах точности измерений. Так как транзисторы имеют резко выраженные нелинейные свойства, параметры малого сигнала сильно зависят от выбора начального смещения. Для характеристики таких параметров чаще всего используется система Н-параметров в следующем составе:

  • входное сопротивление Н11 — отношение напряжения на входе к вызванному им изменению входного тока;
  • коэффициент обратной связи по напряжению H12 — отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его приращению напряжения на выходе;
  • выходная проводимость Н22 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения при условии холостого хода по переменному току на входе;
  • коэффициент усиления тока H21 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его приращению входного при условии короткого замыкания выходной цепи.

В зависимости от схемы включения к цифровым индексам добавляется буквенный: б — для схемы с ОБ, э — в схеме ОЭ, к — для схемы с ОК. Применяются и другие символы для обозначения коэффициента усиления по току: для схемы с ОБ — а, а для схемы с ОЭ — В или р.

Характеристики и параметры позисторов

Факс: (812) 552-60-57

E-mail: 5526057@giricond.ru
Россия, 194223
Санкт-Петербург,ул. Курчатова, 10

Терморезисторы с положительным ТКС (позисторы)

  • Конденсаторы и фильтры
    • Керамические
    • С оксидным диэлектриком
    • Конденсаторы с органическим диэлектриком
    • Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы)
    • Тонкопленочные конденсаторы
    • Керамические помехоподавляющие фильтры
  • Нелинейные полупроводниковые резисторы
    • Терморезисторы с отрицательным ТКС
    • Терморезисторы с положительным ТКС (позисторы)
    • Варисторы
  • Фотоэлектрические и оптоэлектронные приборы
    • Фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения (ФЭПП)
    • Фотоприемные устройства (ФПУ)
    • Интерференционные покрытия
    • Полупроводниковые излучатели для ближней и средней ИК-области спектра
  • Извещатели пламени и приборы систем безопасности
    • Об извещателях
      • Принцип работы
      • История
      • Основные преимущества
      • О производстве
    • Виды извещателей
    • Информационный центр
      • Публикации
    • Контакты
  • Потенциометры непроволочные прецизионные
  • Прибор МЦЕ-26А
  • Микроволновая керамика. Материалы и изделия.
    • Устройства селекции УС-1
  • Материалы керамические конденсаторные
  • Эпоксидные компаунды и клеи
  • Толстопленочная технология. Материалы и изделия
  • Припойные пасты и флюсы
Раздел : НЕЛИНЕЙНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ РЕЗИСТОРЫ

Терморезисторы с положительным температурным
коэффициентом сопротивления (позисторы)

Для температурной зависимости сопротивления позисторов характерен резкий, на несколько порядков, скачок сопротивления, при этом температуру скачкообразного изменения сопротивления можно изменять от значений ниже 0 °С до 240 °С.

  1. позисторы, работающие при мощности вызывающей разогрев позистора:
    • предохранители в схемах защиты от перегрузок по току и напряжению с температурой переключения 60…120°С и рабочим напряжением до 300 В (ТРП-19, ТРП-27);
    • высоконадежные и долговечные нагревательные элементы с автоматической стабилизацией температуры (ТРП-14, -16, -17, -18, -21, -24);
    • переключатели в схемах пусковых устройств, в схемах размагничивания, в схемах задержки (ТРП-18);
  2. позисторы, работающие при мощности не вызывающей разогрева позистора:
    • элементы встроенной температурной защиты с интервалом рабочих температур 90…160°С (ТРП-10);
    • термодатчики в схемах измерения и контроля температуры (ТРП-10, ТРП-24М).

АО «НИИ «Гириконд» разрабатывает и производит терморезисторы в различном конструктивном исполнении, ведутся разработки терморезисторов в чип исполнении.

Основные параметры и характеристики

Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания

(если не обозначена номинальная мощность, можно использовать резистор любой мощности)

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт

В современных электрических схемах мощность резистора указывают только если требуется применение мощных резисторов. Если рядом с резистором его мощность не указана, можно смело ставить самый маленький размер.

Номинальное сопротивление резистора.

Номинальное сопротивление резисторов — это основной парамет.

Величина сопротивления резистора выражается в Омах, кОмах, мОмах. 1 мОм = 1000 кОм, 1 кОм = 1000 Ом. На корпусе резистора наносится обозначение его номинального сопротивления, на резисторах Советского производства величина сопротивления обозначалась цифрами и ненужно было ломать голову какой резюк установлен на плате или лежит у тебя в коробке из под спичек (из спичечных коробков делают самодельные кассеты для хранения мелких радиодетелей). Современные резисторы, имеют обозначение номинала сопротивления в виде кольцевых полос различного цвета. Для определения сопротивления такого резистора имеются специальные таблицы.

Типы резисторов и их обозначение

Переменный резистор (реостат).

Переменный резистор, включенный как реостат

(ползунок соединён с одним из крайних выводов).

Подстроечный резистор, включенный как реостат

(ползунок соединён с одним из крайних выводов).

Варистор (сопротивление зависит от приложенного напряжения).

Термистор (сопротивление зависит от Температуры).

Фоторезистор (сопротивление зависит от освещенности).

Основные типы резисторов которые ты будешь использовать при ремонте или конструировании — постоянные, подстроечные и переменные. Одни из самых распространенных резисторов типа МЛТ (металлизированный, лакированный теплостойкий). Подстроечные резисторы предназначены для на­стройки и устанавливаются на монтажной плате или внутри корпуса аппаратуры.

Переменные резисторы

В отличие от постоянных резисторов, которые имеют два вывода, у переменных и подстроечных резисторов выводов три.

На схеме указывают сопротивление между крайними выводами переменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении оси резистора, причем, если вращать ось в одну сто­рону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, и соответственно уменьшается между сред­ним выводом и другим крайним. Если же ось возвращают назад, происходит обратное. Это свойство переменного резис­тора используют, например, для регулирования громкости звука, тембра в усилителях, приемниках и пр.

При нагревании и ли охлаждении значение сопротивления этих резисторов изменяется в большую или меньшую сторону, на этом свойстве терморезистора, основан принцип измерения температуры. Терморезисторы используют в приборах и оборудовании для измерения и регулировки температуры, защиты оборудования от перегрева.

Как и терморезистор изменяет значение сопротивления, изменение сопротивления происходит при попадании света на специальную пластину которая покрыта составом изменяющим свое свойство в зависимости от освещенности. Этот резистор применяется для управления осветительными приборами, устройствами контроля пламени печи и пр.

Проверка резисторов

Для проверки резисторов понадобится прибор мультиметр с его помощью ты измеряешь сопротивление резистора и сравниваешь с номи­нальным значением, которое указано на самом резисторе или на принципиальной схеме аппарата. При измерении сопро­тивления резистора полярность подключения к нему мультиметра не имеет значения. Т.е. какой провод прибора ты подключишь к той или иной ножке резистора при измерении сопротивления не имеет значения. Отклонение 10% от номинала, для обычных (не сверх точных и точных) резисторов, считается нормальным.

При проверке переменных резисторов, измеряется со­противление между крайними выводами, которое должно соответствовать номинальному значению с учетом допуска и погрешности измерения. Так же необходимо измерять сопротивление между каждым из крайних выводов и сред­ним выводом при этом необходимо вращать ось резистора из одного крайнего положения в другое, значение должно изменяться плавно, без скачков от нуля до номинального значения.

Соединение резисторов в электрической цепи

Теперь, когда ты познакомился с ” резюками” давай еще немного помучаю тебя теорией о том, как резисторы подключают в электрическую схему это очень важно без этого не обойтись, дальше ты узнаешь почему.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение — это такое соединение, при котором каждый последующий резистор подключается к предыдущему, образуя неразрывную цепь без разветвлений. Ток в такой цепи будет одинаковым в каждой её точке, а вот напряжение U1, U2, U3 в различных её точках будет разным.

Отсюда следует, что общее значение такого соединения определяется суммированием всех сопротивлений включенных последовательно. Общее сопротивление, рассчитывается по довольно простой формуле (Rобщ.=R1+R2+….Rn). Необходимо знать, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление (Rобщ). увеличивается.

Параллельное соединение

Соединив концы резисторов в точке А и точке В, мы получим участок цепи, который называется параллельным соединением и состоит из некоторого количества параллельных друг другу ветвей (в нашем случае – резисторов). При этом электрический ток между точками А и B распределится по каждой из этих ветвей. Напряжения на всех резисторах будут одинаковы: U=U1=U2

Чем большее количество резисторов (или других звеньев электрической цепи, обладающих некоторым сопротивлением) соединить по параллельной схеме, тем больше путей для протекания тока образуется, и тем меньше общее сопротивление цепи. Общее сопротивление при параллельном соединении резисторов ты можешь рассчитать по этой формуле:

Необходимо знать, что при параллельном соединении резисторов, общее сопротивление (Rобщ), уменьшается.

Смешанное соединение

Смешанное соединение — (как ты уже понял из приведенной схемы) представляет из себя цепь, в которую резисторы включены как последовательно, так и параллельно, все выше сказанное о параллельном и последовательном соединении, так же справедливо и для смешанного соединения резисторов. Смешанное соединение ты можешь рассчитать так.

Для чего применяются последовательное, параллельное, и смешанное соединение резисторов? При практическом использовании резисторов, например сборке, регулировки параметров аппаратуры, ремонте электроники своими руками, может не оказаться резистора необходимого номинала, тогда тебя может выручить знание о способе соединения резисторов, так если необходим резистор номиналом 100Ком его можно сделать, соединив последовательно два резистора по 50Ком или соединить параллельно два резистора по 200Ком, или использовать смешанное соединение два резистора номиналом 70Ком соединить параллельно и к ними подключить последовательно резистор 65Ком. Конечно, я дал краткое описание, т.е. базовые знания о резисторах и способах их подключения. Если, тебе понадобится более подробное описание и теоретические выкладки, ты всегда можешь воспользоваться специальной литературой и интернетом.

ПОЗИСТОРЫ

И. ШЕФТЕЛЬ, Г. ТЕКСТЕР-ПРОСКУРЯКОВА, Б. ЛЕЙКИНА

В последние годы в технике, наряду с широко известными терморезисторами с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), все большее применение получают новые элементы с большим положительным ТКС, которые часто называют позисторами. Позисторы изготавливаются на основе титаната бария, легированного специальными примесями. Для них характерно, что в определенном интервале температур удельное сопротивление увеличивается на несколько порядков. Технология позволяет изготовлять позисторы с ТКС величиной от единиц до десятков процентов на 1° С.

  • Rн — номинальное сопротивление терморезисторов при определенной температуре окружающей среды, обычно — это 25°С или 20°С.
  • Тпер — температура переключения, соответствующая началу области положительного ТКС; ее определяют как температуру, при которой сопротивление увеличивается в 2 раза по отношению к R25 или Rмин.
  • Кратность изменения сопротивления, К=R(Тмакс)/Rн.
  • αR — температурный коэффициент сопротивления; вычисляется по формуле:
    ,
    где R1 и R2 — значения сопротивления
при Т1 и Т2 соответственно (значения Т1 и Т2 выбирают из диапазонов Т1 ≥Тпер и Т2≤Тмакс).
  • Uмакс — максимальное напряжение — напряжение, которое может быть приложено к позистору длительное время.
  • Iопр — ток опрокидывания позисторов — минимальный ток через терморезистор, при котором электрическая мощность достаточна для разогрева терморезистора до температуры переключения Тпер.
  • Iсраб — ток срабатывания, Iсраб>Iопр и обычно Iсраб

    1,4-Iопр; при токах I≥ Iсраб позистор находится в области резкого роста сопротивления с температурой.

  • Iмакс — максимальный пусковой ток — максимально допустимый пусковой ток, при превышении которого может произойти разрушение позистора.
  • Iном — номинальный ток — максимальный ток через терморезистор, при котором температура разогрева терморезистора не превышает температуру переключения Тпер, Iном 2 (25…100°С)

    Биполярные транзисторы: принцип работы, характеристики и параметры

    Биполярные транзисторы – электронные полупроводниковые приборы, отличающиеся от полевых способом переноса заряда. В полевых (однополярных) транзисторах, используемых в основном в цифровых устройствах, заряд переносится или дырками, или электронами. В биполярных же в процессе участвуют и электроны, и дырки. Биполярные транзисторы, как и другие типы транзисторов, в основном используются в качестве усилителей сигнала. Применяются в аналоговых устройствах.

    Особенности устройства биполярного транзистора

    Биполярный транзистор включает в себя три области:

    • эмиттер;
    • базу – очень тонкую, которая изготавливается из слаболегированного полупроводника, сопротивление этой области высокое;
    • коллектор – его область больше по размерам, чем область эмиттера.

    К каждой области припаяны металлоконтакты, служащие для подсоединения прибора в электроцепь.

    Электропроводность коллектора и эмиттера одинакова и противоположна электропроводности базы. В соответствии с видом проводимости областей, различают p-n-p или n-p-n приборы. Устройства являются несимметричными из-за разницы в площади контакта – между эмиттером и базой она значительно ниже, чем между базой и коллектором. Поэтому К и Э поменять местами путем смены полярности невозможно.

    Принцип работы биполярного транзистора

    Этот тип транзистора имеет два перехода:

    • электронно-дырочный между эмиттером и базой – эмиттерный;
    • между коллектором и базой – коллекторный.

    Дистанция между переходами маленькая. Для высокочастотных деталей она составляет менее 10 мкм, для низкочастотных – до 50 мкм. Для активации прибора на него подают напряжение от стороннего ИП. Принцип действия биполярных транзисторов с p-n-p и n-p-n переходами одинаков. Переходы могут функционировать в прямом и обратном направлениях, что определяется полярностью подаваемого напряжения.

    Режимы работы биполярных транзисторов

    Режим отсечки

    Переходы закрыты, прибор не работает. Этот режим получают при обратном подключении к внешним источникам. Через оба перехода протекают обратные малые коллекторные и эмиттерные токи. Часто считается, что прибор в этом режиме разрывает цепь.

    Активный инверсный режим

    Является промежуточным. Переход Б-К открыт, а эмиттер-база – закрыт. Ток базы в этом случае значительно меньше токов Э и К. Усиливающие характеристики биполярного транзистора в этом случае отсутствуют. Этот режим востребован мало.

    Режим насыщения

    Прибор полностью открыт. Оба перехода подключаются к источникам тока в прямом направлении. При этом снижается потенциальный барьер, ограничивающий проникновение носителей заряда. Через эмиттер и коллектор начинают проходить токи, которые называют «токами насыщения».

    Схемы включения биполярных транзисторов

    В зависимости от контакта, на который подается источник питания, различают 3 схемы включения приборов.

    С общим эмиттером

    Эта схема включения биполярных транзисторов обеспечивает наибольшее увеличение вольтамперных характеристик (ВАХ), поэтому является самой востребованной. Минус такого варианта – ухудшение усилительных свойств прибора при повышении частоты и температуры. Это означает, что для высокочастотных транзисторов рекомендуется подобрать другую схему.

    С общей базой

    Применяется для работы на высоких частотах. Уровень шумов снижен, усиление не очень велико. Каскады приборов, собранные по такой схеме, востребованы в антенных усилителях. Недостаток варианта – необходимость в двух источниках питания.

    С общим коллектором

    Для такого варианта характерна передача входного сигнала обратно на вход, что существенно уменьшает его уровень. Коэффициент усиления по току – высокий, по напряжению – небольшой, что является минусом этого способа. Схема приемлема для каскадов приборов в случаях, если источник входного сигнала обладает высоким входным сопротивлением.

    Что такое резистор и для чего он нужен?

    Резисторы относятся к наиболее широко используемым в электронике элементам. Это название давно вышло из узких рамок терминологии радиолюбителей. И для каждого, кто хоть немного интересуется электроникой, термин не должен вызывать непонимание.

    Что такое резистор

    Наиболее простое определение выглядит так: резистор – это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова “resisto” – “сопротивляюсь”, радиолюбители эту деталь часто так и называют – сопротивление.

    Рассмотрим, что такое резисторы, для чего нужны резисторы. Ответы на эти вопросы подразумевают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.

    Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение – затрудняя протекание электрического тока, мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем и напряжение.

    Изменяя диаметр трубы, можно менять скорость потока воды, в электрических цепях путем изменения сопротивления можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.

    Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:

    • преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
    • ограничение протекающего тока с получением его заданной величины;
    • создание делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
    • решение других специальных задач (например, уменьшение радиопомех).

    Пояснить, что такое резистор и для чего он нужен, можно на следующем примере. Свечение знакомого всем светодиода происходит при малой силе тока, но его собственное сопротивление настолько мало, что если светодиод поместить в цепь напрямую, то даже при напряжении 5 В текущий через него ток превысит допустимые параметры детали. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включают резистор, назначение которого в данном случае – ограничение тока заданным значением.

    Все резистивные элементы относятся к пассивным компонентам электрических цепей, в отличие от активных они не отдают энергию в систему, а лишь потребляют ее.

    Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их виды, обозначение и маркировку.

    Виды резисторов

    Виды резисторов можно разбить на следующие категории:

    1. Нерегулируемые (постоянные) – проволочные, композитные, пленочные, угольные и др.
    2. Регулируемые (переменные и подстроечные). Подстроечные резисторы предназначены для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) применяются для регулировки уровней сигнала.

    Отдельную группу представляют полупроводниковые резистивные элементы (терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и пр.)

    Характеристики резисторов определяются их назначением и задаются при изготовлении. Среди ключевых параметров:

    1. Номинальное сопротивление. Это главная характеристика элемента, измеряется в омах (Ом, кОм, МОм).
    2. Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Означает возможный разброс показателя, определяемый технологией изготовления.
    3. Рассеиваемая мощность – предельная мощность, которую резистор может рассеивать при долговременной нагрузке.
    4. Температурный коэффициент сопротивления – величина, показывающая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°С.
    5. Предельное рабочее напряжение (электрическая прочность). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
    6. Шумовая характеристика – степень вносимых резистором искажений в сигнал.
    7. Влагостойкость и термостойкость – максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
    8. Коэффициент напряжения. Величина, учитывающая зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

    Применение резисторов в области сверхвысоких частот придает важность дополнительным характеристикам: паразитной емкости и индуктивности.

    Полупроводниковые резисторы

    Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды – температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.

    Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:

    1. Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
    2. Варистор – элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
    3. Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
    4. Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
    5. Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.

    Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.

    Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.

    Резистор в цепи

    На российских схемах элементы с постоянным сопротивлением принято обозначать в виде белого прямоугольника, иногда с буквой R над ним. На зарубежных схемах можно встретить обозначение резистора в виде значка “зигзаг” с аналогичной буквой R сверху. Если для работы прибора важен какой-либо параметр детали, на схеме принято его указывать.

    Мощность может обозначаться полосками на прямоугольнике:

    • 2 Вт – 2 вертикальные черты;
    • 1 Вт – 1 вертикальная черта;
    • 0,5 Вт – 1 продольная линия;
    • 0,25 Вт – одна косая линия;
    • 0,125 Вт – две косые линии.

    Допустимо указание мощности на схеме римскими цифрами.

    Обозначение переменных резисторов отличается наличием дополнительной над прямоугольником линии со стрелкой, символизирующей возможность регулировки, цифрами может быть указана нумерация выводов.

    Полупроводниковые резисторы обозначаются тем же белым прямоугольником, но перечеркнутым косой линией (кроме фоторезисторов) с буквенным указанием типа управляющего воздействия (U – для варистора, P – для тензорезистора, t – для терморезистора). Фоторезистор обозначается прямоугольником в круге, к которому направлены две стрелки, символизирующие свет.

    Параметры резистора не зависят от частоты протекающего тока, это означает, что данный элемент одинаково функционирует в цепях постоянного и переменного тока (как низкой, так и высокой частоты). Исключением являются проволочные резисторы, которым свойственна индуктивность и возможность потери энергии вследствие излучения на высоких и сверхвысоких частотах.

    В зависимости от требований к свойствам электрической цепи резисторы могут соединяться параллельно и последовательно. Формулы для расчета общего сопротивления при разном соединении цепей существенно отличаются. При последовательном соединении итоговое сопротивление равно простой сумме значений входящих в цепь элементов: R = R1 + R2 +… + Rn.

    При параллельном соединении для вычисления суммарного сопротивления необходимо сложить величины, обратные значениям элементов. При этом получится значение, также обратное итоговому: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn.

    Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов будет ниже наименьшего из них.

    Номиналы

    Существуют стандартные значения сопротивлений для резистивных элементов, называемые “номинальным рядом резисторов”. В основу подхода при создании этого ряда положено следующее соображение: шаг между значениями должен перекрывать допустимую величину отклонения (погрешность). Пример – если номинал элемента 100 Ом, а допустимое отклонение 10%, то следующее значение в ряду будет 120 Ом. Такой шаг позволяет избежать лишних значений, поскольку соседние номиналы вместе с разбросом погрешности практически перекрывают весь диапазон значений между ними.

    Выпускаемые резисторы объединяются в серии, отличающиеся по допускам. Для каждой серии составлен свой номинальный ряд.

    Отличия между сериями:

    • Е 6 – допуск 20%;
    • E 12 – допуск 10%;
    • E 24 – допуск 5% (бывает 2%);
    • Е 48 – допуск 2%;
    • E 96 – допуск 1%;
    • E 192 – допуск 0,5% (бывает 0,25%, 0,1% и ниже).

    Самая широко распространенная серия Е 24 включает в себя 24 номинала сопротивлений.

    Маркировка

    Размер резистивного элемента напрямую связан с его мощностью рассеивания, чем она выше, тем крупнее габариты детали. Если на схемах легко указать любое численное значение, то маркировка изделий бывает затруднена. Тенденция миниатюризации в производстве электроники вызывает необходимость использования элементов все меньших размеров, что повышает сложность как нанесения информации на корпус, так и ее прочтения.

    Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности применяют буквенно-цифровую маркировку. Сопротивление обозначается так: цифрами указывают номинал, а букву ставят либо за цифрами (в случае десятичных значений), либо перед ними (для сотен). Если номинал менее 999 Ом, то число наносится без буквы (или могут стоять буквы R либо Е). Если же значение указано в кОм, то за числом ставится буква К, букве М соответствует значение в МОм.

    Номиналы американских резисторов обозначаются тремя цифрами. Первые две из них предполагают номинал, третья – количество нулей (десятков), добавляемых к значению.

    При роботизированном производстве электронных узлов нанесенные символы нередко оказываются на той стороне детали, которая обращена к плате, это делает прочтение информации невозможным.

    Цветовая маркировка

    Чтобы информация о параметрах детали оставалась читаемой с любой стороны, применяют цветовую маркировку, краска при этом наносится кольцевыми полосами. Каждому цвету соответствует свое численное значение. Полосы на деталях размещаются ближе к одному из выводов и читаются от него слева направо. Если из-за малого размера детали невозможно сместить цветовую маркировку к одному выводу, то первая полоса делается шириной в 2 раза больше, чем остальные.

    Элементы с допустимой погрешностью в 20% обозначают тремя линиями, для погрешности 5-10% используют 4 линии. Самые точные резисторы обозначаются с помощью 5-6 линий, первые 2 из них соответствуют номиналу детали. Если полос 4, то третья говорит о десятичном множителе для первых двух полос, четвертая линия означает точность. Если полос 5, то третья из них – третий знак номинала, четвертая – степень показателя (количество нулей), а пятая – точность. Шестая линия означает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

    В случае четырехполосной маркировки последними всегда идут золотая или серебряная полосы.

    Все обозначения выглядят сложно, но умение быстро читать маркировку приходит с опытом.

    Характеристики и параметры позисторов

    Транзисторы подразделяются на биполярные и полевые. Каждый из этих типов имеет свой принцип работы и конструктивное исполнение, однако, общим для них является наличие полупроводниковых p-n структур.

    Условные графические обозначения (УГО) транзисторов приведены в таблице:

    Тип прибора Условное графическое обозначение
    (УГО)
    Биполярные Биполярный p-n-p типа
    Биполярный n-p-n типа
    Полевые С управляющим
    p-n переходом
    С каналом p-типа
    С каналом n-типа
    С изолированным
    затвором
    МОП транзисторы
    С встроенным
    каналом
    Встроенный канал
    p-типа
    Встроенный канал
    n-типа
    С индуцированным
    каналом
    Индуцированный канал
    p-типа
    Индуцированный канал
    n-типа

    Биполярные транзисторы

    Определение «биполярный» указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда двух типов — электроны и дырки.

    Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей – основные и неосновные, поэтому его называют биполярным.

    Биполярный транзистор состоит из трех областей монокристаллического полупроводника с разным типом проводимости: эмиттера, базы и коллектора.

    • Э — эмиттер,
    • Б — база,
    • К — коллектор,
    • ЭП — эмиттерный переход,
    • КП — коллекторный переход,
    • W — толщина базы.

    Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

    1. Режим отсечки – оба p-n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток
    2. Режим насыщения – оба p-n перехода открыты
    3. Активный режим – один из p-n переходов открыт, а другой закрыт

    В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором невозможно. Эффективное управление транзистором осуществляется только в активном режиме. Этот режим является основным. Если на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности – инверсным.

    В нормальном режиме коллекторный p-n переход закрыт, эмиттерный – открыт. Ток коллектора пропорционален току базы.

    Движение носителей заряда в транзисторе n-p-n типа показано на рисунке:

    При подключении эмиттера к отрицательному зажиму источника питания возникает эмиттерный ток I э . Так как внешнее напряжение приложено к эмиттерному переходу в прямом направлении, электроны преодолевают переход и попадают в область базы. База выполнена из p-полупроводника, поэтому электроны являются для неё неосновными носителями заряда.

    Электроны, попавшие в область базы, частично рекомбинируют с дырками базы. Однако базу обычно выполняют очень тонкой из p-проводника с большим удельным сопротивлением (малым содержанием примеси), поэтому концентрация дырок в базе низкая и лишь немногие электроны, попавшие в базу, рекомбинируют с её дырками, образуя базовый ток I б . Большинство же электронов вследствие теплового движения (диффузия) и под действием поля коллектора (дрейф) достигают коллектора, образуя составляющую коллекторного тока I к .

    Связь между приращениями эмиттерного и коллекторного токов характеризуется коэффициентом передачи тока

    Как следует из качественного рассмотрения процессов, происходящих в биполярном транзисторе, коэффициент передачи тока всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов α = 0,9 ÷ 0,95

    При I э ≠ 0 ток коллектора транзистора равен:

    В рассмотренной схеме включения базовый электрод является общим для эмиттерной и коллекторной цепей. Такую схему включения биполярного транзистора называют схемой с общей базой, при этом эмиттерную цепь называют входной, а коллекторную – выходной. Однако такую схему включения биполярного транзистора применяют очень редко.

    Три схемы включения биполярного транзистора

    Различают схему включения с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором. Схемы для p-n-p транзистора показаны на рисунках а, б, в:

    В схеме с общей базой (рис. а) электрод база является общим для входной и выходной цепи, в схеме с общим эмиттером (рис. б) общим является эмиттер, в схеме с общим коллектором (рис. в) общим является коллектор.

    На рисунке показаны: Е 1 – питание входной цепи, Е 2 – питание выходной цепи, U вх – источник усиливаемого сигнала.

    В качестве основной принята схема включения, в которой общим электродом для входной и выходной цепи является эмиттер (схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером). Для такой схемы входной контур проходит через переход база-эмиттер и в нем возникает ток базы:

    Малое значение тока базы во входном контуре обусловило широкое применение схемы с общим эмиттером.

    Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером (ОЭ)

    В транзисторе, включенном по схеме ОЭ, зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора I б = f 1 (U бэ ) называют входной или базовой вольт-амперной характеристикой (ВАХ) транзистора. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных значениях тока базы I к = f 2 (U кэ ), I б – const называют семейством выходных (коллекторных) характеристик транзистора.

    Входная и выходная ВАХ биполярного транзистора средней мощности типа n-p-n приведены на рисунке:

    Как видно из рисунка, входная характеристика практически не зависит от напряжения U кэ . Выходные характеристики приблизительно равноудалены друг от друга и почти прямолинейны в широком диапазоне изменения напряжения U кэ .

    Зависимость I б = f(U бэ ) представляет собой экспоненциальную зависимость, характерную для тока прямосмещённого p-n перехода. Поскольку ток базы – рекомбинационный, то его I б величина в β раз меньше, чем инжектированный ток эмиттера I э . При росте коллекторного напряжения U к входная характеристика смещается в область больших напряжений U б . Это связано с тем, что вследствие модуляции ширины базы (эффект Эрли) уменьшается доля рекомбинационного тока в базе биполярного транзистора. Напряжение U бэ не превышает 0,6…0,8 В. Превышение этого значения приведет к резкому увеличению тока, протекающего через открытый эмиттерный переход.

    Зависимость I к = f(U кэ ) показывает, что ток коллектора прямопропорционален току базы: I к = B · I б

    Параметры биполярного транзистора

      К основным параметрам транзистора относятся:
    • Статический коэффициент усиления по току:

    Представление транзистора в малосигнальном режиме работы четырехполюсником

    В малосигнальном режиме работы транзистор может быть представлен четырехполюсником. Когда напряжения u 1 , u 2 и токи i 1 , i 2 изменяются по синусоидальному закону, связь между напряжениями и токами устанавливается при помощи Z, Y, h параметров.

    Потенциалы 1′, 2′, 3 одинаковы. Транзистор удобно описывать, используя h-параметры.

    Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, характеризуется четырьмя величинами: I б , U бэ , I к и U кэ . Две из этих величин можно считать независимыми, а две другие могут быть выражены через них. Из практических соображений в качестве независимых удобно выбирать величины I б и U кэ . Тогда U бэ = f 1 (I б , U кэ ) и I к = f 2 (I б , U кэ ).

    В усилительных устройствах входными сигналами являются приращения входных напряжений и токов. В пределах линейной части характеристик для приращений U бэ и I к справедливы равенства:

    Физический смысл параметров:

    • – входное сопротивление при коротком замыкании полюсов 2-2′;
    • – коэффициент передачи по напряжению в режиме хх со стороны полюсов 1-1′;
    • – коэффициент передачи по току при коротком замыкании полюсов 2-2′
    • – выходная проводимость при холостом ходе на входе, полюсы 1-1′ разомкнуты.

    Для схемы с ОЭ коэффициенты записываются с индексом Э: h 11э , h 12э , h 21э , h 22э .

    В паспортных данных указывают h 21э = β , h 21б = α. Эти параметры характеризуют качество транзистора. Для увеличения значения h21 нужно либо уменьшить ширину базы W, либо увеличить диффузионную длину, что достаточно трудно.

    Составные транзисторы

    Для увеличения значения h 21 соединяют биполярные транзисторы по схеме Дарлингтона:

    В составном транзисторе, имеющем характеристики, как одного, база VT 1 соединена с эмиттером VT 2 и ΔI э2 = ΔI б1 . Коллекторы обоих транзисторов соединены и этот вывод является выводом составного транзистора. База VT 2 играет роль базы составного транзистора ΔI б = ΔI б2 , а эмиттер VT 1 – роль эмиттера составного транзистора ΔI э = ΔI 1 .

    Получим выражение для коэффициента усиления по току β для схемы Дарлингтона. Выразим связь между изменением тока базы dI б и вызванным вследствие этого изменением тока коллектора dI к составного транзистора следующим образом:

    Поскольку для биполярных транзисторов коэффициент усиления по току обычно составляет несколько десятков (β 1 , β 2 >> 1), то суммарный коэффициент усиления составного транзистора будет определяться произведением коэффициентов усиления каждого из транзисторов β Σ = β 1 · β 2 и может быть достаточно большим по величине.

    Отметим особенности режима работы таких транзисторов. Поскольку эмиттерный ток VT2 Iэ2 является базовым током VT 1 dI б1 , то, следовательно, транзистор VT 2 должен работать в микромощном режиме, а транзистор VT 1 – в режиме большой инжекции, их эмиттерные токи отличаются на 1-2 порядка. При таком неоптимальном выборе рабочих характеристик биполярных транзисторов VT 1 и VT 2 не удается в каждом из них достичь высоких значений усиления по току. Тем не менее даже при значениях коэффициентов усиления β 1 , β 2 ≈ 30 суммарный коэффициент усиления β Σ составит β Σ ≈ 1000.

    Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статистическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ, наоборот, и граничная частота усиления по току, и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT 1 , VT 2 в отдельности.

    Частотные свойства биполярных транзисторов

    Процесс распространения инжектированных в базу неосновных носителей заряда от эмиттерного до коллекторного перехода идет диффузионным путем. Этот процесс достаточно медленный, и инжектированные из эмиттера носители достигнут коллектора не ранее чем за время диффузии носителей через базу. Такое запаздывание приведет к сдвигу фаз между током I э и током I к . При низких частотах фазы токов I э , I к и I б совпадают.

    Частота входного сигнала, при которой модуль коэффициента усиления уменьшается в раз по сравнению со статическим значением β 0 , называется предельной частотой усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

    Полевые транзисторы

    Полевые, или униполярные, транзисторы в качестве основного физического принципа используют эффект поля. В отличие от биполярных транзисторов, у которых оба типа носителей, как основные, так и неосновные, являются ответственными за транзисторный эффект, в полевых транзисторах для реализации транзисторного эффекта применяется только один тип носителей. По этой причине полевые транзисторы называют униполярными. В зависимости от условий реализации эффекта поля полевые транзисторы делятся на два класса: полевые транзисторы с изолированным затвором и полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.

    Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом

    Схематически полевой транзистор с управляющим p-n переходом можно представить в виде пластины, к торцам которой подключены электроды, исток и сток. На рис. показана структура и схема включения полевого транзистора с каналом n-типа:

    В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока I c . Между затвором и истоком приложено напряжение, запирающее p-n переход, образованный n-областью канала и p-областью затвора.

    При подаче запирающего напряжения на p-n-переход U зи на границах канала возникает равномерный слой, обедненный носителями заряда и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению проводящей ширины канала.

    Изменяя величину этого напряжения, можно изменить сечение канала и, следовательно, изменять величину электрического сопротивления канала. Для полевого n-канального транзистора потенциал стока положителен по отношению к потенциалу истока. При заземленном затворе от стока к истоку протекает ток. Поэтому для прекращения тока на затвор нужно подать обратное напряжение в несколько вольт.

    Значение напряжения U зи , при котором ток через канал становится практически равен нулю, называется напряжением отсечки U зап

    Таким образом, полевой транзистор с затвором в виде p-n-перехода представляет собой сопротивление, величина которого регулируется внешним напряжением.

    Полевой транзистор характеризуется следующей ВАХ:

    Здесь зависимости тока стока I с от напряжения при постоянном напряжении на затворе Uзи определяют выходные, или стоковые, характеристики полевого транзистора. На начальном участке характеристик U си + |U зи | зап ток стока I с возрастает с увеличением U си . При повышении напряжения сток — исток до U си = U зап — |U зи | происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока I с прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение U зи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения U си и тока стока I с . Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения U си приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

    На ВАХ I с = f(U зи ) показано напряжение U зап . Так как U зи ≤ 0 p-n-переход закрыт и ток затвора очень мал, порядка 10 -8 …10 -9 А , поэтому к основным преимуществам полевого транзистора, по сравнению с биполярным, относится высокое входное сопротивление, порядка 10 10 …10 13 Ом . Кроме того, они отличаются малыми шумами и технологичностью изготовления.

    Практическое применение имеют две основные схемы включения. Схема с общим истоком (рис. а) и схема с общим стоком (рис. б) , которые показаны на рисунке:

    Полевые транзисторы с изолированным затвором
    (МДП-транзисторы)

    Термин «МДП-транзистор» используется для обозначения полевых транзисторов, в которых управляющий электрод – затвор – отделен от активной области полевого транзистора диэлектрической прослойкой – изолятором. Основным элементом для этих транзисторов является структура металл-диэлектрик-полупроводник (М-Д-П).

    Технология МДП-транзистора с встроенным затвором приведена на рисунке:

    Исходный полупроводник, на котором изготовлен МДП-транзистор, называется подложкой (вывод П). Две сильнолегированные области n + называется истоком (И) и стоком (С). Область подложки под затвором (З) называется встроенным каналом (n-канал).

    Физической основой работы полевого транзистора со структурой металл-диэлектрик-полупроводник является эффект поля. Эффект поля состоит в том, что под действием внешнего электрического поля изменяется концентрация свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника. В полевых приборах со структурой МДП внешнее поле обусловлено приложенным напряжением на металлический электрод-затвор. В зависимости от знака и величины приложенного напряжения могут быть два состояния области пространственного заряда (ОПЗ) в канале – обогащение, обеднение.

    Режиму обеднения соответствует отрицательное напряжение U зи , при котором концентрация электронов в канале уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока. Режиму обогащения соответствует положительное напряжение U зи и увеличение тока стока.

    ВАХ представлена на рисунке:

    Топология МДП-транзистора с индуцированным (наведенным) каналом р-типа приведена на рисунке:

    При U зи = 0 канал отсутствует и I c = 0. Транзистор может работать только в режиме обогащения U зи зи.пор , то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе U зи в области выше порогового U зи.пор , можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи U си вызовет ток стока I с .

    ВАХ представлена на рисунке:

    В МДП-транзисторах затвор отделен от полупроводника слоем окисла SiO 2 . Поэтому входное сопротивление таких транзисторов порядка 10 13 …10 15 Ом.

    К основным параметрам полевых транзисторов относятся:

    • Крутизна характеристики при U сп = const, U пи = const. Типичные значения параметра (0,1. 500) мА/В;
    • Крутизна характеристики по подложке при U сп = const, U зи = const. Типичные значения параметра (0.1. 1) мА/В;
    • Начальный ток стока I с.нач. – ток стока при нулевом значении напряжения U зи . Типичные значения параметра: (0,2. 600) мА – для транзисторов с управляющим каналом p-n переходом; (0,1. 100) мА – для транзисторов со встроенным каналом; (0,01. 0,5) мкА – для транзисторов с индуцированным каналом;
    • Напряжение отсечки U зи.отс. . Типичные значения (0,2. 10) В; пороговое напряжение U п . Типичные значения (1. 6) В;
    • Сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Типичные значения (2..300) Ом
    • Дифференциальное сопротивление (внутреннее): при U зи = const;
    • Статистический коэффициент усиления: μ = S · r i

    Тиристоры

    Тиристор является полупроводниковым прибором с тремя и более электронно-дырочными p-n-переходами. Они, в основном, применяются в качестве электронных ключей. В зависимости от числа внешних выводов они подразделяются на тиристоры с двумя внешними выводами – динисторы и тиристоры с тремя выводами – тринисторы. Для обозначения тиристоров принят буквенный символ VS.

    Устройство и принцип работы динистора

    Структура, УГО и ВАХ динистора приведены на рисунке:

    Внешняя p-область называется анодом (А), внешняя n-область называется катодом (К). Три p-n перехода обозначены цифрами 1, 2, 3. Структура динистора 4-х-слойная – p-n-p-n.


    Питающие напряжение Е подаётся на динистор таким образом, что 1 из 3 переходы открыты и их сопротивления незначительны, а переход 2 закрыт и все питающие напряжение U пр приложено к нему. Через динистор протекает небольшой обратный ток, нагрузка R отключена от источника тока питания Е.

    При достижении критического напряжения, равному напряжению включения U вкл переход 2 открывается, при этом все три перехода 1, 2, 3 будут находится в открытом (включенном) состоянии. Сопротивления динистора падает до десятых долей Ома.

    Напряжение включения составляет величину нескольких сотен вольт. Динистор открывается, и через него протекают значительные по величине токи. Падение напряжения на динисторе в открытом состояние составляет 1-2 вольта и мало зависит от величины протекающего тока, величина которого равна τ a ≈ E / R, а U R ≈ E, т.е. нагрузка подключена к источнику питания Е. Напряжение на динисторе, соответствующее предельно допустимую точку I откр.max , называется напряжением открытого состояния U окр . Предельный допустимый ток составляет величины от сотен мА до сотен А. Динистор находится в открытом состоянии, пока протекающий через него ток не станет меньше тока удержания I уд . Динистор закрывается при уменьшении внешнего напряжения до величины порядка 1В или при перемене полярности внешнего источника. Поэтому такой прибор используется в цепях переходного тока. Точки В и Г соответствуют граничным значениям токов и напряжений динистора. Время восстановления сопротивления перехода 2 после снятия питающего напряжения составляет порядка 10-30 мкс.

    Динисторы по своему принципу – приборы ключевого действия. Во включенном состоянии (участок БВ) он подобен замкнутому ключу, а в выключенном (участок ОГ) — разомкнутому ключу.

    Устройство и принцип работы тиристора (тринистора)

    Тринистор является управляемым прибором. Он содержит управляющий электрод (УЭ), подключаемый к полупроводнику р-типа или полупроводнику n-типа среднего перехода 2.

    Структура, УГО и ВАХ тринистора (обычно называют тиристором) приведены на рисунке:

    Напряжение U выкл , при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к переходу 2. В какой мере снижается U вкл показано на ВАХ. Важным параметром является отпирающий ток управления I у.от , который обеспечивает переключение тиристора в открытое состояние при напряжениях, меньших напряжения U вкл . На рисунке показаны три значения напряжение включения U I вкл n вкл m вкл соответствует трем значениям управляющего тока U I у.от > U n у.от > U m у.от .

    Рассмотрим простейшую схему с тиристором, нагруженным на резисторную нагрузку R н

    Для перевода тиристора в открытое состояние не управляющий электрод подается от схемы формирования импульсов кратковременный (порядка нескольких микросекунд) управляющий импульс.

    Характерной особенностью рассматриваемого незапираемого тиристора, который очень широко используется на практике, является то, что его нельзя выключить с помощью тока управления.

    Для выключения тиристора на практике на него подают обратное напряжение U ак выкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

    Устройство и принцип работы симистора

    Широко используется так называемые симметричные тиристоры (симисторы, триаки). Каждый симистор подобен паре рассмотренных тиристоров, включенных встречно-параллельно. Симметричные тринисторы являются управляемым прибором с симметричной вольт-амперной характеристикой. Для получения симметричной характеристики используются двухсторонние полупроводниковые структуры типа p-n-p-n-p.

    Структура симистора, его УГО и ВАХ приведены на рисунке:

    Симистор (триак) содержит два тиристора p1-n1-p2-n2 и p2-n2-p1-n4, включенных встречно-параллельно. Симистор содержит 5 переходов П1-П2-П3-П4-П5. При отсутствии управляющего электрона УЭ симистор называется диаком.

    При положительной полярности на электроде Э1 осуществляется тиристорный эффект в p1-n1-p2-n2, а при противоположной полярности в p2-n1-p1-n4.

    При подачи управляющего напряжения на УЭ в зависимости от его полярности и величины изменяется напряжение переключателя U вкл

    Тиристоры (динисторы, тринисторы, симисторы) являются основными элементами в силовых устройствах электроники. Существует тиристоры, для которых напряжение переключения больше, чем 1 кВ, а максимально допустимый ток больше, чем 1 кА

    Электронные ключи

    Для повышения коэффициента полезного действия устройств силовой электроники широко используется импульсный режим работы диодов, транзисторов и тиристоров. Импульсный режим характерен резкими изменениями токов и напряжений. В импульсном режиме диоды, транзисторы и тиристоры используются как ключи.

    При помощи электронных ключей выполняется коммутация электронных схем: подключение/отключение схемы к/от источникам(-ов) электрической энергии или сигнала, подключение или отключение элементов схем, изменение параметров элементов схем, изменение вида воздействующего источника сигнала.

    УГО идеальных ключей показаны на рисунке:

    Ключевой режим характеризуется двумя состояниями: «включено»/»выключено».

    Идеальные ключи характеризуются мгновенным изменением сопротивления, которое может принимать значение 0 или ∞. Падение напряжения на идеальном замкнутом ключе равно 0. При разомкнутом ключе ток равен 0.

    В реальных ключах токи и падения напряжения, соответствующие состояниям «включено»/»выключено», зависят от типа и параметров применяемых диодов, транзисторов, тиристоров и переход из одного состояния в другое происходит не мгновенно, а в течение времени, обусловленного инерционностью активного элемента и наличием паразитных емкостей и индуктивностей коммутируемой цепи.

    Реальные ключи также характеризуются двумя крайними значениями сопротивления R max и R min . Переход от одного значения сопротивления к другому в реальных ключах происходит за конечное время. Падение напряжения на реальном замкнутом ключе не равно нулю.

    Ключи подразделяются на ключи, используемые в маломощных схемах, и ключи, используемые в силовых схемах. Каждый из этих классов имеет свои характеристики.

    Ключи, используемые в маломощных схемах, характеризуются:

    1. Сопротивлениями ключа в открытом и закрытом состояниях;
    2. Быстродействием – временем перехода ключа из одного состояния в другое;
    3. Падением напряжения на замкнутом ключе и током утечки разомкнутого ключа;
    4. Помехоустойчивостью – способностью ключа оставаться в одном из состояний при воздействии помех;
    5. Чувствительностью ключа – величиной управляющего сигнала, переводящего ключ из одного состояния в другое;
    6. Пороговым напряжением – значением управляющего напряжения, в окрестности которого происходит резкое изменение сопротивления электронного ключа.

    Диодные электронные ключи

    Простейший тип электронных ключей – диодные ключи. Схема диодного ключа, статическая передаточная характеристика, ВАХ и зависимость дифференциального сопротивления от напряжения на диоде показаны на рисунке:

    Принцип работы диодного электронного ключа основан на изменении величины дифференциального сопротивления полупроводникового диода в окрестностях порогового значения напряжения на диоде U пор . На рисунке «в» показана вольт-амперная характеристика полупроводникового диода, на которой показано значение U пор . Это значение находится на пересечении оси напряжений с касательной, проведенной к восходящему участнику вольт-амперной характеристики.

    На рисунке «г» показана зависимость дифференциального сопротивления от напряжения на диоде. Из рисунка следует, что в окрестности порогового напряжения 0,3 В происходит резкое изменение дифференциального сопротивления диода с крайними значениями 900 и 35 Ом (R min = 35 Ом, R max = 900 Ом).

    В состоянии «включено» диод открыт и , U вых ≈ U вх .

    В состоянии «выключено» диод закрыт и , U вых ≈ U вх · R н / R max вх

    С целью уменьшения времени переключения используемые диоды с малой емкостью перехода порядка 0,5-2 пФ, при этом обеспечивается время выключения порядка 0,5-0,05 мкс.

    Диодные ключи не позволяют электрически разделить управляющею и управляемую цепи, что часто требуется в практических схемах.

    Транзисторные ключи

    В основе большинства схем, используемых в вычислительных машинах, устройствах телеуправления, системах автоматического управления и т.п., лежат транзисторные ключи.

    Схемах ключа на биполярном транзисторе и ВАХ показаны на рисунке:

    Первое состояние «выключено» (транзистор закрыт) определяется точкой А1 на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы I б = 0, коллекторный ток I к1 равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение U к = U к1 ≈ Е к . Режим отсечки реализуется при U вх = 0 или при отрицательных потенциалах базы. В этом состоянии сопротивление ключа достигает максимального значения: R max = , где R T — сопротивление транзистора в закрытом состоянии, более 1 МОм.

    Второе состояние «включено» (транзистор открыт) определяется точкой А2 на ВАХ и называется режимом насыщения. Из режима отсечки (А1) в режиме насыщения (А2) транзистор переводится положительным входным напряжением U вх . При этом напряжение U вых принимает минимальное значение U к2 = U к.э.нас порядка 0,2-1,0 B, ток коллектора I к2 = I к.нас ≈ Е к /R к . Ток базы в режиме насыщения определяется из условия: I б > I б.нас = I к.нас / h 21 .

    Входное напряжение, необходимое для перевода транзистора в открытое состояние, определяется из условия: U вх > I б.нас · R б + U к.э.нас

    Хорошая помехозащищенность и малая мощность, рассеиваемая в транзисторе, объясняется тем, что транзистор большую часть времени либо насыщен (А2), либо закрыт (А1), а время перехода из одного состояния в другое составляет малую часть от длительности этих состояний. Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями р-n-переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе.

    Для повышения быстродействия и входного сопротивления применяются ключи на полевых транзисторах.

    Схемы ключей на полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом и с индуцированным каналом с общим истоком и общим стоком показаны на рисунке:

    Для любого ключа на полевом транзисторе R н > 10-100 кОм.

    Управляющий сигнал U вх на затворе порядка 10-15 В. Сопротивление полевого транзистора в закрытом состоянии велико, порядка 10 8 -10 9 Ом.

    Сопротивление полевого транзистора в открытом состоянии может составлять 7-30 Ом. Сопротивление полевого транзистора по цепи управления может составлять 10 8 -10 9 Ом. (схемы «а» и «б») и 10 12 -10 14 Ом (схемы «в» и «г»).

    Силовые (мощные) полупроводниковые приборы

    Мощные полупроводниковые приборы находят применение в энергетической электронике, наиболее интенсивно развивающейся и перспективной области техники. Они предназначены для управления токами в десятки, сотни ампер, напряжениями в десятки, сотни вольт.

    К мощным полупроводниковым приборам относятся тиристоры (динисторы, тринисторы, симисторы), транзисторы (биполярные и полевые) и биполярные статически индуцированные транзисторы (IGBT). Они используются в качестве электронных ключей, выполняющих коммутацию электронных схем. Их характеристики стараются приблизить к характеристикам идеальных ключей.

    По принципу действия, характеристикам и параметрам мощные транзисторы подобны маломощным, однако имеются определенные особенности.

    Силовые полевые транзисторы

    В настоящее время полевой транзистор является одним из наиболее перспективных силовых приборов. Наиболее широко используются транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом. Для уменьшения сопротивления канала уменьшают его длину. Для увеличения тока стока в транзисторе выполняют сотни и тысячи каналов, причем каналы соединяют параллельно. Вероятность саморазогрева полевого транзистора мала, т.к. сопротивление канала увеличивается при увеличении температуры.

    Силовые полевые транзисторы имеют вертикальную структуру. Каналы могут располагаться как вертикально, так и горизонтально.

    ДМДП-транзистор

    Этот транзистор МДП-типа, изготовленный методом двойной диффузии, имеет горизонтальный канал. На рисунке показан элемент структуры, содержащий канал.

    VМДП-транзистор

    Этот V-образный МДП-транзистор имеет вертикальный канал. На рисунке показан один элемент структуры, содержащий два канала.

    Легко заметить, что структуры VМДП-транзистора и ДМДП-транзистора подобны.

    IGBT-транзистор

    IGBT – гибридный полупроводниковый прибор. В нем совмещены два способа управления электрическим током, один из которых характерен для полевых транзисторов (управление электрическим полем), а второй – для биполярных (управление инжекцией носителей электричества).

    Обычно в IGBT используется структура МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа. Структура этого транзистора отличается от структуры ДМДП-транзистора дополнительным слоем полупроводника р-типа.

    Обратим внимание на то, что для обозначения электродов IGBT принято использовать термины «эмиттер», «коллектор» и «затвор».

    Добавления слоя р-типа приводит к образованию второй структуры биполярного транзистора (типа p-n-p). Таким образом, в IGBT имеется две биполярные структуры – типа n-p-n и типа p-n-p.

    УГО и схема выключения IGBT показаны на рисунке:

    Типичный вид выходных характеристик показаны на рисунке:

    SIT-транзистор

    SIT – полевой транзистор с управляющим p-n переходом со статической индукцией. Является многоканальным и имеет вертикальную структуру. Схематическое изображение SIT и схема включения с общим истоком показаны на рисунке:

    Области полупроводника р-типа имеют форму цилиндров, диаметр которых составляет единицы микрометров и более. Эта система цилиндров играет роль затвора. Каждый цилиндр подсоединен к электроду затвора (на рисунке «а» электрод затвора условно не показан).

    Пунктиром обозначены области p-n-переходов. Реальное число каналов может составлять тысячи. Обычно SIT используется в схемах с общим истоком.

    Каждый из рассмотренных приборов имеет свою область применения. Ключи на тиристорах применяются в устройствах, работающих на низких частотах (килогерцы и ниже). Основным недостатком таких ключей являются низкое быстродействие.

    Основной областью применения тиристоров являются низкочастотные устройства с большой коммутируемой мощностью вплоть до нескольких мегаватт, не предъявляющих серьезных требований к быстродействию.

    Мощные биполярные транзисторы применяются в качестве высоковольтных ключей в устройствах с частотой коммутации или преобразования, находящейся в диапазоне 10-100 кГц, при уровне выходной мощности от единиц Вт до нескольких кВт. Оптимальный диапазон коммутируемых напряжений 200-2000 В.

    Полевые транзисторы (MOSFET) применяются в качестве электронных ключей для коммутации низковольтных высокочастотных устройств. Оптимальные значения коммутируемых напряжений не превышают 200 В (максимальное значение до 1000 В), при этом частота коммутации может находится в пределах от единиц кГц до 105 кГц. Диапазон коммутируемых токов составляет 1,5-100 А. Положительным свойствами этого прибора является управляемость напряжением, а не током, и меньшая зависимость от температуры по сравнению с другими приборами.

    Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) применяются на частотах менее 20 кГц (некоторые типы приборов применяются на частотах более 100 кГц) при коммутируемых мощностях выше 1 кВт. Коммутируемые напряжения не ниже 300-400 В.Оптимальные значения коммутируемых напряжений свыше 2000 В. IGBT и MOSFET требуют для полного включения напряжения не выше 12-15 В, для закрытия приборов не требуется подавать отрицательное напряжение. Они характеризуются высокими скоростями переключения.

    Что такое резистор

    Резистор или иначе сопротивление мы электронщики называем его по братски ‘Резюк” — пассивный элемент, применяющийся в электрических цепях, обладающий постоянным или переменным значением электрического сопротивления , предназначенный для линейного преобразования напряжения в силу тока, силы тока в напряжение, также используется для ограничения тока, и др. Во как! Звучит заумно, но давай разберемся, и ты поймешь, что — резистор это Не сложно! Резистор как компонент очень широко используется практически во всех электрических и электронных устройствах с этого компонента ты начнешь постигать основы электроники. Конструкция резистора представляет собой не проводящую электричество трубочку (или стер­жень), на которую нанесен тонкий слой ме­талла или сажи (углерода) чем тоньше слой тем больше сопротивление. Резистор используется для того, чтобы установить нужный ток в элек­трической цепи. Здесь нужно понять одну зависимость – чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток и наоборот – чем меньше сопротивление, тем больше ток. Представь себе резиновый шланг по которому течет вода, если ты наступишь на него, то количество вытекающей из него воды станет меньше потому что уменьшится проток. То же самое происходит и с электрическим током при его прохождении через резистор.

    Основные характеристики и параметры резисторов

    Резистор не самый сложный компонент, но имеет свои характеристики и параметры.

    Рассмотрим основные: Номинальное сопротивление — это основной параметр. Предельная рассеиваемая мощность – тоже важный параметр. Резисторы различают по сопротивлению и мощности . Сопротивление, измеряют в омах — (на электрических схемах обозначается Ом), килоомах (на электрических схемах обозначается кОм) и мегоомах — (на электрических схемах обозначается мОм) а мощность — в ваттах Wt (мощность резистора на схемах указывается полосками на обозначении резистора). Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры.

Номинальная мощность
Рис. 1.
Внешний вид позисторов.

Типы отечественных позисторов и их параметры приведены в таблице, а их внешний вид изображен на рис. 1. Позисторы обозначаются буквенно-цифровым кодом. Например, обозначение СТ6-1Б расшифровывается следующим образом: СТ —сопротивление термочувствительное, 6 — код применяемого материала, 1 — код конструкции, Б — код интервала температур, в котором наблюдается положительный знак ТКС.

Одной из важнейших характеристик терморезисторов является зависимость их сопротивления от температуры. Типовые характеристики, приведенные на рис. 2, сняты при постоянном токе (мощность рассеивания не превышает 1 мвт).

Сопротивление позисторов зависит не только от температуры образца, но и непосредственно от приложенного к нему напряжения. Увеличение последнего снижает величину сопротивления вследствие чего заметно уменьшается скачок сопротивления при нагреве образца током (рис. 2, кривая 4′). Для позистора типа СТ6-4Г приведены две кривые, которые характеризуют два предельных случая. Эквивалентную схему позистора на постоянном токе можно представить как терморезистор, сопротивление которого зависит только от температуры, зашунтированный варистором.

Рис. 2.
Температурные зависимости сопротивления позисторов: 1≈ СТ5-1, 2≈СТ6-1А , 3≈СТ6-1Б, 4≈СТ6-2Б, 5≈СТ6-ЗБ, 6≈СТ6-4Б, 7≈СТ6-5Б, 8≈СТ6-4В, 9≈СТ6-4Г. Пунктирной кривой показана зависимость для позистора СТ6-2Б, полученная при нагреве образца током.
Рис. 3.
Температурные зависимости, сопротивления позистора типа СТ6-4Г (1), соединенного последовательно (I) и параллельно (II) с линейными резисторами величиной 10 ком (2) и 100 ком (3).

Температурной зависимостью сопротивления можно управлять, соединяя позисторы с линейными резисторами (рис. 3) или с терморезисторами с отрицательным ТКС (рис. 4). Сочетание позисторов с линейными резисторами позволяет срезать верхнюю или нижнюю часть характеристики в зависимости от способа их соединения (параллельного или последовательного). Такой прием рекомендуется при использовании позисторов для термокомпенсацин в транзисторной аппаратуре.

При сочетании позистора и терморезистора с отрицательным ТКС температурные зависимости сопротивления приобретают экстремальный характер с максимумом или минимумом в зависимости от способа соединения. Положение экстремума на температурной шкале и его величину можно изменять подбором позистора и терморезистора с необходимыми характеристиками.

Статические вольтамперные характеристики, представляющие собой зависимость тока, проходящего через позистор от приложенного к нему напряжения в условиях теплового равновесия между позистором и внешней средой для некоторых типов позисторов, построенные в логарифмическом масштабе, приведены на рис. 5. Одновременно они характеризуют зависимость сопротивления позистора от рассеиваемой на нем мощности. На начальном участке сопротивление, как правило, несколько уменьшается с увеличением мощности рассеивания вследствие наличия у большинства типов позисторов на данном участке небольших отрицательных ТКС.

Рис. 4.
Температурные зависимости сопротивления позисторов, соединенных последовательно (1, 3, 5, 7) и параллельно (2, 4, 6, 8) с терморезистором типа КМТ-1 (зависимость его сопротивления от температуры показана пунктиром) 1 и 2 используется позистор типа СТ6-4Г; 3 и 4 ≈ типа СТ6-1Б; 5 и 6 ≈ типа СТ6-1А, 7 и 8≈ типа СТ5-1.

Величины сопротивлений позисторов при 20° С строго не нормализованы и могут принимать любое значение в пределах, приведенных в таблице. При мощности рассеивания, превышающей максимально допустимую, позисторы могут разогреться до температур, при которых они снова будут иметь отрицательный ТКС или из-за сильного перегрева совсем выйти из строя.

Многочисленные возможности применения позисторов основаны на использовании их температурной зависимости сопротивления и вольт-амперных характеристик. Позисторы могут работать в схемах постоянного или переменного тока частотой до 400 гц.

Весьма перспективно использование позисторов для термокомпенсации в транзисторной аппаратуре. Часто она осуществляется с помощью термочувствительных полупроводниковых элементов с отрицательным ТКС, включаемых во входную цепь транзисторного каскада, что, однако, приводит к некоторому ухудшению параметров транзистора. Применение же позисторов позволяет достигнуть лучшего уровня компенсации в широком интервале температур. Позисторы включают в цепь эмиттера или между коллектором и базой. При этом более высокая компенсация обеспечивается при использовании не одиночного позистора, а компенсирующей ячейки, состоящей из позистора в комбинации с линейными резисторами, параметры которых выбираются, исходя из температурных характеристик транзистора. Установлено также, что позистор одновременно защищает коллекторный переход транзистора от теплового пробоя при повышенных температурах.

Рис. 5
Статические вольтамперные характеристики позисторов, снятые в спокойном воздухе при 200 С. Обозначения те же, что и на рис. 1.

Позисторы позволяют обеспечивать тепловую стабилизацию опорных диодов, кварцевых резонаторов и др. термостатированием их в миниатюрных термостатах, одновременно они выполняют функцию нагревательного элемента и автоматического регулятора температуры. Для цели термостатирования могут быть рекомендованы терморезисторы типов СТ6-2Б и СТ6-5Б. Конструктивное оформление позистеров, предназначенных для работы в качество нагревательных элементов, должно определяться конструкцией стабилизируемого объекта. Принципиально возможно создание позисторов в форме трубок, коробочек и др.

Своеобразие вольтамперных характеристик позисторов открывает широкие возможности для решения с их помощью самых разнообразных практических задач. Позисторы могут работать как ограничители и стабилизаторы тока. На их основе могут быть созданы простые, надежные и оригинальные переключающие устройства. Они могут быть использованы для создания генератора низкочастотных колебаний (частотой меньше 1 гц). На позисторах и терморезисторах с отрицательным ТКС может быть собран низкочастотный мультивибратор.

Перечисленные здесь примеры — далеко не полный перечень возможных применений позисторов. На их основе могут быть разработаны простые и надежные системы пожарной сигнализации, регулирования температуры, тепловой защиты и др.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Позистор

Параметры позисторов аналогичны параметрам терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом. Важнейшими из них являются: величина сопротивления при 20 С, температурный коэффициент сопротивления, диапазон рабочих температур, кратность изменения сопротивления в области положительного ТКС, максимально допустимая мощность рассеивания, постоянная времени. [47]

Параметры позисторов аналогичны параметрам термисторов с отрицательным ТКЯ. [48]

Свойства позисторов оцениваются характеристиками и параметрами, аналогичными характеристикам и параметрам терми-сторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. [49]

На позисторах ( терморезисторы с положительным ТКС в определенном диапазоне температур) номинальные сопротивления не маркируют. При одной и той же температуре сопротивления позисторов одного и того же типо-номинала могут значительно различаться. [50]

Чем отличаются позисторы от термисторов. [51]

Практическое применение позисторов — керамических элементов с низким ( холодным) сопротивлением и высоким ( горячим) сопротивлением — являйся весьма широким. Они применяются в системах теплового контроля и в измерительной технике. Их, например, используют в устройствах предохранения о г тепловых и токовых перегрузок, в пусковых системах двигателей и других устройств, а также для авторегулировки в системах управления. [52]

При создании позисторов иногда используют эффект уменьшения подвижности носителей заряда с ростом температуры в результате их рассеяния на ионах примесей и фононах. В этом случае исходным материалом служат монокристаллы германия, кремния и других полупроводниковых материалов. Так, позисторы, изготовленные из монокристаллического кремния с малой концентрацией примесей ( 1021 — 1023 м — 3), могут иметь температурный коэффициент сопротивления ( 0 7 — 1) 10 — 2 град 1 с положительным знаком при температурах от комнатной и до нескольких сотен градусов Цельсия. [53]

Основные параметры позисторов , выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в табл. 8.4. Величины сопротивлений позисторов при 20 С строго не нормализованы и могут принимать любые значения в пределах, приведенных в таблице. [54]

Для получения позисторов с плавным увеличением р используют твердые растворы с размытым фазовым переходом: ВаТЮ3 — BaSnO3, ВаТЮ3 — BaZrOg и др., а также тройные [ например, ( Ва, Sr) ( Ti, Sn) O3 ] и четверные твердые растворы. [56]

Конструктивно элементы позистора выполнены в виде дисков ( рис. 4.38), помещенных в пластмассовый корпус. Выводы позистора имеют наименьшую площадь соприкосновения с дисками так, чтобы отвод тепла от него был минимальным. На корпусе позистора имеется метка обозначения управляемого резистора. Ом обоих элементов), а в горячем состоянии увеличивается более чем в 100 раз. Так как общее сопротивление катушек LI, L2 ( примерно 30 Ом) значительно меньше сопротивления резистора R16 ( 270 Ом), то практически весь ток протекает через эти катушки. Дальнейшее поддержание управляемого элемента R14 — 2 в горячем состоянии осуществляется за счет его подогрева со стороны нагружаемого элемента. [58]

Основными характеристиками позистора являются температурная и вольт-амперная. Сочетание позисторов с линейными резисторами позволяет срезать нижнюю или верхнюю часть характеристики в зависимости от способа их соединения. Такой прием рекомендуется при использовании позисторов в цепях термокомпенсации. [59]

Резистор (сопротивление)

Резистор – пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования тока в напряжение и напряжения в ток, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др.

Основные характеристики и параметры резисторов:

  1. номинальное сопротивление;
  2. предельная рассеиваемая мощность;
  3. температурный коэффициент сопротивления;
  4. допустимое отклонение сопротивления от номинального значения;
  5. предельное рабочее напряжение;
  6. избыточный шум;
  7. паразитная емкость;
  8. паразитная индуктивность.

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются, и их общее сопротивление будет больше наибольшего из сопротивлений.

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратные сопротивлению. Как при параллельном так и при последовательном соединении резисторов, итоговая мощность будет равна сумме мощностей соединяемых резисторов.

Смешаное сопротивление можно подсчитать, если цепь разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее сопротивление.

По характеру изменения сопротивления быват:

  1. постоянные резисторы;
  2. переменные регулировочные резисторы;
  3. переменные подстроечные резисторы.

Технология изготовления

  1. Проволочные резисторы. Наматываются из проволоки с высоким удельным сопротивлением на какой-либо каркас. Обычно имеют значительную паразитную индуктивность. Для снижения паразитной индуктивности почти всегда выполняются с бифилярной намоткой. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода. Иные типы резисторов называются непроволчными резисторами.
  2. Металлоплёночные и композитные резисторы. Резистивный элемент представляет собой тонкую плёнку металлического сплава или композитного материала с высоким удельным сопротивлением, низким коэффициентом термического сопротивления, обычно нанесённую на цилиндрический керамический сердечник. Концы сердечника снабжены напрессованными металлическими колпачками с проволочными выводами для монтажа. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке исполняется винтовая канавка для формирования спиральной конфигурации проводящего слоя.
  3. Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента.
  4. Угольные резисторы. Изготавливаются в виде плёночных и объёмных. Плёнки или резистивные тела представляют собой смеси графита с органическими или неорганическими веществами.
  5. Интегральный резистор. Резистивный элемент – слаболегированный полупроводник, формируемый в кристалле микросхемы в диде обычно зигзаобразного канала, изолированного от других цепей микросхемы p-n переходом. Такие резисторы имеют большую нелинейность вольт-амперной характеристики.

Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Значение возможного разброса определяется точностью резистора. Выпускают резисторы с точностью 20%, 10%, 5%, и т.д. вплоть до 0,01%. Номиналы резисторов не произвольны: их значения выбираются из специальных номинальных рядов, наиболее часто из номинальных рядов E6 (20%), E12 (10%) или E24 (для резисторов с точностью до 5%), для более точных резисторов используются более точные ряды (например E48).

Согласно ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80 советской радиотехнической промышленностью выпускались резисторы следующих номиналов мощностей, в Ваттах, Вт.: 0.01, 0.025, 0.05, 0.062, 0.125, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 500.

Маркировка резисторов

Резисторы, в особенности малой мощности — мелкие детали, резистор мощностью 0,125 Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой трудно, поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом). Кроме того, любой номинал отображается максимум тремя символами. Например 4K7 обозначает резистор, сопротивлением 4,7 кОм, 1R0 — 1 Ом, М12 – 120кОм (0,12МОм) и т.д. Однако в таком виде наносить номиналы на маленькие резисторы сложно, и для них применяют маркировку цветными полосами.

Для резисторов с точностью 20% используют маркировку с тремя полосками, для резисторов с точностью 10% и 5% маркировку с четырьмя полосками, для более точных резисторов с пятью или шестью полосками. Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель, то есть степень десятки, которая умножается на число, состоящее из двух цифр, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы).

Следует отметить, что иногда встречаются резисторы с 5 полосами, но стандартной (5% или 10%) точностью. В этом случае первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент.

Цветовая кодировка резисторов

Допустим, на резисторе имеются четыре полосы: коричневая, чёрная, красная и золотая. Первые две полоски дают 1 0, третья 100, четвёртая даёт точность 5%, итого резистор сопротивлением 10·100 Ом = 1 кОм, с точностью ±5 %.

Запомнить цветную кодировку резисторов нетрудно: после чёрной 0 и коричневой 1 идёт последовательность цветов радуги. Так как маркировка была придумана в англоязычных странах, голубой и синий цвета не различаются. Также для облегчения запоминания можно воспользоваться мнемоническим правилом: «Часто Каждый Красный Охотник Желает Знать Сколько Фазанов Село в Болоте».

Поскольку резистор симметричная деталь, может возникнуть вопрос: «Начиная с какой стороны читать полоски?» Для четырёхполосной маркировки обычных резисторов с точностью 5% и 10% вопрос решается просто: золотая или серебряная полоска всегда стоит в конце. Для трёхполосочного кода первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя. Для других вариантов важно, чтобы получалось значение сопротивления из номинального ряда, если не получается, нужно читать наоборот. (Для резисторов МЛТ-0,125 производства СССР с 4 полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю; обычно она находится на металлическом стаканчике вывода, а остальные три — на более узком керамическом теле резистора). В резисторах Panasonic с пятью полосами, резистор располагается так, чтобы отдельно стоящая полоска была справа, при этом первые 2 полоски – определяют первые два знака, третья полоса – степень множителя, четвертая полоса – допуск, пятая полоса – область применения резистора. Особый случай использования цветовой маркировки резисторов — перемычки нулевого сопротивления. Они обозначаются одной чёрной (0) полоской по центру. (Использование таких резисторо-подобных перемычек вместо дешёвых кусков проволоки объясняется желанием производителей сократить расходы на перенастройку сборочных автоматов).

Параметры транзисторов — подробный анализ функций полупроводника

Транзистор — это электронное устройство, выполняющее функции полупроводника и имеющее не менее двух p-n переходов и не менее трёх выводов. Его основное предназначение — генерировать и преобразовывать электрические колебания.

Параметры транзисторов как основа для классификации

В основном транзисторы классифицируются по:

  1. Мощностным показаниям:
  • Имеющие малую мощность;
  • Имеющие среднюю мощность;
  • Имеющие большую мощность.
  1. Частотным показаниям:
  • Имеющие низкую частоту;
  • Имеющие среднюю частоту;
  • Имеющие высокую частоту;
  • Имеющие сверхвысокую частоту.
  1. Использованному при изготовлении полупроводнику:
  • Германиевые;
  • Кремниевые.

Кроме выше обозначенных общих, существуют параметры транзисторов зависящие от того, к какому из двух основных типов относится отдельно взятая модель: полевому или биполярному. Приведённые разновидности отличаются тем, что в одной из них (биполярной) за транспортировку заряда отвечают как электроны, так и дырки, а в другой (полевой) — либо одно, либо другое. Данные параметры транзисторов определяют и сферу применения того или иного устройства. Цифровая техника в основном держится на применении полевых моделей, а аналоговая — биполярных.

Биполярный транзистор. Устройство и параметры.

Конструкция биполярного транзистора включает в себя:

Согласно типу электронной проводимости каждой из этих трёх составляющих образуется два подкласса биполярных транзисторов:

При этом основные рабочие параметры транзисторов этих подклассов отличаться не будут.

Прежде чем приступать к рассмотрению характеристик биполярных моделей, необходимо уточнить некоторые особенности их устройства. Ввиду того, что размер эммитер-базы и коллектор-базы не совпадают, менять их позиции просто перенастроив полярность подключений, не выйдет. Это позволяет отнести биполярный транзистор к числу асимметричных приборов. Работает он по вентильному принципу, когда управляющий ток малой силы на ЭБ (канал эммитер-база) влияет на течение тока большой силы на ЭК (канал эммитер-коллектор), и слабые изменения в показаниях первого вызывают значимые изменения в показаниях второго. Если рассматривать параметры транзисторов данного типа, то выявится ряд значимых показателей:

  1. Сила коллекторного тока (Iко) при отсутствии сбоев и поломок превышает базовую силу тока (Iбаз) в определённое число раз. Это число не случайно. Оно является показательным параметром, носит название коэффициента усиления по току и кодируется как h21. Выяснить значение данного параметра возможно, если во время работы транзистора нагрузка на коллектор будет отсутствовать, а напряжение по направлению КЭ будет постоянным. В таких условиях отношение Iко/Iбаз даст нужный показатель. Он может составлять десятки или сотни единиц. Однако, это в теории. На практике закономерное уменьшение Iко снижает значение коэффициента.
  2. Адекватно оценить параметры транзисторов без показаний по входному сопротивлению невозможно. Вычислить его достаточно просто — это результат отношения Uб.э. (напряжение по каналу база-эммитер) к Iбаз (значение базового управляющего тока). Значение выходного сопротивления обратно пропорционально Iбаз и прямо пропорциональна h21.
  3. Следующий значимый параметр — коэффициент усиления по напряжению. Он вычисляется через отношение амплитудного, либо действующего показателя выходного напряжения и аналогичного входного (по каналу база-эммитер). Ввиду большой разницы U входного и выходного, значение коэффициента может равняться десяткам тысяч. Регулируя работу транзистора, необходимо помнить, что управляющие базовые сигналы различаются между собой по данному параметру.
  4. Частотная характеристика. Она демонстрирует возможности транзистора к усилению сигнала, имеющего частоту близкую к граничной. Данный параметр важен потому, что с ростом входной частотности значение коэффициента усиления, напротив, падает. Это спровоцировано физической неспособностью транзистора к своевременному реагированию на перемену силы входящего сигнала и, соответственно, невозможностью его усилить. Подобная картина как раз соответствует достижению граничной частоты.

Кроме того, параметры транзисторов данного типа учитывают показания:

  • Обратного тока по каналу коллектор — эмиттер;
  • Времени включения;
  • Максимально допустимого значения I.

Полевой транзистор. Устройство и параметры.

Схема такого транзистора, аналогично биполярному, подразумевает наличие трёх электродов:

Транзистор данного типа примечателен тем, что:

  1. Сила тока входного электрода (затвора) весьма невелика. Это сказывается на возникновении высокого входного сопротивления для каждого каскада, что способствует устранению взаимовлияния схемных каскадов друг на друга.
  2. Имеющаяся «шумность» такого транзистора весьма низка. Это даёт возможность применять данные устройства в конструкциях усилителей звуковых частот высокого класса для первого каскада.

Чтобы полноценно использовать все имеющиеся возможности, необходимо знать основные параметры транзисторов полевого типа:

Относится к числу наиболее значимых характеристик полевого транзистора. Если напряжение затвора уравнивается с напряжением отсечки, то это приводит к перекрытию канала полевого транзистора, а значит Iст (ток стока) в конце концов сравняется с нулевым значением.

Узнать точное значение Uотс — достаточно трудная задача, поскольку сила задействованных токов (Iст) весьма мала и изменяется под действием изоляционного сопротивления. Если описываются параметры транзисторов полевого типа, то обязательно обозначаются показания Iст, при которых производились замеры Uотс.

  1. Крутизна проходной характеристики (S).

Ввиду незначительности Iвх, управление Iвых регулируется при помощи входного напряжения. Именно поэтому определение параметров транзисторов полевого типа как усилителей через крутизну проходной характеристики весьма актуально. Максимальная крутизна (Smax.) возможна при Uз.и. достигшем нулевого значения. Обычно S полевого транзистора на пару порядков ниже, чем у биполярного.

Крутизна характеристики относится к числу частотно- независимых параметров. Это говорит о том, что на скорость действия электронной схемы, включающей в себя полевые транзисторы, ограничивают лишь паразитирующие схемные параметры транзисторов.

Пробой обычно обусловлен лавинными процессами на отрезке схемы затвор-канал. Зона пробоя расположена ближе к стоковому концу. Если объём рассеиваемой мощности не превосходит допустимого, то, при нормализации рабочего режима, полноценная эксплуатация транзистора вновь становится возможной.

  1. Взаимозависимость между сопротивлением канала и значением сопротивления на затворе.

Показания по сопротивлению для канала полевого транзистора (rk0) выявляются при напряжении по каналу затвор-исток имеющем нулевое значение. При повышении уровня обратного напряжения затвора, происходит нелинейное увеличение уровня сопротивления канала. Чтобы приблизительно рассчитать rk0, необходимо вычислить отношение единицы к Smax.

Помимо этого принимаются во внимание следующие параметры транзисторов данного типа:

  • Значение максимального тока стока (Iст.max.);
  • Показания по напряжению по каналам: затвор-сток, сток-исток и затвор-исток;
  • Объём ёмкости: входной, проходной и выходной.

Параметры транзисторов и их связь с системой обозначений

Согласно классической (отчасти устаревшей) системе обозначений, кодировка транзистора включает в себя букву «П» и числовой компонент.

[google_font font=»Open Sans» size=»25″ weight=»400″ italic=»0″ letter_spacing=»» color=»#626262″ subset=»»]Кодировка позволяет выявить на какой каскад радиоэлектронного прибора рассчитана та или иная модель транзистора. В тех случаях, когда вместо одной «П» написано «МП», можно судить о том, что корпус элемента выполнен методом холодной сварки.[/google_font]

Что касается чисел, то они шифрую следующую информацию:

  • Для низкочастотных транзисторов (до 5 МГц):
    • 1 — 100 — использован германий, мощность не превышает 0,25 ватт;
    • 101 — 200 — использован кремний, мощность не превышает 0,25 ватт;
    • 201 — 300 — использован германий, мощность больше 0,25 ватт;
    • 301 — 400 — использован кремний, мощность больше 0,25 ватт.
  • Для высокочастотных транзисторов (более 5МГц):
    • 401 — 500 — использован германий, мощность не превышает 0,25 ватт;
    • 501- 600 — использован кремний, мощность не превышает 0,25 ватт;
    • 601 — 700 — использован германий, мощность больше 0,25 ватт;
    • 701 — 800 — использован кремний, мощность больше 0,25 ватт.

Обновлённая система кодировки включает в себя 5 частей и позволяет более полно отображать параметры транзисторов:

1-я часть кодирует полупроводниковый материал, использованный при изготовлении транзисторов, и схема шифрования здесь аналогична диодной;

2-я часть отвечает за обозначение типа транзистора: биполярный (Т) или полевой (П);

3-я часть — это число, демонстрирующее функциональность транзистора в отношении частотных свойств и значения допускаемого объёма рассеивания мощности;

4-я часть — это число двузначного формата до 99, демонстрирующее порядковый номер модели в ряду аналогичных разработок;

5-я часть — одна из литер алфавита, позволяет определить технологическую группу элемента.

Каждый электрик должен знать:  Прокладка электрических кабелей внутри зданий, а также в туннелях и блоках
Добавить комментарий