Электрическое сопротивление конденсатора

,

 

 

, где X_С – сопротивление, Ом; ¦ - частота, Гц; C – емкость, Ф.

 

Индуктивности

Катушки индуктивности позволяют запасать электрическую энергию в магнитном поле. Типичными областями их применения являются сглаживающие фильтры и различные селективные цепи. Электрические характеристики катушек индуктивности определяются их конструкцией, свойствами материала магнитопровода, числом витков обмотки.

Основные факторы при выборе катушек индуктивности:

а) требуемое значение индуктивности (Гн, мГн, мкГн, нГн);

б) максимальный ток катушки;

в) точность выполнения индуктивности;

г) активное сопротивление проводов обмотки;

д) добротность катушки.

Электрическое сопротивление катушки индуктивности определяется как отношение действующих значений напряжения и тока. Оно прямо пропорционально индуктивности и частоте изменения тока и измеряется в омах (Ом).

 

X_L = U_L/I_L = 2p¦L,

где X_L – сопротивление, Ом; ¦ - частота, Гц; L – индуктивность, Гн.

 

 

Трансформаторы

Трансформаторы дают возможность передавать энергию из одной части схемы в другую, непосредственно не связанную с первой. Отношение вторичного и первичного напряжений определяется коэффициентом трансформации, который может быть как больше единицы (повышающий трансформатор), так и меньше единицы (понижающий трансформатор)

 

Электрические характеристики трансформатора.

а) допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток;

б) максимальная мощность, ВА;

в) диапазон рабочих частот.

Основные соотношения в трансформаторе.

Для низкочастотных трансформаторов, имеющих сердечник из сальных пластин справедливы следующие соотношения:

; ;

где и – число витков соответственно первичной и вторичной обмоток; и – первичное и вторичное напряжения; , – первичный и вторичный токи.

Расчетная мощность трансформатора.

Мощность, потребляемая трансформатором из питающей сети, может быть определена умножением коэффициента 1,1 на сумму мощностей, потребляемых всеми нагрузками.

. Тогда первичная (входная) мощность .

 

Диоды

Принцип работы диода

Основой современных полупроводниковых приборов является кремний или германий. Чтобы полупроводниковый элемент был пригоден для создания электронного устройства, в него необходимо добавить примесь. Существует два типа полупроводников c примесями: n–типа и p–типа. Для получения полупроводника n–типа в него добавляют донорную примесь (например, мышьяк, сурьма), которая обеспечивает появление в межатомном пространстве свободных электронов, а в кристаллической решетке появляется такое же количество неподвижных положительных ионов донора. Для получения полупроводника р–типа в него добавляют акцепторную примесь (например, индий, галлий), которая обеспечивает появление в межатомном пространстве свободных дырок, а в кристаллической решетке появляется такое же количество неподвижных отрицательных ионов акцептора. Дырка – это место в кристаллической решетке полупроводника, где недостает электрона. Положительный ион – это атом, потерявший электрон, а отрицательный ион – это атом, получивший электрон. В твердых телах атомы неподвижны, т.к. закреплены в узлах кристаллической решетки.

В полупроводниках n–типа ток переносят отрицательно заряженные частицы – электроны, а в полупроводниках p–типа – положительно заряженные частицы – дырки. Перемещение дырок – это перемещение мест с отсутствующими электронами в результате движения электронов.

Основой полупроводникового диода является двухслойная структура, созданная на основе кристалла полупроводника, имеющего две области. В одну область кристалла вводится донорная примесь (n- область), а в другую – акцепторная (p- область). Структура полупроводникового диода имеет вид, показанный на рис.1.

 

Рис. 1. Структура полупроводникового диода

 

Граница раздела двух областей с различной проводимостью называется. p-n переходом. Из-за встречной диффузии через p-n переход дырок (из р- в n- область) и электронов (из n- в р- область) в тонком слое вблизи p-n перехода происходит рекомбинация (взаимная компенсация) дырок и электронов (дырки заполняются электронами). В результате между р- и n- областями образуется так называемый обедненный слой, который имеет очень мало свободных носителей заряда. Как только электроны покидают n- область, в ней начинает действовать суммарный заряд лишних положительных ионов, который будет тянуть свободные электроны обратно и препятствовать их движению в сторону р-n перехода. Точно также, когда дырки покидают p- область, в ней начинает действовать суммарный заряд лишних отрицательных ионов, который будет тянуть свободные дырки обратно и препятствовать их движению в сторону р-n перехода. Заряды неподвижных ионов примесей оказываются не скомпенсированы и создадут по обе стороны p-n перехода область объемного заряда – рис.1. Этот объемный заряд образует потенциальный барьер. Энергия носителей зарядов оказывается недостаточной, чтобы преодолеть этот барьер, поэтому их диффузия прекращается.

Если к полупроводниковому диоду приложить внешнее напряжение так, чтобы его положительный потенциал присоединен к p-слою, то дырки и электроны будут как бы отталкиваются источником внешнего напряжения в сторону р-n перехода. Потенциальный барьер уменьшается, переход основных носителей зарядов через границу (электронов из n-слоя и дырок из p-слоя) и их взаимная компенсация возрастают, следовательно, через диод будет протекать ток. Источник будет поставлять в n-слой новые электроны, а в p-слое создавать новые дырки.

При обратном знаке напряжения электроны притягиваются к положительному потенциалу источника, а дырки. к отрицательному, потенциальный барьер в области p-n перехода увеличивается, переход зарядов через границу почти прекращается, ток через диод очень мал. Этот ток обусловлен тепловым разрушением ковалентных связей в обоих слоях и образованием пар электрон-дырка. Неосновные носители (электроны в p-слое и дырки в n-слое) имеют такой знак заряда, который способствует их прохождению через переход.

Полупроводниковый диод – это своеобразный конденсатор: области n и p можно рассматривать как обкладки конденсатора, а p-n переход – как изолятор между обкладками. Различают диффузионную (при прямом приложенном напряжении) и барьерную (при обратном напряжении) емкости диода. Емкость полупроводникового диода – это бесплатное приложение к его основному свойству – к односторонней проводимости. Во многих случаях это свойство является вредным, т.к. ухудшает работу диода на высоких частотах, в импульсных режимах и обуславливает его инерционность.

Изображение диода на электрической схеме показано на рис. 2. Вывод p-слоя называется анодом (А). Вывод n-слоя называется катодом (К).

 

Рис. 2. Изображение диода на электрической схеме

 

Включение диода в простейшую электрическую цепь показано на рис. 3, 4. На рис.3 диод является проводником, поэтому в цепи должен быть элемент, ограничивающий ток. Таким элементом является резистор Rн. Ток через него равен: . , поэтому I=U/Rн; U_Rн=IRн=U.

 

Рис. 3 Рис. 4

Включение диода в простейшую электрическую цепь

 

При обратном включении диода через него протекает незначительный обратный ток. Для диодов на малые токи обратный ток может составлять десятки нА, у больших диодов - десятки mА. Схема при обратном включении диода представлена на рис. 4. Для нее , , т.к. , поэтому .

Часто диод включен в схему, где приложенное напряжение является переменным. Виды этих напряжений:

1. Синусоидальное, показано на рис. 5.

2. Прямоугольное, показано на рис.6

3. Треугольное.

4. Экспоненциальное.

Рис. 5. Синусоидальное напряжение Рис. 6. Прямоугольное напряжение

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: