المقاومات والمكثفات

معلومات نظرية مختصرة

المقاومات

تعد المقاومات من أكثر الأجزاء شيوعًا في المعدات الإلكترونية. تمثل حصتها من 20 إلى 50٪، أي ما يصل إلى نصف إجمالي عدد مكونات الراديو في الجهاز. يعتمد مبدأ تشغيل المقاومات على استخدام خاصية المواد لمقاومة التيار المتدفق. تتميز المقاومات بالمعلمات الرئيسية التالية:

قيمة المقاومة الاسمية. تقاس بالأوم (أوم)، كيلو أوم (ك أوم)، ميجا أوم (MOhm). ,

يشار إلى قيم المقاومة الاسمية على جسم المقاوم. تتوافق قيمة المقاومة الاسمية مع القيمة من سلسلة المقاومة القياسية الواردة في الملحق 1.

تسامحالمقاومة الفعلية للمقاومة من قيمتها الاسمية. يتم قياس هذا الانحراف كنسبة مئوية، ويتم تطبيعه وتحديده حسب فئة الدقة. يتم استخدام ثلاث فئات من الدقة على نطاق واسع: I - السماح بانحراف المقاومة عن القيمة الاسمية بنسبة ± 5%، II - بنسبة ±10%، III - بنسبة ±20%. في المعدات الإلكترونية الحديثة، غالبًا ما تستخدم المقاومات ذات دقة المقاومة المتزايدة، ويتم إنتاجها بتفاوتات (٪): ±2؛ ±1; ± 0.5؛ ±0.2; ±0.1; ±0.05؛ ± 0.02؛ ±0.01، الخ.

قيمة الطاقة الاسميةتبديد المقاوم Rnom. يتم قياس هذه المعلمة بالواط (W). هذه هي أعلى قوة للتيار المباشر أو المتناوب، والتي، عند التدفق عبر المقاوم، يمكن أن تعمل لفترة طويلة دون ضرر. ترتبط القدرة Pnom والتيار I الذي يتدفق عبر المقاوم وانخفاض الجهد U عبر المقاوم ومقاومته R بالعلاقة: P=UI U=IR. تستخدم معظم أجهزة REA مقاومات ذات معدل تبديد طاقة يتراوح من 0.125 إلى 2 واط.

معامل درجة حرارة المقاومة (TCR) للمقاوم. يميز التغير النسبي في مقاومة المقاوم عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة بمقدار 1 درجة مئوية ويتم التعبير عنه كنسبة مئوية. في المقاومات، TCR غير مهم ويبلغ متوسطه أعشارًا - وحدات النسبة المئوية.

القوة الدافعة الكهربائية (EMF) للضوضاء الذاتية. ينشأ ضجيج المقاوم بسبب الحركة غير المنتظمة لبعض الإلكترونات عند تطبيق الجهد عليها. يتم قياس المجالات الكهرومغناطيسية للضوضاء الذاتية (Esh) بالميكروفولت لكل فولت من الجهد المطبق (μV/V). هذه القيمة للمقاومات أيضًا غير مهمة وتصل إلى وحدات ميكروفولت لكل فولت.

الحث الذاتي والسعة للمقاومات. يتم تحديدها من خلال الأبعاد الإجمالية والتصميم وتؤثر على نطاق تردد استخدام المقاومات.

تُستخدم المقاومات للحد من التيار في الدوائر، ولإنشاء قطرات الجهد اللازمة في أقسام معينة من الدوائر، ولإجراء تعديلات مختلفة (الحجم، والجرس، وما إلى ذلك) وفي العديد من الحالات الأخرى.

التعيين الرسومي للمقاومات ومخطط الاتصال

وفقًا لـ GOST 2.728-74، فإن UGO لمقاوم سلكي ثابت له الشكل التالي:

أرز. 1. المقاوم السلكي UGO

هناك نوعان رئيسيان من دوائر توصيل المقاومات - التوصيل المتسلسل للمقاومات والتوصيل المتوازي.

عندما يتم توصيل المقاومات على التوالي، فإن المقاومة المكافئة لها ستكون مساوية لمجموع كل المقاومات الفردية

عند توصيل المقاومات على التوازي، يمكن حساب المقاومة المكافئة لها باستخدام الصيغة

.

المكثفات

المكثف الكهربائي هو جهاز مصمم لتخزين الشحنات الكهربائية.

يعتمد مبدأ تشغيل المكثف على تراكم الشحنة الكهربائية بين موصلين متقاربين. وتسمى هذه الموصلات أيضًا بالصفائح. اعتمادًا على نوع العازل الذي يفصل بين الألواح، هناك أنواع مختلفة من المكثفات.

تشمل المعلمات الرئيسية للمكثف ما يلي:

القدرة الكهربائية المقدرة- قدرة المكثف على تجميع الشحنات الكهربائية على ألواحه تحت تأثير المجال الكهربائي. تتم الإشارة إلى السعة المقدرة على المكثف أو في الوثائق المرفقة ويتم تحديدها وفقًا للسلسلة المثبتة. يتم قياسها بالفاراد [F]، لكن 1F هي قيمة كبيرة إلى حد ما، لذلك يتم استخدام قيمة المكثفات التقليدية مع البادئات nano- (10 –9)، micro- (10 –6)، mili- (10 –3) ).

تسامحالسعة الفعلية للمكثف من قيمتها الاسمية. يتم قياس هذا الانحراف كنسبة مئوية، ويتم تطبيعه وتحديده حسب فئة الدقة.

معامل درجة حرارة السعة (TKE)- التغير النسبي في سعة المكثف تحت تأثير درجة الحرارة. تحت تأثير درجة الحرارة، تتغير أبعاد صفائح المكثف الهندسية، والمسافة بينها وقيمة ثابت العزل الكهربائي، وبالتالي تتغير قيمة سعة المكثف أيضًا. بالنسبة لجميع المكثفات، يكون هذا الاعتماد غير خطي، ومع ذلك، اعتمادًا على نوع العازل الكهربائي، بالنسبة للبعض يقترب من الخطي.

الجهد المقنن U- القيمة القصوى المسموح بها للجهد المباشر (أو مجموع المكون الثابت وسعة المكون المتناوب) التي يمكن للمكثف أن يعمل بها طوال فترة الخدمة المضمونة بأكملها في درجة الحرارة العادية.

التعيين الرسومي للمكثفات ومخططات الاتصال

وفقًا لـ GOST 2.728-74، يتم تحديد المكثفات في مخططات الدوائر الكهربائية:

أرز. 2. مكثف UGO

هناك نوعان رئيسيان من دوائر المكثفات - متتالية ومتوازية.

عندما يتم توصيل المكثفات على التوازي، يتم إضافة سعتها وفقًا للصيغة

.

عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي، يمكن حساب قدرتها المكافئة باستخدام الصيغة

.

وضع علامات على المقاومات والمكثفات

علامات المقاوم

وفقًا لـ GOST 28883-90 – المقاومات المنتجة صناعيًا، يتم استخدام أنظمة وضع العلامات التالية:

الرسالة كاملة

تتم الإشارة إلى المعلمات والخصائص المضمنة في الرمز الكامل للمقاوم بالتسلسل التالي: تبديد الطاقة المقدرة، والمقاومة الاسمية وتعيين الحروف لوحدة القياس، وانحراف المقاومة المسموح به بالنسبة المئوية (٪)، والخصائص الوظيفية، وتعيين النهاية من العمود وطول الجزء البارز من العمود.

مثال على رمز كامل لمقاوم دائم غير سلكي برقم التسجيل 4، قدرة التبديد المقدرة 0.5 وات، المقاومة الاسمية 10 كيلو أوم، مع تفاوت ±1%، مجموعة مستوى الضوضاء A، مجموعة TKS - B، جميع الإصدارات المناخية ب.

Р1-4‑0.5‑10kOhm±1% А-B-В ОзО.467.157 TU

اختصارات الحروف

نظرًا لحقيقة أن الرمز الكامل يشغل مساحة كبيرة على جسم المقاوم، فإن استخدامه ليس ممكنًا ومريحًا دائمًا، لذلك تم تقديم رمز حرف مختصر، والذي يتضمن تعيين المقاومة الاسمية والانحراف المسموح به. يشار إلى المقاومة الاسمية كرمز. يتكون التعيين المشفر للمقاومة الاسمية من ثلاثة أو أربعة أحرف، بما في ذلك رقمين أو ثلاثة أرقام وحرف من الأبجدية اللاتينية. يشير حرف الكود من الأبجدية الروسية أو اللاتينية إلى المضاعف الذي يتكون منه المقاومة ويحدد موضع العلامة العشرية. تشير الحروف R، K، M، G، T إلى العوامل 1، 10 3، 10 6، 10 9، 10 12، على التوالي. أمثلة على التسميات المشفرة للمقاومة الاسمية هي كما يلي: 215 أوم - 215R، 150 كيلو أوم - 150 كيلو، 2.2 موهم - 2M2،6.8 GOhm - 6G8،1 TOm - 1T0 يتكون التعيين المشفر للانحراف المسموح به من الحرف المقابل للانحراف في ٪. ويرد معنى الحروف الترميزية في الملحق 2.

بالإضافة إلى الترميز الموصوف أعلاه، تستخدم المقاومات المنتجة تجاريًا الترميز اللوني.

علامات المكثفات

إن وضع العلامات على المكثف بالأحرف القصيرة يتبع قواعد مماثلة مثل وضع علامات على المقاومات. يتم التعبير عن السعة المقدرة للمكثف باستخدام 3-4 أرقام ورمز مضاعف. من المعتاد استخدام الحروف التالية p، n، μ، m، المقابلة لمضاعفات بيكو، نانو، مايكرو، ملي فاراد.

مثال على وضع علامة على المكثف: p10 – 0.1pF؛ 1μ5 – 1.5μF.

الثنائيات أشباه الموصلات:

بطالة من الصمام الثنائي المعدل

مقارنة خصائص الصمام الثنائي الحقيقي مع خصائص الوصلة pn المثالية.

من المعروف أن خاصية الجهد الحالي الثابت لصمام ثنائي أشباه الموصلات المثالي يتم وصفها بالتعبير:

,

أين أنا- تيار الصمام الثنائي؛ ش- الجهد المطبق عليه؛ يكون- تيار التشبع الذي تحدده معلمات الوصلة p-n؛ كيلو طن/س- الإمكانات الحرارية ( كيلو طن/س=0.0259 فولت عند T=300K).

يتم عرض نوع الخاصية الموصوفة في هذا التعبير في الشكل. 3.

أرز. 3. خصائص الجهد الحالي لتقاطع p-n المثالي.

عند تصوير خصائص الجهد الحالي، يتم اختيار المقياس على طول محاور الفولتية الأمامية والخلفية بشكل مختلف، لأن هذه القيم تختلف حسب أوامر الحجم. تعطي المقاييس المختلفة انطباعًا بوجود شبك في الخاصية عند نقطة الصفر، ولكن في الواقع تكون خاصية الجهد الحالي سلسة بشكل تفاضلي. في الفرع المباشر للخاصية، يكون اعتماد التيار على الجهد أسيًا، وبعد مرور الجهد عبر قيمة العتبة شيؤدي التغيير الإضافي في الجهد بمقدار أعشار فولت إلى حدوث تغيير كبير في التيار عبر الصمام الثنائي.

المعلمة الوحيدة لخاصية الجهد الحالي المرتبطة بالمعلمات الفيزيائية والتصميمية والأبعاد الهندسية للمنطقة النشطة للصمام الثنائي هي تيار التشبع يكون.

أين س- شحنة الإلكترون؛ ن i هو التركيز الجوهري لحاملات الشحنة في أشباه الموصلات؛ نديسيبل و ل pb - معامل الانتشار وطول انتشار ناقلات الأقلية فيه؛ دبليوب – سمك القاعدة. F- منطقة تقاطع p-n.

تختلف خاصية الجهد الحالي للديود الحقيقي عن خصائص الوصلة pn المثالية لعدد من الأسباب:

إعادة التركيب وتوليد الثقوب والإلكترونات في انتقال SCR

انخفاض الجهد عبر مقاومة الحجم الأساسي

· ظهور تأثيرات حقن عالية المستوى عند التيارات العالية

· وجود تيارات تسرب من خلال الوصلة p-n

· بداية الانهيار على الفرع العكسي لخاصية التيار-الجهد

المنشطات ذات القاعدة غير المنتظمة

· تسخين الوصلة p-n بالطاقة المتحررة

تؤدي التأثيرات المذكورة إلى حقيقة أن خاصية الجهد الحالي للصمام الثنائي موصوفة بشكل نوعي فقط.

يتكون الفرع العكسي لخاصية الجهد الحالي من مجموع ثلاثة مكونات:

تيار التشبع يكون، تيار التوليد الحراري في SCR للوصلة p-n أنا زوتيار التسرب أنا خارج. تختلف النسبة بين هذه المكونات بالنسبة للثنائيات المصنوعة من مواد شبه موصلة مختلفة

يتم وصف تيار التوليد الحراري في تقاطع pn بالصيغة

أين δ - عرض تقاطع p-n؛ τ ن- العمر الفعال، الذي يميز معدل توليد أزواج ثقب الإلكترون في SCR أثناء التحول. يعتمد التيار على الجهد العكسي المطبق من خلال الاعتماد δ (ش).

يحدث تسرب التيار عن طريق قنوات موصلة داخل الوصلة pn وعلى سطح البلورة. يعتمد ذلك على مساحة ومحيط الوصلة وعدد من العوامل الأخرى وله اعتماد خطي تقريبًا على الجهد العكسي.

يحتفظ الفرع الأمامي لخاصية الجهد الحالي للديود الحقيقي بالاعتماد الأسي للتيار على الجهد، لذلك يمكن وصفه بعبارات مثل:

أين أنا 0و م- المعلمات المميزة التي يمكن أن تتغير في أقسام مختلفة من خاصية الجهد الحالي.

مقارنة خصائص الثنائيات من مختلف
مواد

الثنائيات التي تمت دراستها في هذا العمل مصنوعة من مواد شبه موصلة مختلفة، ولكن لها نفس المعلمات الفيزيائية والهيكلية تقريبًا. يرجع الاختلاف في خصائصها إلى اختلاف المعلمات:

عرض فجوة الحزمة

تنقل حامل الشحنة

· عمر حاملات الشحن، وما إلى ذلك.

الفرق في قيم فجوة النطاق له التأثير الأكبر على الفرق في المعلمات ه ز. إنه يحدد التركيز الجوهري لحاملات الشحنة ن طوالذي يتم تضمينه في التعبير عن المعلمات المميزة للجهد الحالي.

قيمة فجوة الحزمة ه زو ن طوترد في الملحق 3.

إن تيارات التشبع لجميع الثنائيات، باستثناء الجرمانيوم، صغيرة جدًا وتصل إلى نانومترات، وبالتالي فإن المكون الرئيسي للتيار العكسي لهذه الثنائيات هو تيار التسرب. الفرق الرئيسي بين الفروع المباشرة لخصائص الجهد الحالي للثنائيات المختلفة هو القيمة المختلفة لتيار التشبع. ويبين الملحق 3 القيم يو بي آرتم الحصول عليها نظريًا بالنسبة للثنائيات الحقيقية، وقد تختلف لعدد من الأسباب، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض مقاومة الحجم للقاعدة.

إجراءات أداء العمل

لدراسة خصائص الجهد الحالي للديود الحقيقي، يحتاج الطلاب إلى تجميع دائرة تجريبية

أرز. 4. التصميم التجريبي

يمكن استخدام راسم الذبذبات الرقمي أو المقاييس الرقمية المتعددة كمقياس ميليامتر وفولتميتر. المصدر هو مصدر جهد يتم التحكم فيه على مقعد التدريب NI ELVIS. من أجل ضمان التشغيل دون انقطاع لمولد الحامل، من الضروري تضمين مقاومة محدودة R في الدائرة، والتي يحتاج الطلاب إلى حساب قيمتها باستخدام معلمات الحامل.

بعد تجميع الدائرة والتحقق منها مع المعلم، يحتاج الطلاب إلى إجراء سلسلة من التجارب. عن طريق ضبط قيمة الجهد عند خرج المولد وتسجيل قراءات الأجهزة في الجدول.

الصمام الثنائي المقوم هو جهاز يوصل التيار في اتجاه واحد فقط. يعتمد تصميمه على وصلة p-n واحدة ومخرجين. مثل هذا الصمام الثنائي يغير التيار المتردد إلى تيار مباشر. وبالإضافة إلى ذلك، فهي تستخدم على نطاق واسع في الدوائر الكهربائية لمضاعفة الجهد، والدوائر التي لا توجد فيها متطلبات صارمة لمعلمات الإشارة في الوقت والتردد.

• مبدأ التشغيل
• معلمات الجهاز الأساسية
• دوائر المعدل
• أجهزة النبض
• الأجهزة المستوردة

مبدأ التشغيل

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على ميزات تقاطع p-n. بالقرب من تقاطعات اثنين من أشباه الموصلات توجد طبقة لا توجد فيها حاملات شحن. هذه هي الطبقة الحاجزة. مقاومته عظيمة.

عندما تتعرض الطبقة لجهد كهربائي متناوب خارجي معين، يصبح سمكها أصغر ويختفي بعد ذلك تمامًا. التيار الذي يزداد يسمى التيار الأمامي. إنه يمتد من الأنود إلى الكاثود. إذا كان للجهد المتناوب الخارجي قطبية مختلفة، فستكون طبقة الحجب أكبر وستزداد المقاومة.

أنواع الأجهزة وتسميتها

حسب التصميم، هناك نوعان من الأجهزة: النقطة والمستوية. في الصناعة، الأكثر شيوعا هي السيليكون (التعيين - Si) والجرمانيوم (التعيين - Ge). السابق لديه درجة حرارة تشغيل أعلى. ميزة الأخير هي انخفاض الجهد المنخفض مع التيار الأمامي.

مبدأ تسمية الثنائيات هو رمز أبجدي رقمي:

• العنصر الأول هو تسمية المادة التي صنع منها؛
• والثاني يحدد فئة فرعية.
• والثالث يدل على قدرات العمل.
• الرابع هو الرقم التسلسلي للتطوير؛
• خامسا – تعيين الفرز حسب المعلمات.

يمكن تمثيل خاصية الجهد الحالي (خاصية فولت أمبير) لصمام ثنائي مصحح بيانيا. يوضح الرسم البياني أن خاصية الجهد الحالي للجهاز غير خطية.

في الربع الأولي لخاصية جهد التيار، يعكس فرعه المباشر أعلى موصلية للجهاز عندما يطبق عليه فرق جهد مباشر. يعكس الفرع العكسي (الربع الثالث) لخاصية الجهد الحالي حالة الموصلية المنخفضة. يحدث هذا عندما يتم عكس الفرق المحتمل.

تعتمد خصائص الجهد الحالي الفعلي على درجة الحرارة. مع زيادة درجة الحرارة، يقل فرق الجهد المباشر.

من الرسم البياني لخاصية الجهد الحالي، يترتب على ذلك أنه مع الموصلية المنخفضة، لا يمر التيار عبر الجهاز. ومع ذلك، عند قيمة معينة من الجهد العكسي، يحدث انهيار جليدي.

تختلف خاصية الجهد الحالي لأجهزة السيليكون عن أجهزة الجرمانيوم. يتم إعطاء خصائص الجهد الحالي اعتمادا على درجات الحرارة المحيطة المختلفة. التيار العكسي لأجهزة السيليكون أقل بكثير من أجهزة الجرمانيوم. من الرسوم البيانية لخاصية الجهد الحالي يترتب على ذلك أنه يزداد مع زيادة درجة الحرارة.

الخاصية الأكثر أهمية هي عدم التماثل الحاد في خاصية الجهد الحالي. مع التحيز الأمامي - الموصلية العالية، مع التحيز العكسي - منخفضة. هذه هي الخاصية التي تستخدم في تصحيح الأجهزة.

عند تحليل خصائص الجهاز، تجدر الإشارة إلى: يتم أخذ كميات مثل معامل التصحيح والمقاومة وسعة الجهاز في الاعتبار. هذه هي المعلمات التفاضلية.

إنه يعكس جودة المقوم.

لتوفير فواتير الكهرباء، يوصي قراؤنا بصندوق توفير الكهرباء. ستكون الدفعات الشهرية أقل بنسبة 30-50% عما كانت عليه قبل استخدام المدخر. فهو يزيل المكون التفاعلي من الشبكة، مما يؤدي إلى تقليل الحمل، وبالتالي الاستهلاك الحالي. الأجهزة الكهربائية تستهلك كهرباء أقل ويتم تقليل التكاليف.

يمكن حسابه: سيكون مساوياً لنسبة التيار الأمامي للجهاز إلى التيار العكسي. هذا الحساب مقبول لجهاز مثالي. يمكن أن تصل قيمة معامل التصحيح إلى عدة مئات الآلاف. كلما كان حجمه أكبر، كلما قام جهاز تمليس الشعر بعمله بشكل أفضل.

معلمات الجهاز الأساسية

ما هي المعلمات التي تميز الأجهزة؟ المعلمات الرئيسية للثنائيات المعدل:

• أعلى قيمة لمتوسط ​​التيار الأمامي.
• أعلى قيمة جهد عكسي مسموح بها؛
• الحد الأقصى للتردد المسموح به لفرق الجهد عند تيار أمامي معين.

بناءً على القيمة القصوى للتيار الأمامي، تنقسم ثنائيات المقوم إلى:

• أجهزة منخفضة الطاقة. لديهم قيمة تيار أمامية تصل إلى 300 مللي أمبير؛
• الثنائيات المعدلة ذات الطاقة المتوسطة. نطاق التيار الأمامي هو من 300 مللي أمبير إلى 10 أمبير؛
• الطاقة (الطاقة العالية). قيمة أكثر من 10 أ.

هناك أجهزة طاقة تعتمد على الشكل والمادة ونوع التثبيت. الأكثر شيوعا هي:

• أجهزة الطاقة المتوسطة. تسمح معلماتها الفنية بالعمل بجهد يصل إلى 1.3 كيلو فولت؛
• الطاقة، الطاقة العالية، قادرة على تمرير تيار يصل إلى 400 أ. هذه أجهزة ذات جهد عالي. هناك علب مختلفة لثنائيات الطاقة. الأكثر شيوعًا هي أنواع الدبوس والكمبيوتر اللوحي.

دوائر المعدل

دوائر توصيل أجهزة الطاقة مختلفة. لتصحيح جهد التيار الكهربائي، يتم تقسيمها إلى مرحلة واحدة ومتعددة الأطوار ونصف موجة وموجة كاملة. معظمها مرحلة واحدة. يوجد أدناه تصميم لمقوم نصف الموجة ورسمين بيانيين للجهد على مخطط التوقيت.

يتم توفير الجهد المتردد U1 للمدخل (الشكل أ). على الجانب الأيمن من الرسم البياني يتم تمثيله بموجة جيبية. حالة الصمام الثنائي مفتوحة. يتدفق التيار من خلال الحمل Rн. خلال نصف الدورة السلبية يتم إغلاق الصمام الثنائي. ولذلك، يتم توفير فرق الجهد الإيجابي فقط للحمل. في التين. وينعكس الاعتماد على الوقت. يعمل هذا الفرق المحتمل خلال نصف دورة واحدة. ومن هنا يأتي اسم المخطط.

أبسط دائرة كاملة الموجة تتكون من دائرتين نصف موجية. لتصميم التصحيح هذا، يكفي وجود صمامين ثنائيين ومقاوم واحد.

تسمح الثنائيات فقط بمرور تيار متردد إيجابي. عيب التصميم هو أنه خلال نصف الدورة تتم إزالة فرق الجهد المتناوب فقط من نصف الملف الثانوي للمحول.

إذا استخدمت أربعة صمامات ثنائية في التصميم بدلاً من اثنين، فستزيد الكفاءة.

تستخدم المعدلات على نطاق واسع في مختلف الصناعات. يتم استخدام جهاز ثلاثي الطور في مولدات السيارات. وساهم استخدام مولد التيار المتردد المخترع في تقليل حجم هذا الجهاز. وبالإضافة إلى ذلك، زادت موثوقيتها.

في الأجهزة ذات الجهد العالي، يتم استخدام أعمدة الجهد العالي، والتي تتكون من الثنائيات، على نطاق واسع. وهي متصلة في سلسلة.

أجهزة النبض

الجهاز النبضي هو جهاز تكون مدة انتقاله من حالة إلى أخرى قصيرة. يتم استخدامها للعمل في دوائر النبض. تختلف هذه الأجهزة عن نظائرها من المقومات في وصلات p-n ذات السعة الصغيرة.

بالنسبة للأجهزة من هذه الفئة، بالإضافة إلى المعلمات المذكورة أعلاه، ينبغي تضمين ما يلي:

• الحد الأقصى للجهد النبضي الأمامي (العكسي) والتيارات ؛
• فترة تركيب الجهد المباشر.
• فترة استعادة المقاومة العكسية للجهاز.

تستخدم ثنائيات شوتكي على نطاق واسع في دوائر النبض عالية السرعة.

الأجهزة المستوردة

تنتج الصناعة المحلية عددًا كافيًا من الأجهزة. ومع ذلك، اليوم المستوردة هي الأكثر طلبا. فهي تعتبر ذات جودة أعلى.

تستخدم الأجهزة المستوردة على نطاق واسع في دوائر التلفزيون والراديو. كما أنها تستخدم لحماية الأجهزة المختلفة عند توصيلها بشكل غير صحيح (قطبية خاطئة). يتنوع عدد أنواع الثنائيات المستوردة. لا يوجد بديل بديل كامل لهم بأخرى محلية حتى الآن.

الثنائيات PP المعدل. ميزات التصميم. رمز التحقق من البطاقة. المؤشرات الرئيسية.

معادلات تيارات المجمع لدوائر التبديل OB و OE.

معاملات التحويل الحالية وعلاقاتها.

1. الثنائيات PP المعدل.

المعدل الصمام الثنائيمصممة لتحويل الجهد المتردد إلى الجهد المباشر. يجب أن يسمح المقوم المثالي للتيار بالمرور عند قطبية واحدة، ولكن ليس عند القطبية الأخرى. إن خصائص الصمام الثنائي لأشباه الموصلات قريبة من خصائص المقوم المثالي، حيث أن مقاومته في الاتجاه الأمامي تختلف بعدة أوامر من حيث الحجم عن المقاومة في الاتجاه العكسي. تشمل العيوب الرئيسية لصمام ثنائي أشباه الموصلات ما يلي: مع التحيز الأمامي، وجود منطقة ذات تيارات منخفضة في القسم الأولي والمقاومة النهائية rs؛ إذا حدث العكس، هناك انهيار.

تم تصميم الثنائيات المعدلة لتصحيح التيار المتردد منخفض التردد (أقل من 50 كيلو هرتز).

ميزات التصميم.

وفقا لمستوى التبديد قوةتتميز الثنائيات:

طاقة منخفضة (تيار مصحح لا يزيد عن 300 مللي أمبير) ؛

متوسط ​​​​الطاقة (التيار المصحح من 400 مللي أمبير إلى 10 أ) ؛

طاقة عالية (تيار مصحح أكثر من 10 أ) ؛

بواسطة تصميمات- نقطة، مستو.

المواد شبه الموصلة المستخدمة: الجرمانيوم، السيليكون، السيلينيوم، التيتانيوم.

بواسطة طريقة التصنيع: سبيكة، انتشار (الشكل 1).

أرز. 1. هياكل الثنائيات المعدل.

الشكل 2. أمثلة على تصميم الصمام الثنائي.

ويبين الشكل 2 أمثلة لتصميمات الصمام الثنائي بمقاومات مختلفة: (يسار - 1.2 - طاقة منخفضة) Rt = (100-200) °/W،
(يمين-3-متوسط ​​الطاقة) Rt = 1-10°/W.

خاصية الجهد الحالي لصمام ثنائي تصحيح.

الشكل 3. خصائص IV من الصمام الثنائي المعدل.

في تحليل الهندسة الكهربائية للدوائر ذات الثنائيات، يتم تمثيل الفروع الفردية لخاصية الجهد الحالي كخطوط مستقيمة، مما يجعل من الممكن تمثيل الصمام الثنائي في شكل دوائر مختلفة مكافئة. يتم تحديد اختيار دائرة أو دائرة مكافئة للديود من خلال الشروط المحددة لتحليل وحساب الجهاز بما في ذلك الثنائيات.

الشكل 4.1.

الشكل 4.2.

يظهر الشكل 4.1 تشغيل الصمام الثنائي للتحميل النشط. يتم وصف التيار من خلال الصمام الثنائي من خلال معرف خاصية الجهد الحالي = f(ud)، والتيار من خلال مقاومة الحمل، نظرًا لأن الاتصال في سلسلة، سيكون مساويًا للتيار من خلال معرف الصمام الثنائي = in = i و إن العلاقة في = (u(t) - ud)/Rn صحيحة . يوضح الشكل 4.2، على نفس المقياس، الخطوط التي تصف كلاً من هذه التبعيات الوظيفية: خاصية الجهد الحالي للديود وخاصية الحمل.

الشكل 4.3.

يوضح الشكل 4.3 أنه كلما كانت خاصية الصمام الثنائي أكثر انحدارًا وكلما كانت منطقة التيار المنخفض أصغر ("الكعب")، كانت خصائص تصحيح الصمام الثنائي أفضل. إن دخول نقطة التشغيل إلى منطقة ما قبل الانهيار لا يؤدي فقط إلى إطلاق طاقة عالية في الصمام الثنائي وتدميره المحتمل، ولكن أيضًا إلى فقدان خصائص التصحيح.

المؤشرات الرئيسية، التي تميز الثنائيات المعدل، هي

الحد الأقصى للتيار الأمامي I pr max (0.01...10 A) ؛

انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي عند قيمة معينة للتيار الأمامي I pr

(U pr » 0.3...0.7 V لثنائيات الجرمانيوم و U pr » 0.8...1.2 V لثنائيات السيليكون)؛

الحد الأقصى للجهد العكسي الثابت المسموح به للصمام الثنائي هو U arr max ؛

التيار العكسي I arr عند جهد عكسي معين U arr (قيمة التيار العكسي لثنائيات الجرمانيوم أكبر بمقدار مرتين إلى ثلاثة أوامر من ثنائيات السيليكون) (0.005...150 مللي أمبير) ؛

سعة حاجز الصمام الثنائي عند تطبيق جهد عكسي بحجم معين عليه ؛

نطاق التردد الذي يمكن أن يعمل فيه الصمام الثنائي دون انخفاض كبير في التيار المعدل؛

نطاق درجة حرارة التشغيل (تعمل الثنائيات الجرمانيوم في النطاق

60...+70 درجة مئوية، السيليكون - في النطاق -60...+150 درجة مئوية، وهو ما يفسره التيارات العكسية المنخفضة لثنائيات السيليكون).

2. معادلات التيارات المجمعة.

لدائرة الاتصال مع OB.

التعبير عن خاصية الإخراج المثالية في الوضع النشط هو:

أنا ل =α ط ه +أنا KB0 .

لدائرة الاتصال مع OE.

التعبير عن خاصية الإخراج المثالية في الوضع النشط هو:

أنا ل =  أنا ب +أنا كه0 .

إذا تم كسر دائرة الباعث، فإنه تحت تأثير الجهد العكسي على المجمع، سوف يتدفق تيار عكسي عبر تقاطع المجمع من المجمع إلى القاعدة أنا KB0. وترد قيمته في البيانات المرجعية للترانزستور.

أنا كه0 =α· أنا KB0- يسمى التيار الحراري للترانزستور.

دائرة الباعث المشترك (CE).

يظهر هذا المخطط في الشكل 5.

أرز. 5. مخطط الدائرة لتوصيل الترانزستور بباعث مشترك

تتميز خصائص تضخيم الترانزستور بإحدى معلماته الرئيسية - معامل نقل التيار الأساسي الثابت أو كسب التيار الثابت β . وبما أنه يجب أن يميز الترانزستور نفسه فقط، فإنه يتم تحديده في وضع عدم التحميل (Rk = 0).

عدديا يساوي:

في U k-e = const

يمكن أن يكون هذا المعامل مساوياً للعشرات أو المئات، لكن المعامل الحقيقي k i يكون دائمًا أقل من β، لأنه عند تشغيل الحمل، ينخفض ​​تيار المجمع.

مخطط القاعدة المشتركة (CB)..

يظهر مخطط OB في الشكل 6.

أرز. 6. دائرة توصيل الترانزستور بقاعدة مشتركة.

يُشار إلى معامل نقل التيار الثابت لدائرة OB بـ α ويتم تحديده بواسطة:

في U k-b = const

يكون هذا المعامل دائمًا أقل من 1، وكلما اقترب من 1، كان الترانزستور أفضل.

العلاقات الخاصة بمعاملات النقل الحالية لدوائر OB وOE لها الشكل:

K ib = i k /i e = α، K i e = i k /i b = α./(1- α.)

المعامل α > 1 وهو 49 - 200.

الصمام الثنائي لأشباه الموصلات هو جهاز من أشباه الموصلات مزود بوصلة كهربائية واحدة ومحطتين، ويستخدم خاصية أو أخرى من خصائص الوصلة الكهربائية. يمكن أن يكون الوصل الكهربائي عبارة عن تقاطع ثقب إلكتروني، أو تقاطع معدني لأشباه الموصلات، أو تقاطع غير متجانس.

منطقة بلورة أشباه الموصلات ذات الصمام الثنائي التي تحتوي على تركيز أعلى من الشوائب (وبالتالي معظم حاملات الشحنة) تسمى الباعث، والأخرى ذات التركيز الأقل تسمى القاعدة. غالبًا ما يسمى جانب الصمام الثنائي الذي يتصل به القطب السالب لمصدر الطاقة عند توصيله مباشرة بالكاثود، ويسمى الجانب الآخر بالأنود.

حسب الغرض منها تنقسم الثنائيات إلى:

1. مقومات (طاقة)، ​​مصممة لتحويل الجهد المتردد من مصادر طاقة التردد الصناعي إلى جهد مباشر؛

2. ثنائيات زينر (الثنائيات المرجعية) المصممة لتثبيت الفولتية , وجود قسم على الفرع العكسي للجهد الحالي يتميز باعتماد ضعيف للجهد على التيار المتدفق:

3. الدوالي المعدة للاستخدام كسعة يتم التحكم فيها عن طريق الجهد الكهربائي.

4. نبض، مصمم للعمل في دوائر نبضية عالية السرعة.

5. النفق والعكس، مصمم لتضخيم وتوليد وتبديل التذبذبات عالية التردد؛

6. تردد فائق، مصمم للتحويل والتبديل وتوليد تذبذبات فائقة التردد؛

7. مصابيح LED مصممة لتحويل الإشارة الكهربائية إلى طاقة ضوئية.

8. الثنائيات الضوئية، المصممة لتحويل الطاقة الضوئية إلى إشارة كهربائية.

يتم اختيار النظام وقائمة المعلمات المدرجة في الأوصاف الفنية وتوصيف خصائص ثنائيات أشباه الموصلات مع الأخذ في الاعتبار خصائصها الفيزيائية والتكنولوجية ونطاق التطبيق. في معظم الحالات، تكون المعلومات المتعلقة بمعلماتها الثابتة والديناميكية والحدية مهمة.

تميز المعلمات الثابتة سلوك الأجهزة في التيار المباشر، وتميز المعلمات الديناميكية خصائص التردد الزمني، وتحدد المعلمات الحدية منطقة التشغيل المستقر والموثوق.

1.5. خاصية الجهد الحالي للديود

تشبه خاصية الجهد الحالي (خاصية فولت أمبير) للديود خاصية الجهد الحالي ص ن-الانتقال وله فرعان – للأمام والخلف.

تظهر خاصية الجهد الحالي للديود في الشكل 5.

إذا تم تشغيل الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي ("+" - إلى المنطقة رو "-" - إلى المنطقة ن)، ثم عند الوصول إلى عتبة الجهد شثم يفتح الصمام الثنائي ويتدفق التيار المباشر من خلاله. عند إعادة التشغيل ("-" إلى المنطقة رو"+" - إلى المنطقة ن) يتدفق تيار عكسي ضئيل عبر الصمام الثنائي، أي أن الصمام الثنائي مغلق بالفعل. لذلك، يمكننا أن نعتبر أن الدايود يمرر التيار في اتجاه واحد فقط، مما يسمح باستخدامه كعنصر مقوم.

تختلف قيم التيارات الأمامية والخلفية بعدة مراتب من حيث الحجم، ولا يتجاوز انخفاض الجهد الأمامي بضعة فولتات مقارنة بالجهد العكسي الذي يمكن أن يصل إلى مئات الفولتات أو أكثر. تكون خصائص التصحيح للثنائيات أفضل، فكلما انخفض التيار العكسي عند جهد عكسي معين، انخفض انخفاض الجهد عند تيار أمامي معين.

معلمات خاصية الجهد الحالي هي: المقاومة الديناميكية (التفاضلية) للصمام الثنائي للتيار المتردد والمقاومة الثابتة للتيار المباشر.

يتم التعبير عن المقاومة الثابتة للديود للتيار المباشر في الاتجاهين الأمامي والخلفي بالعلاقة:

, (2)

أين شو أناتحديد نقاط محددة على خاصية الجهد الحالي للصمام الثنائي والتي يتم حساب المقاومة عندها.

تحدد مقاومة التيار المتردد الديناميكي التغير في التيار من خلال الصمام الثنائي مع تغير الجهد بالقرب من نقطة التشغيل المحددة على خاصية الصمام الثنائي:

. (3)

نظرًا لأن الخاصية IV-V النموذجية للديود تحتوي على أقسام ذات خطية متزايدة (واحدة على الفرع الأمامي، وواحدة على الفرع العكسي)، صيتم حساب d كنسبة زيادة الجهد الصغيرة عبر الصمام الثنائي إلى زيادة التيار الصغيرة من خلاله في وضع معين:

. (4)

لاستخلاص تعبير عن صد، هو أكثر ملاءمة لاتخاذ التيار كوسيطة أنا، واعتبر الجهد كدالة، وبأخذ لوغاريتم المعادلة (1)، قم بإحضاره إلى النموذج:

. (5)

. (6)

ويترتب على ذلك مع زيادة التيار إلى الأمام صيتناقص d بسرعة، منذ تشغيل الصمام الثنائي مباشرة أنا>>أنا س .

في القسم الخطي لخاصية الجهد الحالي عندما يتم توصيل الصمام الثنائي مباشرة، تكون المقاومة الساكنة دائمًا أكبر من المقاومة الديناميكية: رش > صد. عند إعادة تشغيل الصمام الثنائي رشارع < صد.

وبالتالي، فإن المقاومة الكهربائية للدايود في الاتجاه الأمامي أقل بكثير منها في الاتجاه العكسي. ولذلك، فإن الصمام الثنائي لديه موصلية أحادية الاتجاه ويستخدم لتصحيح التيار المتردد.

الصمام الثنائي هو عنصر سلبي غير خطي، وهو أبسط جهاز يعتمد على شبه موصل مع وصلة p-n واحدة ومحطتين. وهو أحد المكونات الرئيسية للأجهزة الإلكترونية. دون الخوض في فيزياء العمليات التي تحدث في هياكل أشباه الموصلات، تجدر الإشارة إلى أن الغرض الرئيسي منها هو تمرير التيار في اتجاه واحد. تسمى أطراف الصمام الثنائي الأنود والكاثود، والسهم الموجود في التعيين هو الأنود، وهو يشير أيضًا إلى اتجاه التيار.

خصائص وخصائص الجهد الحالي

إذا تم تطبيق جهد موجب على الأنود، يصبح الدايود مفتوحا، ويمكن اعتباره موصلا يعمل في “اتجاه واحد”، وعندما تتغير القطبية (جهد سلبي عند الأنود)، ينغلق الدايود. تجدر الإشارة إلى أن مرور التيار في الاتجاه الأمامي يؤدي إلى انخفاض طفيف في الجهد عند الكاثود، بسبب خصائص التوصيل لأشباه الموصلات. انخفاض الجهد لأنواع مختلفة من الأجهزة هو 0.3-0.8 فولت، وفي معظم الحالات يمكن إهماله.

يتم عرض سلوك الصمام الثنائي عند قيم مختلفة للتيار المتدفق وحجم وقطبية الجهد المطبق في شكل رسم بياني باعتباره خاصية الجهد الحالي لصمام ثنائي أشباه الموصلات.

يتوافق جزء الرسم البياني الموجود في الجزء العلوي الأيمن من الاتجاه الأمامي للتيار. كلما كان هذا الفرع أقرب إلى المحور الرأسي، كلما انخفض انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي، ويشير ميله إلى هذه القيمة عند تيارات مختلفة. بالنسبة للديود المثالي، ليس له ميل ويتطابق تقريبًا مع المحور الإحداثي، لكن شبه الموصل الحقيقي لا يمكن أن يتمتع بمثل هذه الخصائص.

يعرض الربع السفلي الأيسر اعتماد التيار على جهد القطبية العكسية - في الحالة المغلقة. التيار العكسي للأجهزة ذات الأغراض العامة صغير للغاية، ولا يؤخذ في الاعتبار حتى لحظة الانهيار - يزداد الجهد العكسي إلى قيمة غير مقبولة لنوع معين. لا يمكن لمعظم الثنائيات أن تعمل عند هذا الجهد، وترتفع درجة الحرارة بشكل كبير، ويفشل الجهاز في النهاية. يسمى الجهد الذي يوجد عنده احتمال الانهيار بالذروة العكسية؛ وعادة ما يكون أعلى بعدة مرات من جهد التشغيل؛ وتشير الوثائق إلى الوقت المسموح به - في حدود ميكروثانية.

لقياس المعلمات، يتم استخدام دائرة أولية ذات اتصال مباشر وعكس للثنائيات.

في الأوصاف الفنية، عادة لا يتم تقديم خاصية الفولت أمبير للديود في تمثيل رسومي، ولكن يتم الإشارة إلى النقاط الأكثر أهمية للخاصية، على سبيل المثال، للثنائيات المعدل شائعة الاستخدام:

• الحد الأقصى والذروة الحالية المصححة.
• RMS وذروة الجهد العكسي.
• أعلى تيار عكسي
• انخفاض الجهد في تيار أمامي مختلف.

بالإضافة إلى المعلمات المشار إليها، لا تقل أهمية عن الخصائص الأخرى: المقاومة الثابتة، للثنائيات النبضية - تردد القطع، سعة الوصلة p-n. تتميز الأجهزة ذات الأغراض الخاصة أيضًا بخصائص محددة ونوع مختلف من خصائص IV الخاصة بالصمام الثنائي لأشباه الموصلات.

يعمل نوع منفصل من الثنائيات في منطقة الانهيار الكهربائي، وهي تستخدم لتثبيت الجهد - وهي ثنائيات زينر. تختلف خاصية الصمام الثنائي زينر عن خاصية الجهد الحالي للصمام الثنائي من خلال الحركة الهبوطية الحادة للفرع الأيسر من الرسم البياني وانحرافه الطفيف عن الوضع الرأسي. تسمى هذه النقطة على المحور السيني بجهد التثبيت. يتم تشغيل صمام ثنائي الزينر فقط بمقاومة تحد من التيار من خلاله.

فيديو