Кремниевые выпрямительные

6. Если нет особых причин для применения германиевого транзистора, лучше применить кремниевый. Кремниевые транзисторы лучше работают при высоких температурах, имеют более высокие пробивные напряжения и на один-два порядка меньше, чем германиевые, обратные токи.

По применяемому материалу различают германиевые и кремниевые транзисторы, а по технологии изготовления — сплавные, выращенные, диффузионные, эпитак-сиальные и планарные. В производстве дискретных транзисторов обычно применяется эпитаксиально-планар-ная и мезопланарная технологии, а в производстве транзисторов интегральных микросхем — эпитаксиально-планарная. Одна из распространенных конструкций маломощных транзисторов показана на 2.10.

По исходному полупроводниковому материалу различают германиевые, кремниевые транзисторы и транзисторы из арсенида галлия.

Транзистор состоит из кристалла полупроводникового материала (в рассматриваемом случае и-типа), в котором методом диффузии образованы две зоны 2 и 3 с электропроводностью р-типа. Поверхность кристалла покрыта слоем диэлектрика 4 и 6, в котором имеются окна, открывающие доступ к зонам /ьтипа. На поверхности диэлектрика — три металлизированных участка: исток 5,сток 8 и затвор 7. Слой диэлектрика 6 между затворами и кристаллом полупроводника должен иметь вполне определенную толщину и строго регламентированные свойства. Если изменять напряжение, приложенное между затвором 7 и подложкой 7, то сопротивление граничного слоя полупроводника с диэлектриком между областями 2 и 3 будет изменяться. МДП-транзисторы могут обладать электропроводностью р- и и-типов. В интегральных микросхемах наиболее широко применяют кремниевые транзисторы.

ные тем, что кремниевые транзисторы отпираются при напряжении база — эмиттер более 0,5 В (германиевые — примерно 0,3В). Вследствие этого в выходном сигнале искажаются участки малого уровня и моменты переходов через нулевые значения. Для устранения этих нелинейных искажений применяют более сложные схемы усилителей мощности, выполненные на основе операционных усилителей и мощных выходных каскадов, и охватывают весь усилитель очень глубокой отрицательной обратной связью, как это сделано в усилителе, схема которого приведена на 53, б. В этом усилителе выходной каскад выполнен на двух составных эмиттерных повторителях (схема Дарлингтона), состоящих из VT1 и VT2 (п.—р—n-транзисторы) и VT3 и VT4 (р—п—р-транзисторы) и стабилизирующих их режим эмиттерных резисторов RQ с сопротивлением в 1 Ом. Коэффициент усиления рассматриваемой схемы (и вместе с ним коэффициент нелинейных искажений) зависит от соотношения сопротивлений резисторов RoocJKz и обычно не превышает 5—10.

цепи, т. е. при этом нагрузку можно включить как со стороны коллектора, так и со стороны эмиттера. В частном случае источник Есм и диод могут отсутствовать, особенно если транзистор кремниевый. Кремниевые транзисторы имеют малые обратные токи эмиттерного (/э. о) и коллекторного (/к. 0) переходов и, как следствие, высокую температурную стабильность и повышенный порог нечувствительности транзистора (U3-6 — 0,7 -f- 0,8 В).

Перейдем к анализу выработанных рекомендаций на примере современных многокаскадных усилителей. На 4.14,6 показана принципиальная схема простейшего двухкаскадного УГС с общей цепью отрицательной ОС. Оба транзистора усилителя для получения максимального коэффициента усилении включены по схеме с ОЭ. В схеме используются довольно высокочастотные кремниевые транзисторы с граничной частотой ./а = 1 гГц и коэффициентом усиления по току i3=100.

ного каскада и увеличивать коэффициент усиления по току. Уменьшение рабочего тока и одновременное увеличение коэффициента усиления по току позволяет резко уменьшить ток базы, а значит, существенно расширить возможный диапазон используемых сопротивлений источника сигнала при заданном дрейфе. В УПТ основными типами транзисторов являются высококачественные кремниевые транзисторы с высоким и сверхвысоким коэффициентом усиления по току, имеющие минимальные обратные токи и которые могут работать в микротоковом режиме. При построении многокаскадных усилителей, естественно, эти требования в первую очередь относятся к транзисторам первых каскадов, определяющим дрейф усилителя в целом. При значительном изменении окружающей температуры стабильность рассмотренного выше каскада даже при использовании в нем лучших современных транзисторов оказывается недостаточной. Необходимо искать дополнительные способы термостабилизации режима. Наиболее общий метод повышения стабильности — это построение устройства по мостовой (балансной) схеме.

81. Правильно. 82. С увеличением толщины базы коэффициент усиления уменьшается. 83. Перехсды транзистора симметричны, поэтому работоспособность сохранится. 84. В этой схеме коэффициент усиления по току меньше единицы. 85. Правильно. 86. Правильно. 87. Правильно. 88. Проанализируйте определение входной характеристики. 89. Вспомните определен ie коэффициента усиления по току. 90. Схема с общей базой усиливает напряжение, а катодный повторитель — нет, 91. Собственный шум у биполярных транзисторов выше, чем у полевых. 92. Учп-те, что напряжение на затворе влияет на ширину канала. 93. Нет, количество электронов в канале увеличится. 94. При снятии напряжения с основных электродов тиристор закрывается. 95. Правилы о, введение четвертого р-п-перс-хода обеспечивает симметрию. 96. И этой точке меняет знак сопротивление динистора. 97. Напряжение на управляющих электродах зависит от напряжения включения. 98. Правильно. Кремниевые транзисторы маркируются таше буквой К. 99. Правильно. В этих схемах следует применять ;:иоды или тиристоры. 100. Ответ неполный. 101. Правильно. Наглядность планетарной модели — ее важное достоинство. 102. Это радиус ядра атома водорода. 103. Размеры ядра атома водородг значительно меньше. 104. Правильно, это вид материи, обладающий свойствами волн и корпускул.

Так как в ИМС главным образом используются кремниевые транзисторы (для которых изменение /ко не имеет решающего значения), то температурная нестабильность каскадов в основном определяется изменениями р"л/ и 1/э.

зисторах приведен на 3.95, а. Генератор тока /0 подключен к точке соединения эмиттеров транзисторов 7\ и Т2 п-р-п-типа. Такая проводимость транзисторов взята потому, что в интегральных схемах в подавляющем большинстве случаев используются кремниевые транзисторы «-р-л-типа. База транзистора Т2 подключена к источнику постоянного высокостабильного опорного напряжения Е0. На базу TI подается входной управляющий сигнал «вх(/). Ток /0 должен переключаться в нагрузку RKi либо в нагрузку RK2. Выходное напряжение может сниматься либо с коллектора 7\, либо с коллектора Tz. Изменение напряжения на коллекторах этих транзисторов проти-вофазно. Наконец, можно включить нагрузку и между коллекторами 7\ и Т2 (так называемое дифференциальное включение нагрузки). В этом случае при переключениях направление тока в нагрузке изменяется .

Для получения постоянного тока из переменного используются кремниевые выпрямительные агрегаты. Они применяются для питания электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности и состоят из трансформатора, выпрямительных блоков и другого комплектного оборудования. Трансформаторы преобразовательных агрегатов питаются t>T сети переменного тока напряжением 6, 10 или 35 кВ.

Для электролизных установок выпускаются также кремниевые выпрямительные агрегаты на 5000 А, 450 и 300 В, а более мощные на 63000 А и'850 В. Особенностью этих агрегатов является их совмещенная конструкция— выпрямительные блоки в них расположены в одной камере с трансформатором. Такая конструкция при большой единичной мощности агрегатов позволяет значительно уменьшить габариты преобразовательных подстанций и трудоемкость их монтажа.

В установках для электрохимической обработки металлов (обезжиривание, травление, элетрополировка, размерная обработка) и нанесения различных гальванических покрытий (меднение, хромирование, никелирование, цинкование и др.) используют кремниевые выпрямительные агрегаты с номинальными выпрямленными напряжениям^ 6, 12, 18, 24 и 48 В. Технологический процесс таких установок требует регулирования выпрямленного тока в широких пределах, что достигается путем регулирования выпрямленного напряжения. В связи с этим" агрегаты выполняются на тиристорах, что позволяет получить широкий диапазон изменения выпрямленного напряжения и тока в автоматическом и ручном режимах.

Выпрямительные диоды. Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты (50 — 20000 Гц). В настоящее время наибольшее распространение получили кремниевые выпрямительные диоды с плоскостным p-n-переходом, имеющие во много раз меньшие обратные токи и большие обратные напряжения по сравнению с германиевыми диодами.

Для получения постоянного тока из переменного используются кремниевые выпрямительные агрегаты. Они применяются для питания электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности, цеховых сетей постоянного тока, от которых питаются электроприводы, не требующие регулирования подводимого к ним напряжения, и др. (табл. 5.2). Агрегаты состоят из трансформатора, выпрямительных блоков и другого, как правило, комплектного оборудования. Трансформаторы преобразовательных агрегатов питаются от 4УР (иногда и от 5УР) системы электроснабжения на переменном токе напряжением 6,10 или 35 кВ.

Для электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности в основном применяются кремниевые выпрямительные агрегаты с номинальными выпрямленными токами 12,5 и 25 кА (табл. 5.2). Значения КПД и коэффициента мощности не учитывают потерь в ошиновке агрегата и реактивного сопротивления питающей сети. Предполагается, что дроссели насыщения, если они применяются, находятся в насыщенном состоянии — угол регулирования равен нулю. Каждый агрегат состоит из трансформатора, одного, двух или четырех выпрямительных блоков и другого комплектующего оборудования.

Для электролизных установок выпускаются также мощные кремниевые выпрямительные агрегаты на 50 кА, 450 и 300 В и 63 кА на 850 В. Особенностью этих агрегатов является их совмещенная конструкция — выпрямительные блоки в них расположены в одной камере с трансформатором. Такая конструкция при большой единичной мощности агрегатов позволяет значительно уменьшить габариты преобразовательных подстанций и трудоемкость их монтажа. Большие выпрямительные токи требуют принудительного охлаждения вентилей в процессе работы, которое может быть воздушным, водяным и масляным.

В установках для электрохимической обработки металлов (обезжиривание, травление, электрополировка, размерная обработка) и нанесения различных гальванических покрытий (меднение, хромирование, никелирование, цинкование и др.) используют кремниевые выпрямительные агрегаты с низкими номинальными выпрямленными напряжениями (см. табл. 5.2). Технологический процесс таких установок требует регулирования выпрямленного тока в широких пределах, что достигается путем регулирования выпрямленного напряжения. В связи с этим агрегаты выполняются на тиристорах, что позволяет получить широкий диапазон изменения выпрямленного напряжения и тока в автоматическом и ручном режимах.

В качестве преобразователей переменного тока в постоянный используются кремниевые выпрямительные агрегаты на диодах или тиристорах.

Кремниевые выпрямительные агрегаты для электролизных установок

Для электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности в основном применяются кремниевые выпрямительные агрегаты с номинальными выпрямленными токами 12 500 и 25000 А и выпрямленными напряжениями 300, 450, 600 и 850 В (табл. 2.170).