Электроника и схемотехника : учебное пособие (1700,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 621.3(075) ББК 31.2я73+32.844.1-022я73 М13 Мазин, А. В. М13 Электроника и схемотехника : учебное пособие / А. В. Мазин, А. В. Потапов. — Москва : Директ-Медиа, 2022. — 160 с. ISBN 978-5-4499-3062-0 В пособии представлены принципы работы дискретных элементов, основные элементы цифровых схем, базовые схемы включения этих элементов, варианты построения схем цифровых устройств. Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, изучающих дисциплину «электроника и схемотехника», подходит при самостоятельной подготовке к решению задач по цифровой схемотехнике, а также для студентов соответствующих специальностей, кроме того, может быть полезно специалистам, занимающимся разработкой и обслуживанием цифровых электронных систем. УДК 621.3(075) ББК 31.2я73+32.844.1-022я73 ISBN 978-5-4499-3062-0 © Мазин А. В., Потапов А. В., текст, 2022 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2022

Стр.3

Оглавление Введение ....................................................................................................................................................... 7 Этапы развития электроники ........................................................................................................... 8 Межатомные связи. Их виды и характеристики .................................................................... 9 Физические основы электронной техники. Элементы квантовой теории строения материи ................................................................................................................ 10 Постулаты Бора ............................................................................................................................... 11 Принцип Паули ................................................................................................................................ 12 Классификация твердых тел по степени электропроводности. Картина энергетических зон в твердом теле ........................................................................................... 13 Электронная и дырочная проводимости в полупроводниках ..................................... 16 Полупроводники и их свойства .................................................................................................... 18 Основы статистики электронов и дырок в полупроводниках .............................. 18 Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи ........................................................................................................................ 22 Явление дрейфа ............................................................................................................................... 22 Явление диффузии......................................................................................................................... 23 Уравнение плотности полного тока в полупроводнике ........................................... 24 Полупроводник n- и p-типов (примесные полупроводники) ...................................... 25 Электронно-дырочный переход (p-n переход) .................................................................... 29 Смещение p-n перехода в прямом направлении (прямое включение перехода) ............................................................................................................................................. 32 Энергетическая диаграмма p-n перехода при прямом смещении ....................... 35 Смещение p-n перехода в обратном направлении (обратное включение перехода) .................................................................................................................... 35 Уравнение Шокли ........................................................................................................................... 37 Вольт-амперная характеристика (ВАХ) p-n перехода ................................................ 38 Пробой p-n перехода ..................................................................................................................... 39 Вольт-амперная характеристика видов пробоя ............................................................ 40 Емкостные свойства p-n перехода ........................................................................................ 42 Полупроводниковые диоды ........................................................................................................... 44 Рабочий режим диода .................................................................................................................. 44 Эквивалентные схемы диодов для различных режимов ......................................... 46 Температурные свойства диодов .......................................................................................... 47

Стр.4

Выпрямители. Схемы выпрямления .......................................................................................... 49 Схема однополупериодного выпрямителя ...................................................................... 49 Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя ................................................. 51 Импульсный режим работы диода ....................................................................................... 54 Стабилитроны ........................................................................................................................................ 57 Схема включения стабилитрона в параметрическом стабилизаторе .............. 57 Основные параметры стабилитронов ................................................................................ 58 УГО .......................................................................................................................................................... 61 Варикапы................................................................................................................................................... 63 Основные параметры варикапов ........................................................................................... 64 Туннельные диоды .............................................................................................................................. 66 Схемы автогенераторов на туннельных диодах ........................................................... 69 Обращенные диоды............................................................................................................................. 72 УГО .......................................................................................................................................................... 72 Контакт (переход) металл-полупроводник. Диоды Шоттки ....................................... 73 УГО .......................................................................................................................................................... 75 Переходы p-i, n-i, p+-p, n+-n типов. pin диоды ......................................................................... 76 Транзисторы ........................................................................................................................................... 78 Биполярные транзисторы ......................................................................................................... 78 Принцип действия транзистора. Механизм усиления мощности ................. 80 Явление вторичного пробоя и модуляция толщины базы (эффект Эрли) ............................................................................................................................ 83 Эквивалентная схема транзистора для режима постоянного тока (p-n-p тип) .................................................................................................................................... 83 Схемы включения биполярных транзисторов ........................................................ 84 Вольтамперные характеристики (ВАХ) биполярных транзисторов (статические характеристики) ............................................................................................... 88 Схемы для снятия ВАХ ........................................................................................................... 88 Математические модели биполярных транзисторов ...................................................... 93 Модель транзистора для большого сигнала (модель Эберса — Молла) .......................................................................................................... 93 Модели транзистора в режиме малого сигнала (динамический режим) ............................................................................................................... 95 Температурные свойства транзисторов ............................................................................ 97 4

Стр.5

Частотные свойства транзисторов ....................................................................................... 98 Работа транзистора с нагрузкой (динамический режим)..................................... 101 Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи) ........................................ 102 Эксплуатационные параметры транзистора ............................................................... 103 Полевые транзисторы ..................................................................................................................... 104 Полевой транзистор с управляющим p-n переходом .............................................. 104 Полевые транзисторы с изолированным управляющим электродом (затвором) ............................................................................................................ 108 МОП-транзисторы с индуцированным каналом ............................................................. 110 Основные параметры полевых транзисторов ............................................................. 112 Усилители электрических сигналов ....................................................................................... 113 Классификация усилителей .................................................................................................. 113 Основные технически показатели усилителей (параметры) ............................. 114 Характеристики усилителей ................................................................................................. 116 Искажения в усилителях ......................................................................................................... 119 Схемотехника усилительных каскадов ........................................................................... 120 Межкаскадные связи в усилителях ............................................................................. 120 Графическая интерпретация процесса усиления сигнала транзисторной схемой с общим эмиттером ................................................................. 121 Коллекторная стабилизация ................................................................................................ 125 Эмиттерная стабилизация ..................................................................................................... 126 Выходные каскады усилителей ........................................................................................... 127 Построение проходной динамической характеристики ....................................... 128 Режимы работы усилительных каскадов (класс работы усилителей) .......... 128 Ключевой режим биполярного транзистора. Условия обеспечения статических состояний ................................................................................................................... 131 Динамика переключения ключей на биполярных транзисторах..................... 134 Способы повышения быстродействия транзисторных ключей ....................... 135 Усилители постоянного тока (УПТ). Дрейф нуля ............................................................ 137 Параллельно-балансный каскад УПТ ............................................................................... 137 Дифференциальный усилитель (ДУ) ................................................................................ 139 Операционные усилители (ОУ) .................................................................................................. 140 Структурная схема ОУ ............................................................................................................... 140 Основные параметры ОУ ......................................................................................................... 141 5

Стр.6

Схемы включения ОУ ................................................................................................................ 142 Инвертирующее включение ........................................................................................... 142 Неинвертирующее включение ...................................................................................... 143 Повторитель напряжения на ОУ ................................................................................... 144 Интегратор на ОУ .................................................................................................................. 144 Дифференциатор на ОУ ..................................................................................................... 145 Сумматор на ОУ ...................................................................................................................... 145 Усилитель на ОУ с дифференциальным входом .................................................. 146 Обратная связь в усилителях (ОС) ..................................................................................... 147 Расчет коэффициента усиления усилителя, охваченного ОС ....................... 148 Виды и структура обратных связей в усилителе ................................................ 150 Генераторы электрических колебаний .................................................................................... 152 Релаксационные генераторы (генераторы импульсов) ........................................ 152 Автогенераторы на ОУ с мостом Вина ............................................................................. 154 Блокинг-генераторы (БГ) ....................................................................................................... 155 Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями. Автоколебательный режим ................................................................................................... 156 Список литературы по курсу «Электроника» .................................................................... 159

Стр.7