Основные полупроводниковые приборы:

диоды, стабилизаторы, транзисторы.

Использование полупроводников в

автомобиле

Урок – лекция с практическим применением

знаний

Цели урока:

Обеспечить усвоение признаков

полупроводников и их свойств;

Показать применение полупроводников жизни и

профессии;

Формирование умений выделять главное,

составлять план, тезисы, вести конспекты;

Воспитание мотивов учения, положительного

отношения к знаниям;

Жизнь - как езда на велосипеде. Чтобы

Жизнь - как езда на велосипеде. Чтобы

сохранить равновесие, ты должен двигаться!

сохранить равновесие, ты должен двигаться!

Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн



Сформировать представление о

полупроводниках;



Что основные полупроводниковые приборы

делятся на диоды, стабилизаторы и

транзисторы;



Показать применение полупроводников

.

Это было в далеком 1900 году.

Это было в далеком 1900 году.

Тогда впервые

Тогда впервые

полупроводниковый прибор

полупроводниковый прибор

(диод-детектор)

(диод-детектор)

был использован русским

был использован русским

ученым А. С. Поповым в радиотелеграфном

ученым А. С. Поповым в радиотелеграфном

приемнике.

приемнике.

В 1922 г. О.В. Лосев в Нижегородской

В 1922 г. О.В. Лосев в Нижегородской

радиотехнической лаборатории , раз

радиотехнической лаборатории , раз

работал схему приемника, в которой

работал схему приемника, в которой

полупроводниковый кристалл служил для

полупроводниковый кристалл служил для

генерации высокочастотных колебаний.

генерации высокочастотных колебаний.

Основоположники полупроводников в России

В. Е. Лашкарев

В. Е. Лашкарев

Б. И. Давыдов

Б. И. Давыдов

А. Ф. Иоффе

А. Ф. Иоффе

В. П. Жузе

В. П. Жузе

М. С. Соминский

М. С. Соминский

Диод

имеет два контакта, которые называют анодом и катодом. При

включении диода в электрическую цепь ток протекает от анода к катоду.

Умение проводить ток только в одну сторону - основное свойство диода.

Диоды относятся к классу полупроводников и считаются

активными электронным компонентам

(резисторы

и

конденсаторы- пассивными).

По исходному полупроводниковому материалу диоды делят

на четыре группы: германиевые, кремниевые, из арсенида

галлия и фосфида индия.

Германиевые диоды используются широко в транзисторных

приемниках, так как имеют выше коэффициент передачи,

чем кремниевые. Это связано с их большей проводимостью

при небольшом напряжении (около 0,1…0,2 В) сигнала

высокой частоты на входе детектора и сравнительно малом

сопротивлении нагрузки (5…30 кОм).

Полупроводниковые диоды

По конструктивно-

технологическому

признаку

различают диоды точечные и

плоскостные.

По назначению

полупроводниковые диоды делят на

следующие основные группы:

выпрямительные, универсальные,

импульсные, варикапы, стабилитроны

(опорные диоды), стабисторы,

туннельные диоды, обращенные диоды,

лавинно-пролетные (ЛПД), тиристоры,

фотодиоды, светодиоды и оптроны.

Диоды характеризуются такими основными электрическими

параметрами:

–

током, проходящим через диод в прямом направлении

(прямой ток Іпр);

– током, проходящим через диод в обратном направлении

(обратный ток Іобр);

– наибольшим допустимым выпрямленным ТОКОМ выпр. макс;

– наибольшим допустимым прямым током І пр. доп.;

– прямым напряжением U n p;

– обратным напряжением и об Р;

– наибольшим допустимым обратным напряжением и обр. макс

– емкостью Сд между выводами диода;

– габаритами и диапазоном рабочих температур

При подключении диода в цепь должна быть соблюдена правильная полярность.

Чтобы было легко определить расположение катода и анода, на корпус или на

один из выводов диода наносят специальные метки. Встречаются различные

способы маркировки диодов, но чаще всего на сторону корпуса,

соответствующую катоду, наносят кольцевую полоску.

Если маркировка диода отсутствует, то выводы полупроводниковых диодов

можно определить с помощью измерительного прибора - диод пропускает ток

только в одну сторону

Маркировка диодов

На корпусе диода обычно указывают материал полупроводника, из которого он

изготовлен (буква или цифра), тип (буква), назначение или электрические

свойства прибора (цифра), букву, соответствующую разновидности прибора, и

дату изготовления, а также его условное обозначение.

Диод имеет два вывода, один из которых катод (минус), а другой

—

анод (плюс).

Условное графическое изображение на корпусе диода наносится в виде стрелки,

указывающей прямое направление, если стрелки нет, то ставится знак

«

+

»

.

Для некоторых типов диодов используется цветная маркировка в виде точек и

полосок.

Диоды старых типов, в частности точечные, выпускались в стеклянном

оформлении и маркировались буквой

«

Д

»

с добавлением цифры и буквы,

обозначающих подтип прибора. Германиево-индиевые плоскостные диоды

имели обозначение

«

Д7

»

.

Полупроводниковые диоды (внешний

вид):

1 — выпрямительный диод;

2 — фотодиод;

3 — СВЧ диод;

4 и 5 — диодные матрицы;

6 — импульсный диод.

Корпуса диодов

:

1 и 2 — металло-стеклянные;

3 и 4 — металло-керамические;

5 — пластмассовый;

6 — стеклянный

Диод Шоттки

Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения и

обладают повышенным быстродействием по сравнению с

обычными диодами

.

Стабилитрон /

диод Зенера/

Стабилитрон препятствует превышению

напряжения выше определённого порога на

конкретном участке схемы. Может выполнять как

защитные так и ограничительные функции,

работают они только в цепях постоянного тока.

При подключении следует соблюдать полярность.

Однотипные стабилитроны можно соединять

последовательно для повышения стабилизируемого

напряжения или образования делителя напряжений.

Варикап

Варикап (по другому емкостной диод) меняет своё

сопротивление в зависимости от поданного на него

напряжения. Применяется как управляемый

конденсатор переменной емкости, например, для

настройки высокочастотных колебательных

контуров

.

Начало кремниевого века

В далеком 1947 году, в недрах лабораторий телефонной компании

Bell «родился» первый в мире транзистор – полупроводниковый

усилительный элемент. Событие ознаменовало собой переход

электроники из громоздких вакуумных труб на более компактные и

экономичные полупроводники. Начался новый виток цивилизации,

получивший название «кремниевый век».

Полупроводниковые приборы не с одним,

а с двумя n–p-переходами называются

транзисторами

.

Название происходит от сочетания английских слов:

transfer – переносить и

resistor – сопротивление.

Обычно для создания транзисторов используют

германий и кремний. Транзисторы бывают двух типов:

p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы.

Пластинку транзистора называют базой (Б),

одну из областей с противоположным типом

проводимости – коллектором (К), а вторую –

эмиттером (Э).

Обычно объем коллектора превышает объем эмиттера.

В условных обозначениях разных структур

стрелка эмиттера показывает направление тока

через транзистор.

Если в цепь эмиттера включен источник переменного

напряжения, то на резисторе R, включенном в цепь

коллектора, также возникает переменное напряжение,

амплитуда которого может во много раз превышать

амплитуду входного сигнала.

Следовательно, транзистор выполняет роль усилителя

переменного напряжения.

В настоящее время трудно представить автомобиль, в котором нет

ни одного полупроводникового прибора. Самым распространенным

узлом автомобиля, где начали использовать полупроводниковые

приборы, стало электронное зажигание. Затем присоединилось

электронное управление и другими узлами автомобиля, видеокамера

заднего вида, фары, и, наконец, система глобального

позиционирования (GPS).

В последнее время выпускается много мощных, в том числе

составных, транзисторов с характеристиками, позволяющими

использовать их для автомобильных систем зажигания. Кроме

транзисторов, в схеме использованы диоды и светодиоды как

датчики состояния системы зажигания в целом.

Светодиоды используют и в автомобильных фарах.

Примером массового применения светодиодов является установка

светодиодных светофоров. Например, на перекрестках Москвы к 850-

летнему юбилею города было установлено 1000 светодиодных

светофоров; для зеленого света применены элементы на основе

нитридов.

Большинство GPS-приемников снабжаются навигатором с

графическими жидкокристаллическими дисплеями. Загрузив в

навигатор набор карт, можно сразу определить свое

местонахождение не только в географических координатах, но и в

названиях улиц. Можно также обозначить конечный пункт своего

путешествия и заставить электронный голос вовремя подсказывать,

где надо повернуть налево, где направо.

Цифровые интегральные микросхемы по большей части

состоят из транзисторов. Аналоговые интегральные схемы

также содержат резисторы и конденсаторы. Катушки

индуктивности используются в схемах, работающих на

высоких частотах.

Транзисторы

2. Как переводится слово транзистор?

•

А. Усилитель

•

Б. Изменяющий сопротивление

•

В. Сопротивление

Транзисторы

5. Как назывались первые транзисторы?

А. Биполярные

Б. Полевые

В. Точечные

Специальные полупроводниковые

приборы

7. Как называются полупроводниковые

резисторы, обладающие нелинейными

свойствами?

А. Позистор

Б. Терморезисторы

В. Варисторы

Транзисторы

4. В каком режиме транзистор используется

для подключения нагрузки к источнику

питания?

А. Режим отсечки

Б. Активный режим

В. Режим насыщения

Транзисторы

8. Что является основным первичным

параметром биполярного транзистора?

А. Коэффициент усиления по току

Б. Коэффициент усиления по напряжению

В. Сопротивления базы, эмиттера, коллектора