книги / Устройство, эксплуатационно-техническое обслуживание и ремонт станционного оборудования радиорелейных линий связи

На коллектор /э-л-р-транзистора всегда подается отрицательное по отноше­ нию к эмиттеру напряжение, а на коллектор я-р-я-транзистора — положитель­ ное.

Транзисторы широко применяют в схемах усилителей и гене­ раторов. Их можно использовать так же, как конденсаторы пере­ менной емкости с электронным управлением. Если на транзистор подать запирающее напряжение, то два его р-я-перехода можно рассматривать как пластины конденсатора, емкость которого за­ висит от значения запирающего напряжения; изменяя его, меня­ ют емкость конденсатора. Такие полупроводниковые приборы на­ зывают варикапами.

Существует большое количество других типов полупроводни­ ковых приборов, например полевые транзисторы, тиристоры, тун­ нельные диоды и т. д.

Физические принципы, на которых основана работа полевых транзисторов, были известны давно, однако их реализация встре­ тила существенные технические трудности, и только в 60-х годах полевые транзисторы начали применять в различных областях электроники.

В полевых транзисторах использован эффект воздействия поперечного элекрического поля на проводимость канала, по которому движутся носители элек­ трического заряда.

Полевые канальные транзисторы имеют ряд существенных достоинств, к которым прежде всего относятся большое входное сопротивление приборов, превышающее десятки миллиардов омов; большая устойчивость к проникающим излучениям (допускается уровень излучений в десятки тысяч раз больший, чем для биполяр­ ных транзисторов); малый уровень собственных шумов; малое влияние температуры на усилительные свойства. Видно, что эти свойства полевых транзисторов позволяют им успешно конкури­ ровать с биполярными транзисторами во многих областях техники, например в системах управления атомными реакторами, в спутни­ ках-ретрансляторах космической связи и др.

Полевые транзисторы изготовляют двух типов: с затвором в виде р-п-перехода и с изолированным затвором.

Устройство полевого транзистора с затвором в виде р-я-пере- хода схематически представлено на рис. 49. Основу прибора со­ ставляет слабо легированная (т. е. с очень небольшим количест­ вом примеси) полупроводниковая пластина р-типа /, к торцам которой приложено напряжение U, создающее ток стока /с через сопротивление нагрузки R. В полупроводниковой пластине этот ток обеспечивается движением основных носителей заряда, в рас­ сматриваемом случае — положительных.

Торец пластины, от которого движутся носители заряда, на­

В интегральных микросхемах предпочтительнее полевые тран­ зисторы с изолированным затворм (рис. 51).

Основу прибора составляет пластина 7 полупроводника р-типа (например, кремниевая). На небольшом расстоянии друг от друга в основную пластину вплавляют донорную примесь я-типа. Затем пластину термически обрабатывают, в результате чего на ней на­ ращивается тонкий (0,1 мкм) слой 5 диоксида кремния, являю­ щегося хорошим изолятором.

На слой изолятора накладывают металлическую пластину 4 затвора, перекрывающую области донорной примеси.

Транзисторы с изолированным затвором чаще называют тран­ зисторами типа ' МДП (металл—диэлектрик—полупроводник) или типа МОП (металл—окисел—полупроводник). Упрощенно принцип его работы можно представить следующим образом: в отсутствие напряжения на затворе 3 области донорной примеси (области я-типа) разделены непроводящей прослойкой основной пластины. Область, соединенную с зажимом /, называют истоком, область, соединенную с зажимом 2,— стоком. Таким образом, цепь между истоком и стоком разомкнута.

При подаче на затвор положительного напряжения электроны вытягиваются из основной пластины и скапливаются под изоли­ рующей прослойкой 5. При определенной разности потенциалов между зажимом 3 и основной пластиной концентрация электро­ нов под диэлектриком превысит концентрацию дырок в этой об­ ласти и под диэлектриком образуется проводящий электронный канал 6, соединяющий исток и сток.

Проводимость этого канала, а следовательно, и ток стока мож­ но менять, изменяя управляющее напряжение на затворе. В рас­ смотренном случае проводящий канал между истоком и стоком индуцируется напряжением затвора.

Разновидностью МДП-транзисторов являются конструкции, в которых канал «встраивается» в процессе изготовления прибора путем введения соответствующих примесей. Напряжение затвора меняет концентрацию носителей и проводимость этого встроенного

ных и сверхвысокочастотных цепях; если в пределах 501—599, то для работы в импульсных схемах; диоды, маркируемые цифрами 601—699, используются в ка­ честве конденсаторов с регулируемой емкостью (варикапы).

Последняя буква указывает на некоторые конструктивные или другие особен­ ности диода (разновидность прибора).

Например, маркировка КС 196В расшифровывается следующим образом: кремниевый стабилитрон для схем выпрямления переменного тока, разновид­ ность В.

Условные обозначения транзисторов и тиристоров приведены на рис. 54.

Их также маркируют ц и ф р а м и и б у к в а м и : значение первой буквы или цифры такое же, как и для диодов: буква на втором месте указывает класс прибора: Т — биполярный транзистор, П — полевой транзистор, Н — динистор, У — тринистор; последующие цифры характеризуют мощность, диапазон частот и номер разра­ ботки прибора; буква на последнем месте указывает технологический тип при­ бора.

$13. Колебательные системы

Среди задач радиотехники важное место занимают создание и усиление электри­ ческих колебаний разных частот, а также выделение колебаний одной частоты или группы частот из множества колебаний других частот.

Эти задачи решаются за счет применения генераторов, усили­ телей, фильтров, в устройство которых всегда входят колебатель­ ные системы.

Простейшей колебательной системой с сосредоточенными параметрами явля­ ется колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и конденса­ тора.

Конденсатор и катушка могут быть соединены параллельно или последовательно по отношению к источнику энергии (рис. 55), называясь соответственно параллельный или последовательный колебательный контур.

Если колебательный контур подключить к источнику электри­ ческих колебаний какой-либо частоты /, то в нем возникнут коле­ бания этой же частоты. В этом случае говорят, что контур работает в режиме вынужденных колебаний. Наилучшие условия работы контура будут тогда, когда частота колебаний источника совпа­ дает с резонансной частотой контура:

где /р= l/(2nVZc).

В этом случае индуктивное сопротивление XL равно емкост­

ному сопротивлению Хс_ Фазы напряжения на индуктивности и емкости в последовательном контуре отличаются почти на 180°, а в параллельном — почти на 180° отличаются фазы токов, протекающих через катушку ин­ дуктивности и конденсатор.

Режим резонанса для по­ следовательного контура назы­

вают резонансом напряжений, а для параллельного — резонансом токов. При резонансе напряжений ток в цепи контура достигает максимального значения и ограничивается только активным со­ противлением контура и возможностями источника энергии. При резонансе токов максимальны токи в ветвях контура (IL, /с ), об­ щий же ток в цепи Iо минимален, так как сопротивление контура при параллельном включении достигает максимума.

Следует отметить, что при резонансе (и тока, и напряжения) сопротивление контура становится чисто активным, равным г для последовательного и р= дД / С для параллельного контуров. В ветвях параллельного контура при резонансе протекают токи, значения которых в Q раз превышают /о. Q — добротность кон­ тура. В последовательном контуре то же можно сказать о напряже­ ниях UL и Uг

Если колебательному контуру сообщить «электрический тол­ чок», т. е. вывести его из электрического равновесия, например воздействовав (кратковременно) на катушку внешним магнитным полем, то в контуре возникнут свободные электрические колеба­ ния с частотой fр. Эти колебания будут затухать и тем быстрее, чем меньше добротность контура Q. Для получения незатухаю­ щих колебаний надо в определенные моменты времени возобнов­ лять «электрические толчки», как это делают в генераторах.

В усилителях колебательные контуры используют в качестве нагрузки, где с их помощью лучше всего усиливаются колебания тех частот, которые соответствуют резонансной частоте контура или немного отличаются от нее.

Из формулы для резонансной частоты контура видно, что чем больше значение частоты, тем меньше должны быть значения L и С. Так, для частот свыше 300 МГц эти значения настолько малы, что конструктивно выполнить колебательный контур из катушки и конденсатора, смонтировать его и настроить практически невоз­ можно. Поэтому на частотах выше 300 МГц применяют колеба­ тельные контуры с распределенными параметрами — отрезки ко­ аксиальных линий и волноводов.

лы, создаваемой электромаг­ Рис. 57. Конструкция разрывного разомк­

нитных реле в них можно выделить общие детали, с помощью кото­ рых реализуется принцип их работы.

На сердечнике из электротехнической стали располагается обмотка, по которой проходит ток управления. Сердечник с об­ моткой образуют электромагнит, притягивающий подвижный якорь. При обесточении электромагнита якорь под действием пру­ жины возвращается в исходное положение. С якорем связаны контакты, которые, перемещаясь, входят в соприкосновение с не­ подвижными контактами, приваренными к упругим пластинкам из фосфористой бронзы. Все металлические детали крепятся на эбо­ нитовом (или из другого непроводящего материала) основании. На этом же основании расположены зажимы, один из которых электрически соединен с неподвижным контактом, а другой — с подвижным. Вместо зажимов от контактов могут быть выведены пронумерованные или обозначенные различным цветом провода.

Реле срабатывает (замыкает или размыкает контакты) при определенном значении тока в обмотке электромагнита. Это зна­ чение называется током срабатывания. Для получения надеж­ ного контакта обмотку сердечника реле питают током, который в 3—4 раза превышает ток срабатывания.

Время срабатывания реле определяется скоростью нарастания тока в обмотке сердечника и временем движения якоря. Обычно оно равно сотым или десятым долям секунды.

Ток, при котором якорь под действием пружины отрывается от сердечника называется током отпускания.

Вследствие гистерезиса магнитной системы реле ток отпуска­ ния оказывается в несколько раз меньше тока срабатывания.

Электромагнитное реле можно сделать чувствительным к по­ лярности напряжения, подводимого к обмотке сердечника. Это достигается некоторым усложнением конструкции и подмагничиванием сердечника с помощью встроенного постоянного магнита. При этом управляющее напряжение положительной полярности вызывает замыкание одной пары контактов, при изменении по­ лярности напряжения якорь отклоняется в противоположную сторону и замыкает другую пару контактов. Такое реле называ­ ется поляризованным.

В практике нередко возникает необходимость включать элек­ трические цепи в определенном порядке, последовательно во вре-