«Электротехника и электроника»
|
Скачать 1.15 Mb.
|
Глоссарий по электронике 1. Активность атомов любого элемента при взаимодействии с другими элементами вещества определяется валентными электронами, расположенными на внешней оболочке атома и легко покидающими свою орбиту, определяя тем самым электропроводность материала. 2. При нагревании полупроводника часть валентных связей нарушается под действием тепловых колебаний атомов в решетке, что приводит к одновременному образованию свободных электронов и пустых мест — дырок, которые, совершая хаотическое движение в течение некоторого времени (времени жизни), рекомбинируют (соединяются) с одним из свободных электронов, образуя стабильный атом решетки. 3. Собственные или типа i (от англ. intrisinc — собственный) полупроводники характеризуются высокой чистотой полупроводника, собственная проводимость которого определяется парными носителями заряда (электрон — дырка) теплового происхождения. 4. Примесная проводимость полупроводников обусловлена наличием примесных атомов, замещающих часть основных атомов, как правило, в узлах кристаллической решетки. 5. Электронные или полупроводники n-типа характеризуются наличием донорных («отдающих» электроны) примесей, валентность которых на единицу выше (по отношению к германию и кремнию это фосфор, мышьяк и другие элементы). 6. Полупроводники с дырочной или проводимостью р-типа характеризуются наличием акцепторной («принимающей» электроны) примесью, валентность которой на единицу меньше (по отношению к германию и кремнию это алюминий, галлий, бор, индий и другие элементы). 7. Электронно-дырочный или p-n—переход — это комбинация из двух полупроводников с различными типами проводимости (p- и n-типа, рис. 1, а), которая создается с применением специальных технологий (сплавлением, диффузией и др.) 8. Поскольку концентрация дырок в р-слое больше, чем в n- слое, то некоторая их часть за счет диффузии перейдет в n-область, где они будут рекомбинировать с электронами до тех пор, пока не установится равновесие, в результате чего на границе перехода со стороны n-слоя будет создана зона 2 (рис. 1, а) нескомпенсированных положительных зарядов (ионов) донорных атомов. 9. Аналогичными п. 8 процессами будет сопровождаться переход электронов из n- в р-область, в результате чего на границе перехода со стороны р-слоя будет создана зона 3 (рис. 1, а) нескомпенсированных отрицательных зарядов (ионов) акцепторных атомов. 10. Электрическое поле пространственных зарядов между зонами 2 и 3 (рис. 1, а) характеризуется контактной разностью потенциалов o, определяемой соотношением концентраций основных и неосновных носителей (например, дырок и электронов для р-слоя) и температурным потенциалом Т = kT/q, где k = 1,3810–23Дж/К — постоянная Больцмана; T — абсолютная температура; q = 1,610–19 Кл — заряд электрона (при «комнатной» температуре Т = 300 °К и Т 26 мВ). Значение oдля германия составляет около 0,35 В и 0,62 В — для кремния. 11. Для подключения внешних выводов используются омические (невыпрямляющие) контакты 1 (рис. 1, а) из олова, золота и других материалов, не создающих в сочетании с полупроводником p-n—переход. 12. Если к p-n—переходу подключить источник постоянного напряжения U плюсом к n-области (рис. 1, б), то в области перехода потенциальный барьер увеличится до = o + U (p-n—переход расширяется) вследствие того, что электроны n-области притягиваются (отталкиваются от перехода) к положительному зажиму источника, а дырки р-области — к отрицательному и количество пересекающих переход носителей заряда существенно уменьшается. а) б) в) Рис. 1. Структура р-n—перехода 13. Указанное в п. 12 включение p-n—перехода называется обратным (непроводящим), при котором неосновные носители (дырки для n-области и электроны для р-области), оказавшиеся за счет хаотического теплового движения вблизи перехода, переносятся его полем, образуя обратный ток Io , который для кремния увеличивается в два раза при увеличении температуры на каждые 10 С. 14. Если поменять полярность подключения источника (рис. 1, в), то в области перехода потенциальный барьер снижается до = o – U (p-n—переход сужается) вследствие того, что электроны n-слоя и дырки р-слоя отталкиваются в область перехода и количество пересекающих его носителей заряда существенно увеличивается. 15. Указанное в п. 14 включение p-n—перехода называется прямым (проводящим) и для этого случая его вольтамперная характеристика (ВАХ) описывается формулой: I = Io[exp(U/nт ) – 1], где I — ток через переход при напряжении U; Iо — обратный (тепловой) ток; n = 1…2 — поправочный коэффициент, учитывающий отклонение характеристики от идеальной (теоретической); т — температурный потенциал (см. п. 10). Приведенная формула считается основным уравнением полупроводниковой электроники. 16. Биполярный транзистор был разработан в 1950 году американским физиком В. Шокли. Название «транзистор» происходит от английских слов transfer и resistor, т. е. буквально — «передающий резистор». Название «биполярный» объясняется тем, что, являясь трехэлектродным прибором, транзистор представляет собой конструкцию из двух p-n—переходов, один из которых, называемый эмиттерным, смещен в прямом направлении (одна полярность), а другой, называемый коллекторным, смещен в обратном направлении (вторая полярность). Область между этими двумя переходами называется базой, толщина которой существенно меньше длины свободного пробега носителей заряда, благодаря чему большая их часть (98% и более), инжектируемая прямо смещенным переходом база-эмиттер, достигает перехода база-коллектор и, подхватываясь «благоприятным» направлением поля этого перехода, образует коллекторный ток Iк . Общее же количество инжектируемых носителей образует эмиттерный ток Iэ , их незначительная часть (2% и менее) рекомбинирует в области базы, образуя базовый ток Iб . 17. Схемы включения биполярных транзисторов ОБ (общая база) — управляющим электродом является эмиттер, выходным — коллектор, база — общим для входного и выходного сигналов; ОЭ (общий эмиттер) — управляющим электродом является база, выходным — коллектор, эмиттер — общим для входа и выхода; ОК (общий коллектор или эмиттерный повторитель) — управляющим электродом является база, выходным — эмиттер, коллектор — общим для входа и выхода. 18. Поскольку выходной величиной является коллекторный ток, то отношение = Iк/Iэ < 1 называют коэффициентом усиления тока эмиттера для схемы ОБ. Так какIэ = Iк + Iб, то для схемы ОЭ с учетом коэффициент усиления тока базы = Iк/Iб = /(1 – ). Коэффициенты и зависят от толщины базы: чем она тоньше, тем меньшее количество инжектируемых электронов (или дырок) будет в ней «застревать» (рекомбинировать) (уменьшение Iб) и тем большее их количество будет проходить к коллекторному переходу (увеличение Iк); значение = 0,999 ( = 999) было достигнуто в меза-транзисторах спустя несколько десятилетий после изобретения транзистора благодаря усовершенствованию технологии их изготовления. 19. Входная ВАХ биполярного транзистора (Iбэ = f(Uбэ)) в режиме малых сигналов практически совпадает с ВАХ прямо смещенного p-n—перехода. 20. Эффект Эрли в биполярных транзисторах — это эффект модуляции толщины базы, вызываемый изменением напряжения на коллекторе в режиме больших сигналов (при увеличении этого напряжения толщина базы уменьшается); поэтому в справочниках входная ВАХ (Iбэ = f(Uбэ)) часто приводится для двух значений коллекторного напряжения. 21. Семейство выходных ВАХ — это зависимость коллекторного тока от коллекторного напряжения при нескольких фиксированных значениях токах базы Iб (Iк =f(Uк)Iб=const). 22. Полевые транзисторы отличаются от биполярных тем, что в них используются носители только одного типа (электроны или дырки) и основным способом их движения является дрейф в электрическом поле. 23. Полевые транзисторы с управляющим р-n—переходом отличаются от биполярных тем, что управляющий р-n—переход работает в обратно смещенном режиме, что обеспечивает высокое входное сопротивление (до 1012 Ом) и малый ток утечки (до 10–12 А). 24. МДП-транзистор — полевой транзистор с Металлическим затвором и Диэлектрической пленкой между затвором и Полупроводником р- или n-типа, проводимость которого управляется электрическим полем затвора. 25. Полевые МДП-транзисторы характеризуются повышенным входным сопротивлением (до 1015 Ом) и малым током утечки (до 10–15 А). 26. Основные характеристики полевых транзисторов, кроме перечисленных в п. 23 и 25: крутизна характеристики — отношение приращения тока стока к приращению напряжения на затворе (до 30 мА/В), напряжение отсечки — напряжение затвор-исток, при котором ток стока минимален и пороговое напряжение — напряжение затвор-исток, при котором индуцируется (создается) канал (только для МДП-транзисторов с индуцированным каналом). 27. Основным недостатком МДП-транзисторов является необходимость электростатической защиты, особенно у МОП-транзисторов, затвор которых изолирован от канала весьма тонким слоем Окисла кремния, который легко пробивается при соприкосновении с руками монтажника (по данным компании Motorola, в сухую погоду (при влажности 10—20%) ходьба по ковру вызывает генерацию на теле человека статического электричества до 35 кВ); поэтому изделия с такими транзисторами, как правило, поставляются в токопроводящих упаковках, а при их монтаже используются специальные средства защиты: заземленные паяльники и браслеты для рук, монтажные инструменты с токопроводящими ручками, полы и монтажные столы с антистатическим покрытием, поддержка соответствующей влажности воздуха (в некоторых случаях с дополнительной ионизацией). 28. Типы цифровых интегральных микросхем (ИМС) средней и высокой степени интеграции: ИМС, выполненные по биполярной, КМОП- и смешанной БИ-КМОП-технологии; ИМС на Комплементарных МОП-транзисторах (комбинации из двух МОП-транзисторов с каналами разной проводимости (n- и p-типа)); отличаются высокой экономичностью и быстродействием. 29. Параметры наиболее часто используемого усилительного каскада с общим эмиттером: коэффициент усиления по напряжению равен отношению коллекторного сопротивления к эмиттерному; для выбора рабочего режима и его стабильности используется низкоомный делитель напряжения в базовой цепи и резистор — в эмиттерной; для уменьшения нелинейных искажений напряжение на коллекторе в статическом режиме (при отсутствии входного сигнала) не должен превышать половину напряжения питания коллекторной цепи. 30. Критерии выбора оптимальных параметров дифференциального каскада: обеспечение идентичности транзисторной пары и коллекторных нагрузок; постоянство суммарного эмиттерного тока транзисторной пары, что достигается использованием в эмиттерной цепи высококачественного стабилизатора тока. 31. В стабилизаторе тока на базе каскада с ОЭ используется свойство этого каскада поддерживать постоянство коллекторного тока при изменениях нагрузки и напряжения на коллекторе за счет большого динамического сопротивления, равного отношению приращений напряжения на коллекторе и коллекторного тока, а также стабилизация положения рабочей точки на входной характеристике транзистора. 32. В дифференциальных каскадах операционных усилителей (ОУ) часто используется составной транзистор (каскад Дарлингтона), коэффициент усиления которого по току равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов, образующих каскад Дарлингтона. 33. Название «Операционный усилитель» произошло от математиков, которые использовали их в аналоговых вычислительных машинах в качестве основного элемента решающих блоков (интеграторов, сумматоров и т. п.). 34. Между входными зажимами ОУ действует дифференциальный сигнал, коэффициент усиления которого в лучших промышленных образцах ОУ достигает значений 100… 120 дБ (105…106). 35. Между общей шиной и каждым входом ОУ действуют синфазные сигналы, которые в большинстве случаев применения ОУ являются помехами, коэффициент ослабления которых в лучших промышленных образцах ОУ достигает значений 100… 120 дБ (105…106). 36. Полоса пропускания ОУ в схеме инвертирующего усилителя определяется по уровню 0,707 амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) или (в децибелах) 20lg(0,707) = – 3 дБ. 37. Преимущества применения микроконтроллеров (МК) в системах управления: повышение технико-экономических показателей изделий (стоимость, надежность, потребляемая мощность, габаритные размеры), сокращение сроков их разработки и придания им принципиально новых потребительских качеств (расширение функциональных возможностей, модифицируемость, адаптивность и т. п.). 38. Типичная архитектура процессорного ядра МК: регистр-регистровая или RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд), отличающаяся повышенным быстродействием. 39. Типичная архитектура организации памяти МК — гарвардская: предполагает раздельное использование памяти программ и данных, что позволяет микропроцессору (МП) работать одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных, и тем самым увеличить производительность. 40. Критерии выбора МК: пригодность выбранного МК для решения поставленной задачи с учетом разрядности (8, 16, 32) и производительности (0,1… 200 MIPS), количества портов ввода/вывода (I/O), объема ОЗУ (RAM), ПЗУ (ROM), наличия часов реального времени; доступность: наличие МК в достаточных количествах, перспективы поставок в будущем, совместимость с МК, находящихся в стадии разработки; поддержка разработок: наличие программных (ассемблеры; компиляторы, симуляторы) и аппаратных средств поддержки (программаторы, эмуляторы, отладочные и оценочные модули); информационная поддержка: примеры применения и исходных текстов программ, квалифицированная консультация, виды связи с поставщиком и разработчиком, наличие научно-технической литературы на русском языке. 41. AVR микроконтроллеры компании Atmel (США). Звучная аббревиатура AVR, пестрящая в заголовках многочисленных русскоязычных книг по 8-разрядным МК фирмы Atmel и отсутствующая в официальных обозначениях таких МК, связана с именами двух студентов университета из 150-тысячного норвежского города Тронхейм Альфа Богена (Alf-Egil Bogen) и Вегарда Воллена (Vegard Wollen), которые разработали одну из самых удачных архитектуру МК и в 1995 году предложили ее корпорации Atmel, известной своими «ноу-хау» в области Flash-памяти. Идея настолько понравилась руководству Atmel, что было принято решение незамедлительно инвестировать предлагаемый проект, в результате чего в 1996 году в Тронхейме был основан исследовательский центр Atmel, а во второй половине 1997-го корпорация приступила к серийному производству нового семейства МК, к их рекламной и технической поддержке. 42. Состав и назначение процессорного ядра AVR-МК: регистры общего назначения (РОН), арифметико-логическое устройства (АЛУ) и регистры управления; принимает из памяти программ коды команд и после декодирования выполняет их. 43. Память программ Flash ROM AVR-МК служит для хранения кодов команд управляющей программы МК; допускает многократное (около 10 тыс.) внутрисхемное стирание и запись информации с помощью SPI-интерфейса непосредственно в целевом изделии без извлечения из него МК. 44. Энергонезависимая память EEPROM AVR-МК используется для долговременного хранения различной информации (промежуточные данные, константы, коэффициенты), которая может изменяться в процессе функционирования МК-системы; исходные данные загружаются в EEPROM через SPI-интерфейс; число циклов стирание/запись составляет не менее 100 тысяч. 45. ОЗУ статического типа (Static RAM, SRAM) AVR-МК служит для хранения переменных управляющей программ; для большинства МК здесь располагается также стек. 46. Тактовый генератор AVR-МК определяет скорость работы МК и синхронизацию всех его функциональных узлов. 47. Последовательный порт AVR-МК — аналог COM-порта настольного ПК — служит для обмена данными с внешними устройствами, включая ПК, по двухпроводной линии связи. 48. Порты ввода/вывода AVR-МК имеют от 3 до 53 независимых линий вход/выход, каждая из которых может быть запрограммирована на вход или выход с общей нагрузочной способностью до 40 мА, что позволяет подключать непосредственно к МК светодиоды и биполярные транзисторы. 49. Таймер-счетчик общего назначения AVR-МК предназначен для формирования запроса прерывания по истечении заданного интервала времени (режим таймера) или накопления заданного числа событий (режим счетчика). 50. Сторожевой таймер AVR-МК предназначен для ликвидации последствий сбоя в ходе выполнения программы путем перезапуска МК. 51. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) AVR-МК содержит базовый 10-разрядный АЦП и регистры управления; для обслуживания нескольких датчиков, подключенных к соответствующим портам ввода/вывода, используется аналоговый мультиплексор (коммутатор) для подключения в заданной последовательности одного из датчиков ко входу базового АЦП. 52. Программные средства поддержки разработок на базе AVR-МК: бесплатная программа AVR Studio с поддержкой всех аппаратных отладочных средств, выпускаемых компанией Atmel и сторонними организациями. 53. Аппаратные средства поддержки разработок на базе AVR-МК: внутрисхемные программматоры (In-System Programmers); стартовые наборы разработчика (Starter Kits); внутрисхемные эмуляторы (In-Circuit Emulators); специализированные наборы. |
Похожие:
 |
Методическая разработка интегрированного урока по дисциплинам «Электротехника и электроника» Выполнение лабораторной работы с использованием компьютерной программы «Электроника» |
|
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение московской области |
 |
Методические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы... Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) |
|
Методические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы... Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) |
|
Документация об аукционе в электронной форме №232. 02. 02. 03-08/19эа/17... Большая Садовая, д. 105/42, г. Ростов-на-Дону, 344006; тел.: +7(863)263-31-58, 263-84-98 |
|
210100 «Электроника и наноэлектроника» б. 1 История Целью освоения учебной дисциплины «История» Аннотации к рабочим программам дисциплин основной образовательной программы «Светотехника и источники света» по направлению подготовки... |
|
Рабочая программа практики к ооп от 02. 07. 2014 №07-130/01-226в... Рабочая программа составлена в соответствии с фгос впо по направлению подготовки 210100. 62 «Электроника и наноэлектроника», утвержденным... |
|
Д. Н. Чубенко электротехника и электрооборудование транспортных и... Ч81 электротехника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин [Текст] : учебно-практическое пособие... |
|
Рабочая программа учебной дисциплины Информатика ооп по направлению... Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению... |
|
«электроника 505К» Инструкция по сервисному обслуживанию и ремонту Д13. 021. 029. 01 Тс Ектроника 505К” со встроенной ккм, вводе в эксплуатацию, проверке соответствия ккм аттестованному поставщиком образцу, структуру,... |
|
Инструкция для образовательных учреждений по сбору утильной электронной... Вовлечение учащихся в реальный экологический в проект рамках, объявленного Президентом Российской Федерации «Года экологии» |
|
Программа вступительного испытания в магистратуру по направлению... ... |
|
1. Информационные технологии в профессиональной деятельности Электроника, радиотехника и системы связи по специальностям среднего профессионального образования |
|
Название события Машиностроение, электротехника, обработка, пневматики и гидравлический контроль и информатика (для автономного классов.) |
|
Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов «Электрооборудование и электрохозяйство предприятии организации и учреждении» направления 654500 «Электротехника электромеханика... |
|
Фгбоу впо «Тамбовский государственный технический университет» Институт... «Электроэнергетика и электротехника», 13. 03. 01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 19. 03. 01 «Биотехнология» |