УД «Электронная и вычислительная техника» УД «Электротехника и электроника»

Департамент образования и науки Тюменской области Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Тюменской области «Колледж цифровых и педагогических технологий»

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ для студентов по выполнению аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы УД «Электронная и вычислительная техника» УД «Электротехника и электроника» специальность 09.02.06 «Сетевое и системное администрирование» специальность 15.02.09. «Аддитивные технологии» специальность 15.02.14 «Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (по отраслям)» специальность 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Тюмень 2018

Печатается в соответствии с решением методического совета ГАПОУ ТО «Колледж цифровых и педагогических технологий» от «13» июня 2018г., протокол № 4

Рецензент – Бородин А.Н., главный администрирования ЕРСГИзС, ГКЦ ТО «ЦИТТО»

специалист

сектора

Методическое пособие для студентов по выполнению самостоятельной работы по УД «Электронная и вычислительная техника», УД «Электротехника и электроника» специальность 09.02.06 «Сетевое и системное администрирование» специальность 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств» специальность 15.02.09. «Аддитивные технологии» специальность 15.02.14 «Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (по отраслям)» / Сост. С.В. Бородина. – Тюмень: ГАПОУ ТО «Колледж цифровых и педагогических технологий», 2018. – 46 с. В пособии представлены методические указания для студентов по выполнению аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы по УД «Электронная и вычислительная техника», УД «Электротехника и электроника». Пособие содержит лекционный материал, вопросы для самопроверки, практические задания для самостоятельной работы по этой теме. Пособие адресовано студентам, обучающимся по специальностям 09.02.06 «Сетевое и системное администрирование» специальность 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств» специальность 15.02.09. «Аддитивные технологии» специальность 15.02.14 «Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (по отраслям)» 2

СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………4 Элементная база электроники………………………………………….5 Тема 1. Диоды…………………………………………………………...7 Вопросы для самопроверки…………………………………………...15 Практическое задание №1 ……………………………..……………...24 Пример решения практического задания №1………………………...26 Тема 2. Транзисторы……………………………………………….…..30 Вопросы для самопроверки……………………………………………35 Практическое задание № 2…………………………………………….40 Пример решения практического задания №2………………………....43 Список использованной литературы…..………………………………46

3

ВВЕДЕНИЕ УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ! Методические указания по дисциплинам УД «Электронная и вычислительная техника», УД «Электротехника и электроника» для выполнения самостоятельной работы созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовке к практическим работам и зачетам, экзаменам. Представленные методические указания направлены на ознакомление и изучение тем: «Полупроводниковые диоды», «Транзисторы», «Интегральные микросхемы». Интенсивное развитие электроники продолжается в настоящее время. Обновляется ее компонентная база, разрабатываются новые электронные устройства. Для их освоения и грамотного использования необходима достаточно глубокая теоретическая подготовка. Специалисты различных направлений должны иметь представление об используемой базе и принципах работы аналоговых, цифровых и программируемых устройств электроники. Именно эти вопросы и рассматриваются в учебном пособии. Выполнение заданий самостоятельной работы поможет Вам одновременно решить несколько довольно сложных вопросов, которые часто возникают у студентов: - уметь определять компонент электроники; - выработать умение читать схемы; - научиться анализировать вольт - амперные характеристики устройств; - закреплять понимание определенных понятий, связанных с практическими заданиями. Наличие положительной оценки по самостоятельным работам необходимо для получения допуска к зачету по дисциплине, поэтому в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за работу Вы должны найти время для ее выполнения или пересдачи. Внимание! Если в процессе выполнения самостоятельных работ у Вас возникают вопросы, необходимо обратиться к материалу прошлых лекций. Желаем Вам успехов!!!

4

1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ В настоящее время во всех отраслях промышленности и в быту широко используются электронные устройства. Причем тенденция такова, что среди них увеличивается доля информационных устройств и систем автоматики. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных, не требующих специальной настройки микроэлектронных функциональных узлов различного назначения. Электроника имеет короткую, но богатую собственную историю, которая составляет чуть более 100 лет. Первый ее период связан с эпохой вакуумных ламп и появлением чуть позже ионных приборов. На их основе были разработаны различные электронные устройства. Совершенствование этих устройств шло долгие годы. При этом появились радиотехника, телевидение, электронные вычислительные машины и многое другое. Создание в конце 40-х годов ХХ века полупроводниковых диодов и транзисторов позволило сделать электронные устройства более надежными, компактными, потребляющими значительно меньше электрической энергии. Появился новый модульный принцип конструирования электронной аппаратуры. Модули, а в дальнейшем микромодули завершили десятилетнюю эпоху транзисторной электроники и привели к возникновению интегральной электроники, или микроэлектроники. Совершенствование технологии изготовления интегральных микросхем позволило увеличить плотность упаковки электронных компонентов, расположив их на одном кристалле. Если плотность упаковки вакуумной техники оценивалась величиной 0,3 элемента в 1 см3, транзисторной – 2,5 эл/см3, то плотность упаковки в интегральных микросхемах достигла многих тысяч элементов. При этом предельное число транзисторов в одной микросхеме уже превышает миллионы. В конце 70-х годов на основе больших интегральных микросхем были созданы принципиально новые – программируемые устройства: микропроцессоры, микроконтроллеры, программируемые логические интегральные схемы, устройства памяти и др. При этом отдельные разделы электроники переросли в самостоятельные направления –микропроцессорная техника, телекоммутационные устройства, цифровое телевидение и т.д. В современных электронных устройствах, в основном, применяют полупроводниковые приборы: диоды, транзисторы, тиристоры и интегральные микросхемы. В отличие от пассивных элементов: резисторов, конденсаторов, дросселей– их называют активными элементами. В последнее время все чаще резисторы и конденсаторы выполняют как полупроводниковые элементы в составе интегральных микросхем или в виде отдельных сборок.

5

Тема 1. Диоды Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор (ППП) с одним p–n-переходом, обладающий односторонней проводимостью тока. Существует много различных типов диодов – выпрямительные, импульсные, туннельные, обращенные, сверхвысокочастотные диоды, а также стабилитроны, варикапы, магнито-, тензо-, фото-, светодиоды и др. Выпрямительные диоды. Принцип работы выпрямительных диодов: Работа диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода. Вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда (из-за рекомбинации) и обладающий высоким электрическим сопротивлением, – так называемый запирающий слой. Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер). Если к p–n-переходу приложить внешнее напряжение, создающее электрическое поле в направлении, противоположном полю электрического слоя, то толщина этого слоя уменьшится и при напряжении 0,4…0,6 В запирающий слой исчезнет, а ток существенно возрастет (этот ток называют прямым). При подключении внешнего напряжения другой полярности запирающий слой увеличится и сопротивление p–n-перехода возрастет, а ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, будет незначительным даже при сравнительно больших напряжениях. Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Положительный (прямой) ток диод пропускает в направлении от анода к катоду. На рис. 1.1 показаны условное графическое обозначение (УГО) диода, его идеальная и реальная вольт-амперная характеристики (ВАХ). Видимый излом ВАХ в начале координат связан с различными масштабами токов и напряжений в первом и третьем квадранте графика. Два вывода диода: анод А и катод К в УГО не обозначаются и на рисунке показаны для пояснения. На ВАХ реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает. Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя.

6

VD А

К а)

Область электрического пробоя

I Uак

I,А

Прямая ветвь

1 100

0

Uобр, В

б)

10

Обратная ветвь Рисунок 1.1. Полупроводниковый диод:

1

Uпр, В

I,мкА в)

а – условное графическое изображение;

б – идеальная ВАХ; в – реальная ВАХ Промышленностью в основном выпускаются германиевые (Ge) и кремниевые (Si) диоды. Кремниевые диоды обладают малыми обратными токами, более высокой рабочей температурой (150…200 С против 80…100 С), выдерживают большие обратные напряжения и плотности тока (60…80 А/см2 против 20…40 А/см2). Кроме того, кремний – широко распространенный элемент (в отличие от Ge, который относится к редкоземельным элементам). К преимуществам Ge-диодов можно отнести малое падение напряжения при протекании прямого тока (0,3…0,6 В против 0,8…1,2 В). Кроме названных ПП материалов, в сверхвысокочастотных цепях используют арсенид галлия GaAs. Полупроводниковые (ПП) диоды по технологии изготовления делятся на два класса: точечные и плоскостные. Точечный диод образуют Si- или Ge-пластина n-типа площадью 0,5…1,5 мм2 и стальная игла, образующая p–n-переход в месте контакта. В результате малой площади переход имеет малую емкость, следовательно, такой диод способен работать в высокочастотных цепях. Но ток через переход не может быть большим (обычно не более 100 мА). Плоскостной диод состоит из двух соединенных Si- или Ge-пластин с разной электропроводностью. Большая площадь контакта ведет к большой емкости перехода и относительно низкой рабочей частоте, но проходящий ток может быть большим (до 6000 А). Основными параметрами выпрямительных диодов являются: – максимально допустимый прямой ток Iпр.max; – максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max; – максимально допустимая частота fmax. По первому параметру выпрямительные диоды делят на диоды: – малой мощности, прямой ток до 300 мА;

7

– средней мощности, прямой ток 300 мА…10 А; – большой u мощности – силовые, i максимальный прямой ток определяется Uпр t классом и составляет t 10, 16, 25, 40, …1600 Uобр А. t уст Импульсные i u диоды применяются в маломощных схемах с Iпр импульсным t характером t Iобр.имп макс подводимого Uост t восст напряжения. Отличительное а) б) требование к ним – малое время перехода из закрытого Рис.1.2. Переходные процессы в импульсных диодах: состояния в открытое и а – зависимость тока при переключении обратно (типичное время 0,1…100 мкс). напряжения с прямого на обратное; УГО импульсных диодов такое же, как у выпрямительных диодов. К специфическим параметрам импульсных диодов относятся: – время восстановления Tвосст – это интервал времени между моментом переключения напряжения на диоде с прямого на обратное и моментом, когда обратный ток уменьшится до заданного значения (рис 1.2,а); – время установления Tуст – это интервал времени между началом протекания через диод прямого тока заданной величины и моментом, когда напряжение на диоде достигнет 1,2 установившегося значения (рис 1.2,б); – максимальный ток восстановления Iобр.имп.макс., равный наибольшему I значению обратного тока через диод после переключения напряжения с прямого на Imax обратное (рис 1.2,а). Туннельные диоды применяют в качестве переключателей, усилителей или генераторов колебаний, поскольку ВАХ Imin этих диодов (рис. 1.3) имеет участок с Uпр отрицательным дифференциальным сопротивлением. При этом частота Рис.1.3. УГО и ВАХ туннельных диодов 8

переключений может достигать 40 ГГц. Для получения туннельных диодов используют полупроводниковые материалы с очень большим содержанием примесей и добиваются очень малой ширины p–n-перехода (на два порядка меньше, чем у обычных плоскостных выпрямительных диодов). Обращенные диоды получают при концентрации примесей в p- и nобластях меньшей, чем у туннельных диодов, но большей, чем у обычных I, мА 2 выпрямительных диодов. Такой диод оказывает малое сопротивление 1 проходящему току при обратном включении (рис.1.4) и сравнительно 0 1 0,2 0,4 U,В большое сопротивление при прямом 0,1 2 включении. Поэтому их применяют при выпрямлении малых сигналов с 3 амплитудой напряжения в несколько Рис.1.4. УГО и ВАХ десятых вольта. Диоды Шоттки) получают, обращенных диодов используя переход металлполупроводник. При этом применяют подложки из низкоомного n-кремния (или карбида кремния) с высокоомным тонким эпитаксиальным слоем того же полупроводника (рис.1.5). На поверхность эпитаксиального слоя наносят металлический электрод, обеспечивающий выпрямление, но не инжектирующий неосновные носители в базовую область (чаще всего золото). Благодаря этому в этих диодах нет таких медленных процессов, как накопление и рассасывание неосновных носителей в базе. Поэтому инерционность диодов Шоттки не высока. Она определяется величиной барьерной емкости выпрямляющего контакта (1…20 пФ). Кроме этого, у диодов Шоттки оказывается значительно меньшее, чем у выпрямительных диодов последовательное сопротивление, так как металлический слой имеет малое сопротивление по сравнению с любым даже сильно легированным полупроводником. Это позволяет использовать диоды Шоттки для выпрямления значительных токов (десятки ампер). Обычно их применяют в импульсных вторичных источниках питания для выпрямления высокочастотных напряжений (частотой до 3 4 нескольких МГц

Стабилитроны – полупроводниковые диоды, напряжение на которых в области электрического пробоя слабо зависит от тока. Их используют для стабилизации напряжения.

2 1 Рис.1.5. УГО и структура диода Шоттки: 1 – низкоомный исходный кристалл кремния; 9

2 – эпитаксиальный слой высокоомного

Рабочим участком на ВАХ стабилитрона является зона электрического пробоя (рис. 1.6). Чаще всего материалом для стабилитронов служит кремний. Основные параметры стабилитрона[1…4]: 1) напряжение стабилизации Uст; 2) дифференциальное сопротивление на участке стабилизации Rд= dUст/dIст; 3) минимальный и максимальный токи стабилизации Iст.мин и Iст.макс. Минимальный ток стабилизации I VD обусловлен нелинейностью обратной ветви ВАХ, максимальный – допустимой U Uс температурой кристалла; 4) температурный коэффициент Iст.мин напряжения на участке стабилизации, показывающий на сколько (в процентах) изменится Uст при изменении температуры Рабочий кристалла на 1 С (прил.2): участок TKU=dUст/UdT∙100 % Промышленностью выпускается Iст.макс стабилитроны с Uст=1…1000 В, Iст.мин= 0,2…10 мА. На участке стабилизации Рис. 1.6. УГО и ВАХ Rд  const и составляет 0,5…200 Ом. Варикапы. Это полупроводниковые стабилитрона диоды, используемые в качестве емкостного элемента, управляемого электрическим напряжением. Емкость диода зависит от величины обратного напряжения (рис.1.7). Основными параметрами варикапа являются общая емкость С, фиксируемая обычно при небольшом обратном напряжении 2…5 В, и коэффициент перекрытия по емкости Кс = Смакс /Смин при двух заданных значениях обратных напряжений. В большинстве случаев С=10…500 пФ и Кс=5…20. Варикапы применяют в системах дистанционного управления и автоматической подстройки частоты.

10

С,пФ

20 10 -30

-20

-10

0

U,В

Рис. 1.7. Зависимость емкости от обратного напряжения и УГО варикапа

Светодиоды. На основе явлений, происходящих в p–nпереходе при протекании через него прямого тока, можно получать полупроводниковые приборы, способные генерировать оптическое излучение. Такими приборами являются полупроводниковые

светодиоды. Работа светодиодов основана на инжекционной электролюминесценции, т.е. генерации оптического излучения в p–n-переходе, находящемся под прямым внешним напряжением. Под воздействием внешней энергии электроны в атомах переходят в возбужденное состояние с более высоким уровнем энергии W2, называемым метастабильным уровнем возбуждения. При возвращении этих электронов с метастабильного уровня W2 на исходный W1 происходит испускание фотонов с длиной волны, определяемой соотношением λ = 1 , 2 3 ( W 2 – W 1 ) . К преимуществам полупроводниковых светодиодов относятся высокий по сравнению с лампами накаливания КПД, относительно узкий спектр излучения и хорошая диаграмма направленности, высокое быстродействие и малое напряжение питания. Все это обеспечивает удобство согласования с интегральными микросхемами, высокую надежность, долговечность и технологичность. Спектр излучения, а, следовательно, и его цвет зависит от используемого полупроводникового материала. Светодиоды изготовляют не на основе кремния или германия как большинство полупроводниковых приборов, а на основе арсенида-фосфида галлия. Яркость свечения пропорциональна прямому току светодиода. Тока в несколько миллиампер достаточно для отчетливой индикации. Светодиоды изготовляют в виде отдельных индикаторов и в виде семисегментных или точечных матриц. Семисегментные матрицы состоят из семи светящихся полосок – сегментов, из которых можно синтезировать изображение любой цифры от 0 до 9 (такие матрицы используются, например, в электронных часах с цифровой индикацией). В точечных матрицах изображение формируется из светящихся точек. На основе точечных матриц можно синтезировать не только изображение цифры, но и любого индицируемого знака (буквы, специального символа и т.д.). Фотодиоды. Простейший фотодиод представляет собой обычный полупроводниковый диод (см. рис. 1.8, а), в котором обеспечивается возможность воздействия оптического излучения на р–п-переход. В 11

равновесном состоянии, когда поток излучения полностью отсутствует, концентрация носителей, распределение потенциала и энергетическая зонная диаграмма фотодиода полностью соответствуют обычной p-nструктуре. При воздействии излучения в направлении, перпендикулярном плоскости p-n-перехода, в результате поглощения фотонов с энергией, большей, чем ширина запрещенной зоны, в n-области возникают электронно-дырочные пары. Эти электроны и дырки называют фотоносителями. При диффузии фотоносителей в глубь n-области основная доля электронов и дырок не успевает рекомбинировать и доходит до границы p–n-перехода. Здесь фотоносители разделяются электрическим полем p–n-перехода, причем дырки переходят в p-область, а электроны не могут преодолеть поле перехода и скапливаются у границы p–n-перехода и nобласти. Таким образом, ток через p–n-переход обусловлен дрейфом неосновных носителей – дырок. Дрейфовый ток фотоносителей называется фототоком. Фотоносители – дырки заряжают p-область положительно относительно n-области, а фотоносители – электроны – nобласть отрицательно по отношению к p-области. Возникающая разность потенциалов называется фотоЭДС Eф. Генерируемый ток в фотодиоде – обратный, он направлен от катода к аноду, причем его величина тем больше, чем больше освещенность. Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов – без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя). Фотодиоды, работающие в режиме фотогенератора, часто применяют в качестве источников питания, преобразующих энергию солнечного излучения в электрическую. Они называются солнечными элементами и входят в состав солнечных батарей, используемых на космических кораблях. КПД кремниевых солнечных элементов составляет около 20 %, а у пленочных солнечных элементов он может иметь значительно большее значение. Важными техническими параметрами солнечных батарей являются отношения их выходной мощности к массе и площади, занимаемой солнечной батареей. Эти параметры достигают значений 200 Вт/кг и 1 кВт/м2 , соответственно. При работе фотодиода в фотопреобразовательном режиме источник питания Е включается в I цепь в запирающем I E U0U1U2 направлении (рис. 1.8, а). + U Rн Ф=0 Используются обратные U ветви ВАХ фотодиода при Ф1>0 различных освещенностях а) б) Ф2>0 (рис. 1.8, б). Ток и Рис. 1.8 Схема включения (а) и ВАХ (б) напряжение на нагрузочном резисторе Rн фотодиода в 12

фотопреобразовательном режиме

могут быть определены графически по точкам пересечения ВАХ фотодиода и линии нагрузки, соответствующей сопротивлению резистора Rн. При отсутствии освещенности фотодиод работает в режиме обычного диода. Темновой ток у германиевых фотодиодов равен 10…30 мкА, у кремниевых 1…3 мкА. Если в фотодиодах использовать обратимый электрический пробой, сопровождающийся лавинным умножением носителей заряда, как в полупроводниковых стабилитронах, то фототок, а, следовательно, и чувствительность значительно возрастут. Чувствительность лавинных фотодиодов может быть на несколько порядков больше, чем у обычных фотодиодов (у германиевых – в 200 –300 раз, у кремниевых – в 104 – 106 раз). Лавинные фотодиоды являются быстродействующими фотоэлектрическими приборами, их частотный диапазон может достигать 10 ГГц. Недостатком лавинных фотодиодов является более высокий уровень шумов по сравнению с обычными фотодиодами. Кроме фотодиодов, применяются фоторезисторы (рис 1.9), фототранзисторы и фототиристоры, в которых используется внутренний фотоэффект. Характерным недостатком их является высокая инерционность (граничная рабочая частота fгр  10…16 кГц), что ограничивает их применение.

IФ

IФ

Ф3>Ф2

R

Ф2>Ф1

Е

мА

Ф1=0 Ф

a)

U

б) в) г) Рис. 1.9. Схема включения (а), УГО (б), энергетическая (в) и вольт-амперная (г) характеристики фоторезистора

Конструкция фототранзистора подобна обычному транзистору, у которого в корпусе имеется окошко, через которое может освещаться база. УГО фототранзистора – транзистор с двумя стрелками, направленными к нему. Оптроны. Светодиоды и фотодиоды часто используются в паре. При этом они помещаются в один корпус таким 2 образом, чтобы светочувствительная площадка 1 фотодиода располагалась напротив излучающей площадки светодиода. Полупроводниковые приборы, использующие пары «светодиод – фотодиод», называются оптронами (рис. 1.10). Рис. 1.10. Оптрон; Входные и выходные цепи в таких приборах 13 1 – светодиод;

оказываются электрически никак не связанными, поскольку передача сигнала осуществляется через оптическое излучение. Использование оптронов в электронно-вычислительных устройствах является одним из основных методов повышения помехоустойчивости аппаратуры. В качестве приемников в оптронах применяются также фоторезисторы, фототранзисторы и фототиристоры. В настоящее время широко используются оптоэлектронные ИМС – одна или несколько оптопар с дополнительными схемами согласования и усиления. Оптроны успешно используются вместо импульсных трансформаторов, реле, переключателей, переменных резисторов и др. компонентов, имеющих механические перемещающиеся контакты и плохую совместимость с ПП и микроэлектронными приборами. Вопросы для самопроверки: 1. Какие критерии положены в основу деления вещества на проводники, полупроводники и диэлектрики 2. Собственная электропроводность полупроводников.

3. Объяснить механизм примесной проводимости полупроводников n-типа.

4. Объяснить механизм примесной проводимости полупроводников p-типа.

5. Объяснить образование и принцип действия электроннодырочного (p-n) перехода полупроводников.

6. Виды пробоя p-n – перехода, их причина и последствия.Емкость и сопротивление p-n- перехода.

7. Чем отличаются дрейфовый и диффузионный токи p-n- перехода?

8. Как влияет на величину потенциального барьера прямое и обратное напряжение на p-n- переходе? Какие процессы при этом происходят?

9. Объяснить устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления ими переменного тока.

10. Начертить вольтамперную характеристику полупроводникового диода и пояснить его основные параметры, показав их на характеристике 11. Стабилитрон: определение, условно-графическое обозначение, характеристики, параметры и назначение.

12. Туннельный диод: определение, условно-графическое обозначение, характеристики, параметры и назначение.

13. Варикап: определение, условно-графическое обозначение, характеристики, параметры и назначение.

14. Светодиод, Фотодиод, оптрон: определение, условнографическое обозначение, характеристики, параметры и назначение 14

Практическое задание №1 Определение параметров выпрямительных диодов по справочным данным и вольт-амперным характеристикам Для заданного согласно варианту диода (таблица 1.1) требуется выполнить: 1.

Дать характеристику диода.

2.

Записать основные параметры: Uпр = _______________ при Iпр = _______ I обр = _______________ при Uобр. max = _______ 3. Построить (на миллиметровке) вольт-амперные характеристики

(ВАХ) диода для температур t1, t2, t3 [Л-1]. При построении ВАХ прямые и обратные ветви характеристик для всех температур расположить в одной системе координат.

4. По вольт-амперным характеристикам для температуры t2 определить сопротивление прямому току (Rпр) при напряжении Uпр.1 и сопротивление обратному току (Rобр) при обратном напряжении Uобр.1.

5. Дифференциальное сопротивление (rдиф) и крутизну (S) прямой ветви ВАХ для напряжения Uпр.1.

6. По ВАХ определить изменение прямого тока при изменении температуры от t1 до t3 для любого одного значения прямого напряжения.

15

Таблица 1.1. Исходные данные для выполнения задания №1

Вариант

Температура окружающей среды Тип диода

1

Uпр.1

Uобр.1

t1

t2

t3

град, С

град, С

град, С

В

В

3

4

5

6

7

2

1

Д2Б

-60

+20

+70

0,6

10

2

Д2В

-60

+20

+70

0,5

25

3

Д2Г

-60

+20

+70

0,5

30

4

Д2Д

-60

+20

+60

0,5

30

5

Д2Ж

-60

+20

+70

0,6

100

6

Д2И

-60

+20

+70

0,5

60

7

Д223

-60

+25

+125

0,8

80

8

Д223А

-60

+25

+125

0,8

40

9

Д223Б

-60

+25

+125

0,7

120

10

Д229А

-60

+25

+125

0,5

120

11

Д229Б

-60

+25

+125

0,5

150

12

Д237А

-60

+25

+125

0,6

100

13

Д237Б

-60

+25

+125

0,5

250

14

Д237В

-60

+25

+125

0,6

300

15

2Д102А

-60

+25

+120

0,8

200

16

КД103А

-60

+25

+125

0,8

40

17

КД104А

-60

+25

+70

0,8

200

18

КД105Б

-60

+25

+85

0,6

300

19

КД105В

-60

+25

+85

0,6

450

20

КД105Г

-60

+25

+85

0,6

500

21

Д2Б

-60

+20

+70

0,6

10

22

Д2В

-60

+20

+70

0,5

25

23

Д2Г

-60

+20

+70

0,5

30

24

Д2Д

-60

+20

+60

0,5

30

16

25

Д2Ж

-60

+20

+70

0,6

100

26

Д2И

-60

+20

+70

0,5

60

27

Д223

-60

+25

+125

0,8

80

28

Д223А

-60

+25

+125

0,8

40

29

Д223Б

-60

+25

+125

0,7

120

30

Д229А

-60

+25

+125

0,5

120

Пример выполнения задания №1 Задание. Для заданного согласно варианту диода (таблица 1.2) требуется выполнить: 1. Дать характеристику диода.

2. Записать основные параметры: Uпр = _______________ при Iпр = _______ I обр = _______________ при Uобр. max = _______ Uобр. max = _______ 3. Построить (на миллиметровке) вольт-амперные характеристики (ВАХ) диода для температур t1, t2, t3 [Л-4]. При построении ВАХ прямые и обратные ветви характеристик для всех температур расположить в одной системе координат.

4.

По

вольт-амперным

характеристикам

для

температуры

t2

определить

сопротивление прямому току (Rпр) при напряжении Uпр.1 и сопротивление обратному току (Rобр) при обратном напряжении Uобр.1.

5. Дифференциальное сопротивление (rдиф) и крутизну (S) прямой ветви ВАХ для напряжения Uпр.1.

30

Тип диода

т

Вариан

6. По ВАХ определить изменение прямого тока при изменении температуры от t1 до t3 для любого одного значения. Исходные данные варианта № 30 Температура окружающей среды Uпр.1 Uобр.1

Д229А

t1 град,С -60

t2 град,С +25

t3 град,С +125

В 0,5

В 120

Решение Воспользуемся рекомендованной литературой [4], копия из которой приведена в конце примера.

17

1. Характеристика диода: Диод кремниевый, диффузионный. Предназначен для преобразования переменного напряжения частотой до 1 кГц. Выпускается в металлостеклянном корпусе. Тип диода и схема соединение его электродов приводятся на корпусе.

2. Основные параметры диода: I обр =50 мкА при Uобр. max = 200В;Uобр. max = 200 В.

3. Вольт-амперные характеристики диода (рисунок 1).

4. Определение сопротивлений Rпр и Rобр. 𝑈обр

𝑅обр =

𝐼обр

=

120В 7мкА

=

120 7∙10−6

= 17,14 МОм.

5. Определение дифференциального сопротивления rдиф и крутизны S. 𝑟диф = 𝑆=

∆𝑈пр (0,5 − 0,4)В 0,1 = = = 1,21 Ом; ∆𝐼пр (120 − 37,5)мА 82,5 ∙ 10−3

1 𝑟диф

=

1 1,21

= 0,825Ом−1 .

Изменение прямого тока при изменении температуры от -600С до 1250С при напряжении Uпр = 0,5 В : от 57 мА до 250 мА.

18

Тема 2. Транзисторы Транзистор – полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности и имеющий обычно три вывода. Транзисторы делятся на биполярные и униполярные (полевые). Первый транзистор был биполярным.

1.2.1. Биполярный транзистор

VT

к

к б

б

Термин «биполярный» связан с тем, что в этих транзисторах э э используются носители зарядов двух типов: электроны и дырки. Для а) б) изготовления транзисторов применяют те Рис. 1.11 Биполярный же ПП-материалы, что и для диодов. В транзистор: биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой а) p–n–p-структуры без корпуса; структуры из полупроводников различной электропроводности б) n–p–n-структуры в корпусе создаются два p–n-перехода с чередующими типами электропроводности (p–n–p или n–p–n). Транзисторы конструктивно могут быть беcкорпусными (рис.1.11,а) (для применения, например, в составе ИМС) и заключенными в типовой корпус (рис. 1.11,б). Три вывода биполярного транзистора называются база, коллектор и эмиттер. В зависимости от общего вывода можно получить три схемы подключения транзистора: с общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Рассмотрим работу транзистора в схеме ОБ,

(рис. 1.12).

э e– n

Эмиттер нжектирует (поставляет) в базу основные носители, в нашем примере для ПП n-типа ими будут электроны. Источники выбирают так, чтобы E2 >> E1. Резистор Rэ ограничивает ток открытого p–n-перехода.

б e– p

к e– n

А

Rэ Iб E1

Iэ

Iк

E2

Рис. 1.12. Схема работы транзистора

19

При E1 = 0 ток через коллекторный переход мал (обусловлен неосновными носителями), его называют начальным коллекторным током Iк0. Если E1 > 0, электроны преодолевают эмиттерный p–n-переход (E1 включена в прямом направлении) и попадают в область базы. Базу выполняют с большим удельным сопротивлением (малой концентрацией примеси), поэтому концентрация дырок в базе низкая. Следовательно, немногие попавшие в базу электроны рекомбинируют с ее дырками, образуя базовый ток Iб. Одновременно в коллекторном p–n-переходе со стороны E2 действует много большее поле, чем в эмиттерном переходе, которое увлекает электроны в коллектор. Поэтому подавляющее большинство электронов достигают коллектора. Эмиттерный и коллекторный токи связаны коэффициентом передачи тока эмиттера I I   к  к при Uкб = const. I э I э Всегда Iк < Iэ, а  = 0,9…0,999 для современных транзисторов. В рассмотренной схеме Iк = Iк0 + Iэ  Iэ. Следовательно, схема ОБ обладает низким коэффициентом передачи тока. Из-за этого ее применяют редко, в основном в высокочастотных устройствах, где по усилению напряжения она предпочтительнее других. Основной схемой включения биполярного транзистора является схема ОЭ, (рис. 1.13).

Rк Для нее по первому закону Кирхгофа VT можно записать Rб Iб = Iэ – Iк = (1 – )Iэ – Iк0 .

Iб Учитывая, что 1 –  = 0,001…0,1, имеем Iб << Iэ  Iк .

E1 Iэ E2 Найдем отношение тока коллектора к току базы: I  I I э  I к 0 I    к  э к0   . Рис. 1.13. Включение Iб Iэ  Iк (1   ) I э  I к 0 1   транзистора по схеме ОЭ Это отношение называют коэффициентом передачи тока базы. При  = 0,99 получаем  = 100. Если в цепь базы включить источник сигнала, то такой же сигнал, но усиленный по току в  раз, будет протекать в цепи коллектора, образуя на резисторе Rк напряжение много большее, чем напряжение источника сигнала. Для оценки работы транзистора в широком диапазоне импульсных и постоянных токов, мощностей и напряжений, а также для расчета цепи смещения, стабилизации режима используются семейства входных и выходных вольтамперных характеристик (ВАХ ).

20

Iк

Семейство входных ВАХ устанавливают I к Iб зависимость Uк=0 Uк > 0 Iб3>Iб2 входного тока (базы или эмиттера) от входного напряжения Iб2>Iб1 Uбэ при Uк = const, рис. 1.14,а. Входные Iб1>0 ВАХ транзистора Iб=0 аналогичны ВАХ диода в прямом Uбэ Uкэ включении. б) а) Семейство Рис. 1.14 Вольт-амперные характеристики выходных ВАХ устанавливает транзистора: а – входные; б – выходные зависимость тока коллектора от напряжения на нем при определенном токе базы или эмиттера (в зависимости от схемы ОЭ или ОБ), рис. 1.14, б. Кроме электрического перехода n–p, в быстродействующих цепях широко используется переход на основе контакта металл–полупроводник – барьер Шоттки (Schottky). В таких переходах не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов в базе, и быстродействие транзистора зависит только от скорости перезарядки барьерной емкости. Для оценки максимально допустимых режимов работы транзисторов используют основные параметры: 1) максимально допустимое напряжение коллектор–эмиттер (для различных транзисторов Uкэ макс = 10…2000 В); 2) максимально допустимая мощность рассеяния коллектора Pк макс – по ней транзисторы делят на транзисторы малой мощности (до 0,3 Вт), средней мощности (0,3…1,5 Вт) и большой мощности (более 1,5 Вт); транзисторы средней и большой мощности часто снабжаются специальным теплоотводящим устройством – радиатором; 3) максимально допустимый ток коллектора Iк макс – до 100 А и более; 4) граничная частота передачи тока fгр (частота, на которой h21 становится равным единице); по ней транзисторы делят: - на низкочастотные – до 3 МГц; - среднечастотные – от 3 до 30 МГц; - высокочастотные – от 30 до 300 МГц; - сверхвысокочастотные – более 300 МГц.

1.2.2.Полевые (униполярные) транзисторы 21

Полевые транзисторы делятся на транзисторы с управляющим p–nпереходом (рис. 1.15) и с изолированным затвором. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом оказалось проще биполярного.

2 3

1 5 n-область 4 + З p-область Uси Uзи

Uзи

С И

Uси

б) а) Рис. 1.15. Структура (а) и схема (б) полевого транзистора с затвором в виде p–n -перехода и каналом n-типа; 1,2 – области канала и затвора; 3,4,5 – выводы истока, стока, затвора

В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока Iс. Между затвором и истоком приложено обратное напряжение, запирающее p–n-переход, образованный n-областью канала и p-областью затвора. Таким образом, в полевом транзисторе с n-каналом полярности приложенных напряжений следующие: UCИ>0, Uзи≤0. При подаче запирающего напряжения на p-n-переход между затвором и каналом (см. рис.

1.16,а) на границах канала возникает равномерный слой, обедненный носителями заряда и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению ширины проводящего канала. При подаче напряжения между истоком и стоком обедненный слой становится неравномерным (рис.1.16,б), сечение канала возле стока уменьшается, и проводимость канала тоже уменьшается.

22

n - область

обедненный слой I

Uзи

+ Uси

Uзи

а) б) Рис. 1.16. Ширина канала в полевом транзисторе при Uси = 0 (а) и при Uси >0 (б)

ВАХ полевого транзистора приведены на рис.1.17. Здесь зависимости тока стока IС от напряжения Uси при постоянном напряжении на затворе Uзи определяют выходные, или стоковые,

характеристики полевого транзистора ( рис. 1.17,а). На начальном участке характеристик ток стока возрастает с увеличением Uси. При Iс, мА Uзи=0 Iс,мА повышении 15 напряжения сток– -1 исток до Uси=Uзап– 10 10 [Uзи] происходит -2 перекрытие канала и 5 5 дальнейший рост -3 тока Iс -4 прекращается 0 5 10 15 Uси, В Uзи, В -4 0 -2 (участок а) б) насыщения). Рис. 1.17. Выходные (а) и передаточная (б) Отрицательное вольт-амперные характеристики напряжение Uзи между затвором и полевого транзистора. истоком приводит к меньшим значениям напряжения Uси и тока Iс, при которых происходит перекрытие канала. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою p–nперехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя. По выходным характеристикам может быть построена передаточная характеристика Iс=f(Uзи) (рис. 1. 17,б). На участке насыщения она практически не зависит от напряжения Uси. Из нее видно, что в отсутствии входного напряжения (затвори–сток) канал обладает определенной проводимостью и пропускает ток, называемый начальным током стока Ic0. Чтобы практически «запереть» канал, необходимо приложить к входу напряжение отсечки Uотс. Входная характеристика полевого транзистора – зависимость тока утечки затвора I3 от напряжения затвор – исток – обычно не используется, 23

так как при Uзи <0 р–п-переход между затвором и каналом закрыт и ток затвора очень мал (I3=10-8 …10-9 А), поэтому во многих случаях им можно пренебречь. Как и в случае биполярных транзисторов, полевые имеют три схемы включения: с общим затвором, стоком и истоком (рис. 1.18). Передаточная ВАХ Rc Iс полевого транзистора с управляющим p–nVT переходом представлена на рис. 1.17,б.

E Основными преимуществами полевых транзисторов с управляющим Iи p–n-переходом перед биполярными являются Uвх высокое входное сопротивление, малые шумы, простота изготовления, низкое Рис. 1.18. Схема включения с падение напряжения на открытом полностью общим истоком полевого канале. Однако они обладают таким транзистора с управляющим недостатком, как необходимость работать в p–n - переходом отрицательных областях ВАХ, что усложняет схемотехнику. Полевые транзисторы с изолированным затвором бывают двух типов: с встроенным каналом (создается при изготовлении) и с индуцированным каналом (канал возникает при работе транзистора). Но их объединяет то, что металлический затвор изолируется от канала тонким (доли мкм) слоем диэлектрика. Отсюда второе название таких транзисторов – МДП-транзисторы (структуры металл-диэлектрикп–полупроводник). А так как диэлектрик часто является оксидом кремния, то имеется третье название – МОП-транзисторы (металл–оксид–полупроводник). Структура МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа изображена на рис. 1.19,a. На подложке из полупроводника р-типа около истока и стока формируются области n-типа с повышенной концентрацией носителей заряда. На поверхности подложки располагается металлический затвор, изолированный от нее слоем диэлектрика. Между стоком и истоком приложено положительное напряжение Uси. Пока управляющее напряжение между затвором и истоком Uзи отсутствует, ток стока равен нулю, так как цепь исток –подложка – сток представляет собой два включенных навстречу друг другу p–n-перехода. Если на затвор подать положительное напряжение, то под действием электрического поля электроны подложки будут перемещаться в направлении к затвору, а дырки – в глубь подложки. В поверхностном слое подложки между истоком и стоком образуется тонкий слой с повышенной концентрацией электронов. Кроме того, часть электронов диффундирует из областей истока и стока. Поэтому между истоком и стоком образуется (индуцируется)

24

канал по которому перемещаются носители заряда, и ток стока при этом становится отличным от нуля. Очевидно, что с повышением напряжения на затворе увеличивается электрическая проводимость канала, и, следовательно, возрастает ток стока (рис.1.19,в). Применение – Uси + изолированного затвора 5 – Uзи 7 позволило резко поднять + 10 6 входное сопротивление.

9 С И + Если у полевых с транзисторов с n n + з n Uси управляющим p–nи 2 p 3 1 Uзи переходом оно со– – 4 ставляет до 109 Ом, то у П 8U''' > U'' МДП-транзисторов – до Ic Ic зи 14 б) а)зи 10 Ом. Разновидностью U''зи > U'зи МДП-транзисторов является транзистор с U'зи > 0 встроенным каналом (рис.1.20), который создается технологически в Uзи Uси 0 поверхностном слое 0 а) б) подложки. Это тонкий слой Рис. 1.19. Структура (а), схема включения (б) полупроводника, выходные в) и передаточная(г ) ВАХ МДПсоединяющий исток со транзистора с индуцированным каналом n-типа: стоком, одинакового с 1 – 4 – области истока, канала, стока и ними типа электропроводности. В подложки; 5 – 8 – выводы истока, затвора, стока таком транзисторе при и подложки; 9 - диэлектрик; 10 – затвор наличии между стоком и истоком напряжения Uси и при нулевом напряжении на затворе ток стока будет отличен от нуля. При увеличении в сторону положительных (для канала n-типа) значений напряжения между затвором и истоком электрическая проводимость канала за счет обогащения носителями заряда будет увеличиваться, с ток стока – возрастать. Отрицательное напряжение между затвором и истоком будет вызывать сужение канала (обеднение носителями), ток стока будет уменьшаться, а при достижении напряжением некоторого порогового значения — прекратится. Таким образом, транзистор с встроенным каналом управляется разнополярными напряжениями.

Ic Uзи > 0 Ic Uзи = 0 Uзи < 0 25

0

Uси

а)

0

б)

U

Межэлектродные емкости полевых транзисторов между затвором и стоком Сзс, а также затвором и истоком С зи, обычно не превышают 1…20 пФ. Полевые транзисторы с коротким каналом (длиной 1…3 мкм) являются высокочастотными приборами и могут работать на частотах до нескольких десятков гигагерц. Конструкция МДП-транзисторов постоянно совершенствуется. Для того чтобы такие транзисторы работали на повышенных частотах, необходимо уменьшать длину канала, снижать собственные емкости, пороговое напряжение и пр. Поэтому появляются транзисторы, выполненные, например, по V-технологии с длиной канала менее 0,1 мкм и способные работать до частот 1,5 ГГц. В интегральных технологиях изготовления микросхем широко используют МДП-структуры специального назначения. Для примера можно упомянуть структуру типа металл–нитрид–оксид–полупроводник (МНОП), которую используют для получения запоминающих устройств. Она состоит из тонкого слоя оксида SiO2 (барьера) и толстого слоя нитрида Si3N4 («ловушка»). При программировании на затвор структуры подают положительное напряжение, достаточное для туннелирования через барьер электронов из подложки. Попав, таким образом, в «ловушку», электроны и созданный ими заряд могут храниться в ней несколько лет, барьер из оксида предотвращает обратный перенос заряда в отсутствии электрического поля. Если на затвор подать достаточно большое отрицательное напряжение, то накопленный заряд рассасывается. Основными параметрами полевых транзисторов являются: 1) крутизна переходной характеристики S = dIc / dUзи при Uси = const (0,1…500 мА/В); 2) дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения Rc = dUси / dIc при Uзи = const (103…106 Ом); 3) сопротивление открытого канала Rк (0,1…300 Ом); 4) начальный ток стока Ic0 при Uзи = 0 (0,01…600 мА); 5) напряжение отсечки Uотс (0,2…10 В); 6) максимально допустимые напряжения стоки–сток, затвор–исток; 7) максимальная мощность рассеивания стока Pc max (сотни ватт); 8) максимальный ток стока Ic max (до сотен ампер); 9) максимальная рабочая частота fmax.

26

Мощные полевые транзисторы с вертикальным каналом широко применяются в устройствах управления мощной нагрузкой, импульсных источниках питания при максимальным напряжением сток–исток до 1000 В. Их обычно называют 4 И 3 И З MOSFET-транзисторы.

2 n+ 2 n+ MOSFET – это 1 1 аббревиатура от английского p p словосочетания Metal-OxidenSemiconductor Field Effect Transistor (металл-оксидные n+ полупроводниковые полевые 5 транзисторы). Данный класс С транзисторов отличается, Рис.1.21.Структура полевого транзистора с прежде всего, минимальной мощностью управления при вертикальным каналом:1- SO2, 2 – контакт значительной выходной истока, 3 – поликремниевый затвор, (сотни ватт), чрезвычайно малым значением 4 – контакт затвора, 5 – контакт стока сопротивления в открытом состоянии (десятые доли Ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальной мощностью, выделяющейся на транзисторе в виде тепла. Получают транзисторы с вертикальным каналом методом двойной диффузии (рис.1.17.). На подложке n+-типа с введенным эпитаксиальным слоем n- - типа проводят первую диффузию (получают области p-типа). Затем диффузией донорной примеси (фосфор) создают исток с высокой концентрацией носителей n+-типа. Между истоком и стоком в вертикальном направлении создается канал, управляемый напряжением между затвором и истоком. Поликремниевый электрод затвора изолирован от металла истока слоем SiO2. Такая структура транзистора с вертикальным каналом в отличие от транзисторов с горизонтальным каналом (рис.1.19.) позволяет создать максимальную площадь контактов истока и стока и уменьшить сопротивление выводов. Следует отметить, что при такой технологии изготовления мощного полевого транзистора в его структуре появляется паразитный биполярный транзистор, который может включиться, когда скорость изменения напряжения на стоке окажется слишком большой. В зависимости от области применения (низкие напряжения и большие токи или высокие напряжения и жесткие требования к динамическим характеристикам) разработаны различные технологии изготовления MOSFET-транзисторов. Технология MDmesh (Multiple Drain mesh) и STripFET фирмы STMicroelectronics основаны на многочисленных вертикальных p-структурах стока, что значительно уменьшает сопротивление сток/исток в открытом состоянии (RDS ON). Кроме очень низкого RDS ON, новая вертикальная структура кристалла обеспечивает превосходные 27

динамические характеристики (dV/dt). Например, низковольтный (20 В) транзистор STV160NF02L рассчитан на токи до 160 А и имеет сопротивление сток/исток в открытом состоянии 0,0016 Ом. MOSFET-транзисторы другой Z-серии, например STW8NC90Z, рассчитаны на напряжения до 900 В, полностью защищены от электростатического пробоя и выбросов напряжения в затворной цепи вследствие переходных процессов., но обеспечивают токи до 7,6 А и имеют сопротивление сток/исток в открытом состоянии 1,38 Ом. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ) являются новым типом активного прибора, который появился сравнительно недавно. Его входные характеристики подобны входным характеристикам полевого транзистора, а выходные – выходным характеристикам биполярного. В литературе этот прибор называют IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). По быстродействию IGBTтранзисторы (рис.1.22) значительно Полукристаллический Оксид превосходят биполярные. Их чаще всего кремний затвора используют в качестве мощных ключей, у которых время включения 0,2...0,4 мкс, а время выключения Эмиттер 0,2...1,5 мкс, коммутируемые + n+ n – p напряжения достигают 3,5 кВ, а токи 1200 А. p+ rб Транзисторы этого типа вытесняют r б n— Эпитаксиальный слой тиристоры из высоковольтных схем + преобразования частоты и позволяют n Буферный слой создать импульсные источники p+ вторичного электропитания с Подложка качественно лучшими Коллектор характеристиками. Активные приборы нового типа Рис. 1.22. Структура используются достаточно широко в IGBT-транзистора инверторах для управления электродвигателями, в мощных системах бесперебойного питания с напряжениями свыше 1 кВ и токами в сотни ампер. В какой-то степени это является следствием того, что во включенном состоянии при токах в сотни ампер падение напряжения на транзисторе находится в пределах 1,5…3,5В. Как видно из структуры IGBT-транзистора (рис. 1.22), это достаточно сложный прибор, в котором транзистор типа р–п–р управляется МОП-транзистором с каналом типа п. Коллектор IGBT-транзистора (рис. 1.23,а) является эмиттером транзистора VT4. При подаче положительного напряжения на затвор у транзистора VT1 появляется электропроводный канал. Через него эмиттер транзистора IGBT (коллектор транзистора VT4) оказывается соединенным с 28

базой транзистора VT4. Это приводит к тому, что он полностью отпирается и падение напряжения между коллектором транзистора IGBT и его эмиттером становится равным падению напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT4, просуммированному с падением напряжения Uси на транзисторе VT1. В Коллектор связи с тем, C что падение К VT4 напряжения Затвор VT2 VT3 З G на р–nVT1 rб переходе Э E уменьшаетс я с Эмиттер б) в) а) увеличение Рис. 1.23. Эквивалентная схема IGBT-транзистора (а) и его м температур условное обозначение в отечественной (б) ы, падение иностранной (в) литературе в определенном диапазоне напряжения на иотпертом IGBT-транзисторе токов имеет отрицательный температурный коэффициент, который становится положительным при большом токе. Поэтому падение напряжения на IGBT-транзисторе не опускается ниже порогового напряжения диода (эмиттерного перехода VТ4). При увеличении напряжения, приложенного к транзистору IGBT, увеличивается ток канала, определяющий ток базы транзистора VT4, при этом падение напряжения на IGBT-транзисторе уменьшается. При запирании транзистора VT1 ток Ic транзистора VT4 становится малым, что Ic Uкэ позволяет считать его запертым. Дополнительные слои введены для Uкэ исключения режимов работы, характерных для тиристоров, когда происходит лавинный пробой. Буферный слой п + и Ic t широкая базовая область n– обеспечивают мкс 0,1 уменьшение коэффициента усиления по току p–n–p-транзистора. Общая картина Рис. 1.24. Изменение падения включения и выключения достаточно напряжения Uкэ и тока Ic сложная, так как наблюдаются изменения подвижности носителей заряда, коэффициентов передачи тока у имеющихся в структуре p–n–p- и n–p–n-транзисторов, изменения сопротивлений областей и пр. Хотя в принципе IGBT–транзисторы могут быть использованы для работы в линейном режиме, пока в основном их применяют в ключевом режиме.

29

При этом изменения напряжений у коммутируемого ключа характеризуются кривыми, показанными на рис. 1.24. При изготовлении полевых транзисторов с изолированным затвором (ПТИЗ), имеющих вертикальный канал, образуется паразитный биполярный транзистор, который не находил практического применения. Схематическое изображение такого транзистора приведено на рис. 1.25,а. На этой схеме VT – полевой транзистор с изолированным затвором, Т1 – паразитный биполярный транзистор, R1 –последовательное сопротивление канала полевого транзистора, R2 – сопротивление, шунтирующее переход база–эмиттер биполярного транзистора Т1. Благодаря сопротивлению R2 биполярный транзистор заперт и не оказывает существенного влияния на работу полевого транзистора VT. Выходные вольт-амперные характеристики ПТИЗ, приведенные на рис. 1.25,б, характеризуются крутизной S и сопротивлением канала R1.

Сток R1

Ic

VT Затвор

T1

Ic, A Uси

30 B

20

20 В Uзи = 10 В

10 R2

Uзи

0

Uси, B

б)

а) Исток

8

4

Коллектор

Iэ2=Iк T2

Ic VT

Затвор

Uзэ

Iк1

Iк2

8В 7 6

20

Uкэ

T1

10

Iэ

Эмиттер в)

Uзэ = 5 В 0

R2

Iэ1 Ic

Iк, А

30

г)

4

8

Uк, B

Рис. 1.25. Схема замещения ПТИЗ с вертикальным каналом (а) и его вольт-амперные характеристики (б), схема замещения транзистора типа IGBT (в) и его вольт-амперные характеристики (г) Структура транзистора IGBT аналогична структуре ПТИЗ, но дополнена еще одним р–n-переходом, благодаря которому в схеме замещения (рис.

1.25,в) появляется еще один p–n–p-транзистор T2. Образовавшаяся структура из двух транзисторов T1 и T2 имеет глубокую внутреннюю положительную обратную связь, так как ток коллектора транзистора T2 влияет на ток базы транзистора T1, а ток коллектора транзистора T1 определяет ток базы транзистора Т2. Принимая, что коэффициенты передачи тока эмиттера транзисторов T1 и T2 имеют значения α1 и α2, соответственно, находим Iк2 = Iэ2α2, Iк1 = Iэ1α1 и Iэ = Iк1 + Iк2 + Iс. Из последнего уравнения можно определить ток стока полевого транзистора Ic = Iэ(1 – α1 – α2). Поскольку ток стока Iс ПТИЗ можно определить через крутизну S и напряжение UЗ, на затворе IC = SUЗ, определим ток IGBT транзистора IК  IЭ 

SU 3  S ЭU З , 1  (1   2 )

где Sэ = S/ [1 – (α1 + α2)] – эквивалентная крутизна биполярного транзистора с изолированным затвором. Очевидно, что при α1 + α2 ≈ 1 эквивалентная крутизна значительно превышает крутизну ПТИЗ. Регулировать значения α1 и α2 можно изменением сопротивлений R1 и R2 при изготовлении транзистора. На рис. 1.25,г приведены вольт-амперные характеристики IGBT транзистора, которые показывают значительное увеличение крутизны по сравнению с ПТИЗ. Так, например, для транзистора BUP402 получено значение крутизны 15 А/В. Другим достоинством IGBT-транзисторов является значительное снижение последовательного сопротивления и, следовательно, снижение падения напряжения на замкнутом ключе. Последнее объясняется тем, что последовательное сопротивление канала R2 шунтируется двумя насыщенными транзисторами T1 и Т2, включенными последовательно. Условное схематическое изображение БТИЗ приведено на рис. 1.26. Это обозначение подчеркивает его гибридность тем, что изолированный затвор изображается как в ПТИЗ, а электроды коллектора и эмиттера изображаются как у биполярного транзистора.

31

Поскольку в основу транзисторов типа IGBT положены ПТИЗ с индуцированным каналом, то напряжение, подаваемое на затвор, должно быть больше порогового напряжения, которое имеет значение 5...6 В. а) б) в) г) Быстродействие Рис. 1.26. Условные обозначения модулей БТИЗ несколько ниже на IGBT-транзисторах: а – МТКИД; б – МТКИ; быстродействие полевых транзисторов, в – М2ТКИ; г МДТКИ но значительно выше быстродействия биполярных транзисторов. Исследования показали, что для большинства транзисторов типа IGBT времена включения и выключения не превышают 0,5... 1,0мкс. Для уменьшения количества дополнительных внешних компонентов в состав IGBT-транзисторов вводят диоды или выпускают модули, состоящие из нескольких компонентов (рис. 1.26, а – г). Их условные обозначения включают: букву М – модуль беспотенциальный (основание изолировано); 2 – количество ключей; буквы ТКИ – биполярный с изолированным затвором; ДТКИ – диод/биполярный транзистор с изолированным затвором; ТКИД – биполярный транзистор с изолированным затвором/диод; цифры: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 – максимальный ток; цифры: 1, 2, 5, 6, 10, 12 – максимальное напряжение между коллектором и эмиттером U кэ (*100В). Например модуль МТКИД-75-17 имеет UКЭ =1700 В, I=2*75А, UКЭотк =3,5 В, PKmax =625 Вт. Статический индукционный транзистор (СИТ или SITтранзистор) представляет собой полевой транзистор с управляющим p–nпереходом, который может работать при обратном смещении затвора (режим полевого транзистора) и при прямом смещении затвора (режим биполярного транзистора). В результате смешанного управления открытый транзистор управляется током затвора, который в этом случае работает как база биполярного транзистора, а при запирании транзистора на затвор подается обратное запирающее напряжение. В отличие от биполярного транзистора обратное напряжение, подаваемое на затвор транзистора, достигать 30 В, что значительно ускоряет процесс рассасывания неосновных носителей, которые появляются в канале при прямом смещении затвора.

32

В настоящее время имеются две разновидности СИТ-транзисторов. Первая разновидность транзисторов, называемых просто СИТ, представляет собой нормально Uзи = 0 открытый прибор с управляющим Iс, А -2 p–n-переходом. В таком приборе при нулевом напряжении на -4 8 затворе цепь сток –исток -6 6 находится в проводящей -8 -10 4 состоянии (рис.1.27). Перевод -12 транзистора в непроводящее -14 2 состояние осуществляется с помощью запирающего напряжения 0 20 40 60 80 100 Uси В Uзи отрицательной полярности, Рис. 1.27. Вольт-амперные прикладываемого между затвором и характеристики истоком. Существенной особенностью такого CИТ СИТ- транзисторов транзистора является возможность значительного снижения сопротивления канала Rси в проводящем состоянии пропусканием тока затвора при его прямом смещении. СИТ-транзистор, как и ПТИЗ, имеет большую емкость затвора, перезаряд которой требует значительных токов управления. Достоинством СИТ-транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами является повышенное быстродействие. Время включения практически не зависит от режима работы и составляет 20...25 нс при задержке не более 50 нс. Время выключения зависит от соотношения токов стока и затвора. Для снижения потерь в открытом состоянии СИТ вводят в насыщенное стояние подачей тока затвора. Поэтому на этапе выключения, так же, как и в биполярном транзисторе, происходит процесс рассасывания неосновных носителе заряда, накопленных в открытом состоянии. Это приводит к задержке выключения и может лежать в пределах от 20 нс до 5мкс. Специфической особенностью СИТ-транзистора, затрудняющей его применение в качестве ключа, является его нормально открытое состояние при отсутствии управляющего сигнала (рис.1.27.). Для его запирания необходимо подать на затвор отрицательное напряжение смещения, которое должно быть больше напряжения отсечки. Этого недостатка лишены БСИТ-транзисторы, в которых напряжение отсечки технологическими приемами сведено к нулю. Благодаря этому БСИТ-транзисторы при отсутствии напряжения на затворе заперты, так же как и биполярные транзисторы, что и отражено в названии транзистора – биполярные СИТ-транзисторы. Поскольку СИТ- и БСИТ-транзисторы относятся к разряду полевых транзисторов с управляющим p–n-переходом, их схематическое изображение и условные обозначения такие же. Таким образом, определить СИТтранзисторы можно только по номеру разработки, что весьма затруднительно, 33

если нет справочника. Например, СИТ-транзистор КП926 имеет максимальное значение напряжения 400 В, ток стока 16 А, напряжение отсечки – 15 В, а БСИТ-транзистор КП955 – напряжение 450 В, ток 25 А, напряжение отсечки 0 В. Несмотря на высокие характеристики СИТ- и БСИТ-транзисторов, они уступают ПТИЗ по быстродействию и мощности управления. К достоинствам СИТ-транзисторов следует отнести малое сопротивление канала в открытом состоянии, которое составляет 0,1... 0,025 Ом.

1.3.Тиристоры Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) p—n-переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для коммутаций в электрических цепях. Простейшим тиристором с двумя выводами является диодный тиристор (динистор). Триодный тиристор (тринистор) имеет дополнительно третий (управляющий) электрод. Как диодный так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р–п-переходами (рис. 1.28). Крайние области р1 и п2 называются анодом и катодом, соответственно, с одной из средних областей р2 или n1 соединен управляющий электрод. П1, П2, П3 – переходы между p- и n-областями. Источник Е внешнего питающего напряжения подключен к аноду I пр 3 p1 Iy + Uy –

n1 p2 n2

2

1

R

R

+Е

П1 П 2 Uпр П3

R p1 К Б Э

n1 p2

Э Б

n1 p2 К

э к

n2

б б

к э

–

а)

б) Рис. 1.28. Структура (а) и двухтранзисторная схема замещения (б) триодного тиристора

положительным относительно катода полюсом. Если ток Iу 34

через управляющий электрод триодного тиристора равен нулю, его работа не отличается от работы диодного. В отдельных случаях бывает удобно представить тиристор двухтранзисторной схемой замещения с использованием транзисторов с различным типом электропроводности р–n–р и п–р–п (рис. 1.28,б). Как видно из рис.1.28,б, переход П2 является общим коллекторным переходом обоих транзисторов в схеме замещения, а переходы П1 и П3 – эмиттерными переходами. При повышении прямого напряжения Uпр (что достигается увеличением ЭДС источника питания Е) ток тиристора увеличивается незначительно до тех пор, пока напряжение Uпр не приблизится к некоторому критическому значению напряжения пробоя, равному напряжению включения Uвкл (рис.1.29). При дальнейшем повышении напряжения Uпр под влиянием нарастающего электрического поля в переходе П2 происходит резкое увеличение количества носителей заряда, образовавшихся в результате ударной ионизации при столкновении носителей заряда с атомами. В результате ток в переходе быстро нарастает, так как электроны из слоя п2 и дырки из слоя р1 устремляются в слои р2 и п1 и насыщают их неосновными носителями заряда. При дальнейшем увеличении ЭДС источника Е или уменьшения сопротивления резистора R ток в приборе нарастает в соответствии с вертикальным участком ВАХ (рис.1.29) Минимальный прямой ток, при котором тиристор остается во включенном состоянии называется током удержания Iуд. При уменьшении прямого тока до значения Iпр< I ур,А I пр Iуд (нисходящая ветвь ВАХ на рис.1.29) 4 высокое сопротивление перехода 0 30 мA восстанавливается и происходит выключение 20 тиристора. Время восстановления 20 10 I уд сопротивления p–n-перехода обычно Iy= 0 U 0 обрmax составляет 10…100 мкс.

500 1000 U ,В Напряжение Uвкл, при котором пр начинается лавинообразное нарастание тока, -10 U вкл может быть снижено дополнительным введением неосновных носителей заряда в -20 любой из слоев, прилегающих к переходу П2. Эти добавочные носители заряда I обр ,мА увеличивают число актов ионизации в р–пРис 1.29. Вольт-амперные переходе П2, в связи с чем напряжение характеристики и условное включения Uвкл уменьшается. обозначение триодного Добавочные носители заряда в тиристора триодном тиристоре, представленном на рис. 1.28, вводятся в слой р2 вспомогательной цепью, питаемой от независимого источника напряжения. В 35

какой мере снижается напряжение включения при росте тока управления, показывает семейство кривых на рис.1.29. Будучи переведенным в открытое (включенное) состояние, тиристор не выключается даже при уменьшении управляющего тока Iу до нуля. Выключить тиристор можно либо снижением внешнего напряжения до некоторого минимального значения, при котором ток становится меньше тока удержания, либо подачей в цепь управляющего электрода отрицательного импульса тока, значение которого, впрочем, соизмеримо со значением коммутируемого прямого тока Iпр. Важным параметром триодного тиристора является отпирающий ток управления Iу вкл– ток управляющего электрода, который обеспечивает переключение тиристора в открытое состояние. Значение этого тока достигает нескольких сотен миллиампер. Из рис. 1.29 видно, что при подаче на тиристор обратного напряжения в нем возникает небольшой ток, так как в этом случае закрыты переходы П1 и П3. Во избежание пробоя тиристора в обратном направлении (который выводит тиристор из строя из-за теплового пробоя хода) необходимо, чтобы обратное напряжение было меньше Uобр.макс. В симметричных диодных и триодных тиристорах обратная ВАХ совпадает с прямой. Это достигается встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением специальных пятислойных структур с четырьмя p–n-переходами. В настоящее время выпускаются тиристоры на токи до 3000 А и напряжения включения до 6000 В. Основные недостатки большинства тиристоров – неполная управляемость (тиристор не выключается после снятия сигнала управления) и относительно низкое быстродействие (десятки микросекунд). Однако в последнее время созданы тиристоры, у которых первый недостаток устранен (запираемые Ia А тиристоры могут быть А выключены с помощью n тока управления).

P Симистор (рис. УЭ 1.31,а) – это N симметричный тиристор, Uа К который предназначен для +Uвкл P б) коммутации в цепях -Uвкл n переменного тока. Он может использоваться для К УЭ создания реверсивных в) а) выпрямителей или Рис.1.30. Структура симметричного тиристора регуляторов переменного (а), его схематичное изображение (б) тока. и вольт-амперная характеристика 36 (в)

Вход

–

Выход

Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 1.31,в. Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод УЭ положительного импульса управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и тиристора. Симистор можно заменить двумя встречно-параллельно включенными тиристорами с общим электродом управления. Так, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10 А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток цепи управления не превышает 0,2 А, а время включения – не более 10 мкс. Фототиристоры и фотосимисторы – это тиристоры и симисторы с фотоэлектронным А управлением, в которых СИТАК + управляющий электрод заменен инфракрасным СУ2 VD1 светодиодом и фотоприемником со СУ1 VD2 схемой управления. Основным достоинством б) К таких приборов является гальваническая развязка ФД цепи управления от силовой цепи. В качестве – Вход а) + примера рассмотрим Рис. 1.31. Структура фотосимистора устройство фотосимистора, СИТАК (а) и его схематическое выпускаемого фирмой «Сименс» под названием обозначение СИТАК (рис. 1.31) Такой прибор по входу управления светодиодом потребляет ток около 1,5 мА и коммутирует в выходной цепи переменный ток 0,3 А при напряжении до 600 В. Такие приборы находят широкое применение в качестве ключей переменного тока с изолированным управлением. Они также могут использоваться при управлении более мощными тиристорами или симисторами, обеспечивая при этом гальваническую развязку цепей управления. Малое потребление тока цепью управления позволяет подключать СИТАК к выходу микропроцессоров.

Вопросы для самопроверки: 1. Объяснить

устройство

биполярных

электродов, применение.

37

транзисторов,

назначение

2. Пояснить принцип работы биполярного транзистора.

3. Начертить схему и объяснить усилительные свойства транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

4. Начертить схемы включения биполярного транзистора p-n-p и n-p-n – типа и показать на них входные и выходные токи и напряжения.

5. Начертить

и

пояснить

входные

и

выходные

характеристики

транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам?

6. Начертить

и

пояснить

входные

и

выходные

характеристики

транзистора, включенного по схеме с общей базой. Какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам?

7. Определение полевых транзисторов, их отличие от биполярных и особенности работы. Назначение электродов.

8. Устройство и принцип действия полевого транзистора и управляющим переходом.

9. Устройство и принцип действия полевого транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом p – типа.

10.Устройство и принцип действия полевого транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом n – типа.

11.Устройство и принцип действия полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом.

12.Определение и разновидности тиристоров. Их условно-графическое обозначение.

13.Принцип работы и вольт-амперная характеристика тиристора без тока управления (динистора).

14.Принцип работы и вольт-амперная характеристика тиристора с током управления (тринистора).

15.Определение, назначение и вольт-амперные характеристики симистора.

38

Практическое задание №2 Определение параметров биполярных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21, значение напряжения на коллекторе Uкэ1 и Uкэ2, мощность на коллекторе Рк1 и Рк2, если дано напряжение на базе Uбэ, значение сопротивления нагрузки Rк1 и Rк2 и напряжение источника питания Ек. Данные для своего варианта взять из таблицы 1.2. В таблице 1.2 указаны номера

рисунков,

на

которых

приведены

входная

и

выходные

характеристики транзистора. Таблица 1.2. Исходные данные для выполнения задания №2 Вари Номера рисунков ант 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16 17,18 19,20 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16

Uбэ

Rк1

Rк2

Ек

В 3 0,4 0,1 0,15 0,1 0,15 0,25 0,4 0.4 0,25 0,2 0,5 0,2 0,25 0,3 0,1 0,15 0,4 0,3

кОм 4 0,05 0,1 0,1 0,025 0,5 10 0,15 5 1 1 0,03 0,05 0,05 0,02 1 10 0,075 5

кОм 5 0,1 0,2 0,2 0,05 1 20 0,2 10 2 2 0,05 0,1 0,1 0,025 2 20 0,15 10

В 6 40 40 40 40 40 20 20 40 40 20 30 20 40 40 40 20 15 40

39

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

17,18 19,20 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16 17,18 19,20

0,25 0.3 0,6 0,25 0,25 0,3 0,25 0,2 0,3 0,2 0,15 0,25

0,5 0,8 0,04 0,1 0,0375 0,05 0,4 10 0,125 5 1 0,6

40

1 1 0,05 0,125 0,075 0,0625 0,5 30 0,25 20 3 1

20 20 40 50 30 50 40 15 25 40 30 15

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

41

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10

Рис. 11

Рис. 12

42

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

43

Рис. 19

Рис. 20 Пример решения задания №2.

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21, значение напряжения на коллекторе Uкэ1 и Uкэ2, мощность на коллекторе Рк1 и Рк2, если дано напряжение на базе Uбэ, значение сопротивления нагрузки Rк1 и Rк2 и напряжение источника питания Ек. Данные для своего варианта взять из таблицы 1.3. В таблице 1.3 указаны номера рисунков, на которых приведены входная и выходные характеристики транзистора. Таблица 1.3. Вариа Номера рисунков нт

30

19,20

Uбэ

Rк1

Rк2

Ек

В 0,25

кОм 0,6

кОм 1

В 15

Решение.

1. По входной характеристике (рис. 19) определяем ток базы при заданном напряжении Uбэ= 0,25 В.

Iб = 200 мкА.

44

Рисунок 19.

2. На выходных характеристиках (рис.20) строим линии нагрузки АВ1 и АВ2. Координаты точек: А(Ек;0); В1(0; Ек/Rк1); В2(0; Ек/Rк2). Ек/Rк1 = 15/0,6·103 = 25 мА; Ек/Rк2 = 15/1·103 = 15 мА.

В2

С1

С2

А

Рисунок 20.

3. Находим точки пересечения построенных линий характеристикой, соответствующей току базы Iб = 200 мкА. Обозначим эти точки С1 и С2. Определяем координаты этих точек: С1(7,5 В;11,5 мА); С2(3 В;11 мА). Отсюда можно записать: Uкэ1 = 7,5 В; Uкэ2 = 3 В; 45

нагрузки

с

Iк1 = 11,5 мА; Iк2 = 11 мА.

4. Мощность, рассеиваемая на коллекторе: Рк1 = Uкэ1· Iк1 = 7,5·11,5·10-3 = 0,0862 Вт; Рк12 = Uкэ2· Iк2 = 3·11·10-3 = 0,033 Вт.

5. Определяем коэффициент усиления по току h21. ℎ21 =

∆𝐼к , при 𝑈кэ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 ∆𝐼б

Принимаем 𝑈кэ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 = 20 В. ℎ21 =

(18 − 13)мА 5 ∙ 10−3 = = 100.

(250 − 200)мкА 50 · 10−6

Ответ: Uкэ1 = 7,5 В; Uкэ2 = 3 В; Рк1 = 0,0862 Вт; Рк12 = 0,033 Вт; h21 = 100.

46

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов / В.Г.Гусев, Ю.М. Гусев. – 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш.шк.,2014.- 790 с.

2. Прянишников, В.А. Электроника: полный курс лекций / В.А.Прянишников. – 4-е изд.- СПб.: КОРОНА принт, 2014. – 416 с.

3. Миловзоров, О.В. Электроника: учеб.для вузов / О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. – М.: Высш.шк.,2014. – 288 с.

4. Электротехника и электроника: учеб. для вузов: В 3 кн. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники/ Г.П. Гаев, В.Г. Герасимов, О.М. Князьков [и др.]; под ред. проф. В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 2014. – 432 с.

5. Старостин, О.В. Зарубежные микропроцессоры и их аналоги/ О.В. Старостин- М.: Радиософт, 2015. –Т. 1 – 6.

6. Евстигнеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы “Atmel”/ А.В. Евстигнеев. – M.: Додэка, 2018. – 288 с.

7. Ульрих, В.А. Микроконтроллеры PIC16X7XX/ В.А. Ульрих. - СПб.: Наука и техника, 2002. – 319 с.

8. Лачин, В.И. Электроника: учеб. пособие / В.И. Лачин, Н.С. Савелов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 576 с.

47