<div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-vertical" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24" data-init="VerticalStudentView" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="vertical" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24+type@vertical+block@e470322c5b014c5193db1e37efa32421" data-request-token="6c496b8c099411ef8fc97e0b8caf4606" data-graded="False" data-has-score="False">
<div class="vert-mod">
<div class="vert vert-0" data-id="block-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24+type@html+block@68b5c8695eeb441e9ee840771e49343f">
<div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-html xmodule_display xmodule_HtmlBlock" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24" data-init="XBlockToXModuleShim" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="html" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24+type@html+block@68b5c8695eeb441e9ee840771e49343f" data-request-token="6c496b8c099411ef8fc97e0b8caf4606" data-graded="False" data-has-score="False">
<script type="json/xblock-args" class="xblock-json-init-args">
{"xmodule-type": "HTMLModule"}
</script>
<p>Електроніка [1] - область техніки та науки, що займається електричними колами, що містять, крім пасивних електронних елементів, активні елементи, такі як вакуумні трубки, транзистори та діоди. У таких схемах слабкі сигнали можуть бути посилені завдяки нелінійним характеристикам активних елементів (та їх здатності керувати потоком електронів). Аналогічним чином, здатність пристроїв працювати як комутатор дозволяє обробляти цифрові сигнали. Електроніка зобов'язана своїм розвитком дослідженням у різних наукових галузях, головним чином у фізиці (електромагнетизм, фізика твердого тіла - особливо напівпровідників) та математиці (математичні моделі кіл та сигналів). На відміну від електротехніки (яка також заснована на знанні електромагнетизму), електроніка має справу не з електричною енергією в цілому, а з питаннями, пов'язаними із сигналами. В даний час у більшості електронних пристроїв використовуються напівпровідникові елементи, за допомогою яких можна управляти потоком електронів, як в електронних лампах, а електронні схеми часто реалізуються у вигляді інтегральних схем (так звана мікроелектроніка, також наноелектроніка), включаючи програмовані та спеціалізовані схеми. В електроніці найчастіше використовуваними напівпровідниковими матеріалами є елементи IV групи (наприклад, кремній, германій) та сполуки елементів III та V груп (наприклад, арсенід галію, нітрид галію) або елементи II та VI груп (телурид кадмію). </p>
<p>Загалом ми можемо розділити напівпровідники на два типи:</p>
<ul>
<li>Тип <em>P</em> (позитивний) - має легований атом з 3 валентними електронами. При впровадженні в кристал германію утворює неповний валентний зв'язок, що містить дірку. Це з відсутністю одного електрона. Така дірка може бути заповнена електроном із сусіднього атома, але це знову призводить до утворення нової дірки. Такі дірки розглядаються аналогічно до позитивних електричних зарядів з напрямком руху, протилежним напрямку руху електронів.</li>
<li>Тип <em>N</em> (негативний) - має легований п’ятивалентний атом (з п'ятьма валентними електронами). При впровадженні в кристал германію легуючий атом залишає один вільний електрон після утворення валентних зв'язків. Цей вільний електрон може мати негативний електричний заряд.</li>
</ul>
<p><em>PN-перехід</em> - це елемент, що складається з двох напівпровідників: <em>Р</em> та <em>N</em>. У цьому типі переходу на стику, який розділяє провідники, відбувається явище дифузії. У результаті створюється бар'єрний шар із непровідних іонів. Цей бар'єр перешкоджає подальшому вільному проникненню дірок та електронів. Тому можна створити елемент, в якому електричний струм може протікати лише в одному напрямку.</p>
<p>Таким елементом, побудованим за принципом, викладеним вище, є <strong>діод</strong>. Якщо струм може протікати через діод, ми говоримо, що це напрям провідності. Якщо струм не може продовжувати текти через діод, ми говоримо, що він має зворотний напрямок.</p>
<p>Властивості діода визначаються його вольт-амперними характеристиками (рис. 1.6).</p>
<p style="text-align: center;"><span style="text-decoration: underline;"><img height="300" width="500" src="/assets/courseware/v1/823b116d205d85cb27078027c4af61a6/asset-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24+type@asset+block/1.1.._%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%96_%D1%82%D0%B0_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%96_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8_html_ecd94939f9d805c3.png" alt="" /></span></p>
<p style="text-align: center;"><span style="text-decoration: underline;">Рисунок 1.6: Характеристики діода [2].</span></p>
<p>Аналізуючи вольт-амперні характеристики діода, можна побачити, що струм, що протікає в напрямку провідності, дуже швидко збільшується при досягненні певної напруги, яка називається пороговою напругою. Це приблизно 0,7В. Проте величина цього струму не має перевищувати допустимого значення близько 250-1500А. У той же час значення опору дуже мале. Навпаки, як видно з характеристик, струм, що протікає у зворотному напрямку, дуже малий, тоді як опір дуже великий.</p>
<p>У зворотному напрямку, коли напруга перевищить певну межу (напруга пробою), потече дуже великий струм, що призведе до руйнування діода.</p>
<p>Діоди часто використовуються в електронних схемах. У транспортних засобах їх можна зустріти, наприклад, в електромагнітних реле і діодних мостах генераторів.</p>
<p><strong> Діод Зенера (також відомий як стабілітрон)</strong> - цей тип діодів поводиться в напрямку провідності як звичайний діод. У зворотному напрямку він також не пропускає струм, але лише до певної межі напруги. Коли ця гранична напруга, яка називається напругою пробою, перевищується, діод не руйнується, як звичайний діод, а продовжує проводити струм. Значення напруги пробою завжди вказується на діоді Зенера, наприклад, DZ 3.9 означає діод Зенера з напругою пробою 3,9В.</p>
<p>Діоди Зенера використовуються в стабілізаторах постійної напруги або схемах випрямлення в трифазних генераторах.</p>
<p><strong>Світловипромінюючий діод (LED, світлодіод)</strong> також є напівпровідниковим діодом. Його напруга провідності може досягати 4В, а струм - 20мА. Характерною особливістю цього діода є випромінення значної кількості світла при проходженні через нього струму та набагато менше теплове випромінювання, як у випадку зі звичайними діодами. Це обумовлено використанням відповідної комбінації напівпровідникових матеріалів, таких як арсенід галію. Змінюючи склад легуючого елемента, можна досягти різних кольорів світіння світлодіода.</p>
<p>Такий діод знайшов застосування в якості заміни ламп розжарювання, особливо в контрольних лампах, і особливістю, яка зробила його таким, є те, що струм, що споживається, в кілька разів нижче, ніж у лампи розжарювання, при збереженні порівнянної яскравості. Однак його недоліком є те, що він повинен використовуватися з послідовно підключеним резистором.</p>
<p><strong>Транзистор</strong> - це ще один напівпровідниковий елемент, у якому використовуються напівпровідники <em>P</em> або <em>N</em> типу. У ньому використовуються три напівпровідникових переходи, при цьому якщо два <em>N-шари</em> розділені <em>P-шаром</em>, то йдеться про <em>N-P-N</em> транзистор. Якщо два <em>Р-шари</em> розділені <em>N-шаром</em>, то йдеться про <em>P-N-P транзистор</em>.</p>
<p>Конструкцію транзисторів показано малюнку 1.7.</p>
<p style="text-align: center;"><span style="text-decoration: underline;"><img height="213" width="775" src="/assets/courseware/v1/4e48e59dfa8f66cb0fa874f250fe1e97/asset-v1:Profosvita+CS-K007SFPL+24+type@asset+block/1.1.._%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%96_%D1%82%D0%B0_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%96_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8_html_8fc05de91ec70f4e.jpg" alt="" /></span></p>
<p style="text-align: center;"><span style="text-decoration: underline;">Малюнок 1.7: Моделі транзисторів [2]: a) типу <em>P-N-P</em>, б) типу <em>N-P-N.</em></span></p>
<p>Робота транзистора полягає в наступному: якщо напруга надходить до емітера (<em>E</em>) та колектора (<em>C</em>), струм через коло не протікає. Це пов'язано з тим, що бар'єрний шар на <em>P-N</em> переході стає більше через те, що електрони переміщуються до позитивного полюса. З іншого боку, якщо до бази (<em>B</em>) докласти невелику напругу (близько 0,7В), електрони почнуть рухатися до бази і почнуть зв'язуватися з дірками у ній . Якщо до колектора в цій точці надходить напруга, електрони з області бази потрапляють у зону впливу напруги колектора, в результаті транзистор втрачає свої бар'єрні властивості і через нього починає текти струм. Як видно, у цьому елементі можна керувати протіканням великого струму за допомогою малого струму. З цієї причини транзистори знайшли застосування як підсилювачі або перемикачі, вимикачі та реле.</p>
</div>
</div>
</div>
<script type="text/javascript">
(function (require) {
require(['/static/js/dateutil_factory.762fd6ff462b.js?raw'], function () {
require(['js/dateutil_factory'], function (DateUtilFactory) {
DateUtilFactory.transform('.localized-datetime');
});
});
}).call(this, require || RequireJS.require);
</script>
<script>
function emit_event(message) {
parent.postMessage(message, '*');
}
</script>
</div>
Завершення тесту
У вас залишилися невиконані завдання. Ви впевнені, що хочете завершити тест?
Тестування завершено.
Щоб переглянути результат
перейдіть на сторінку "Прогрес"