Ebook: Электронные приборы

В данной книге рассматриваются устройство, физические процессы, характеристики, параметры, система обозначений и простейшие схемы применения полупроводниковых приборов, электронно-управляемых ламп, электронно-лучевых трубок. Учтено качественное изменение элементной базы радиоэлектроники и бурное развитие оптоэлектроники.
Для студентов радитехнических специальностей вузов. Может быть полезным для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами создания радиоэлектронных устройств.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................... 3
1. Основы теории электропроводности полупроводников .............................................................................. 5
1.1. Общие сведения о полупроводниках..................... 5
1.1.1. Полупроводники с собственной электропроводностью ....................................................... 5
1.1.2. Полупроводники с электронной электропроводностью ....................................................... 9
1.1.3. Полупроводники с дырочной электропроводностью ............................................................ 12
1.2. Токи в полупроводниках........................................ 14
1.2.1. Дрейфовый ток............................................... 14
1.2.2. Диффузионный ток......................................... 16
1.3. Контактные явления............................................... 18
1.3.1. Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия..................................................... 18
1.3.2. Прямое включение р-n-перехода.................. 24
1.3.3. Обратное включение р-n-перехода............... 27
1.3.4. Теоретическая вольт-амперная характеристика р-n-перехода............................................. 29
1.3.5. Реальная вольт-амперная характеристика р-n-перехода.................................................. 32
1.3.6. Емкости р-л-перехода............... .................... 36
1.4. Разновидности электрических переходов.............. 39
1.4.1. Гетеропереходы.............................................. 39
1.4.2. Контакт между полупроводниками одного типа электропроводности........................................ 40
1.4.3. Контакт металла с полупроводником............ 42
1.4.4. Омические контакты...................................... 43
1.4.5. Явления на поверхности полупроводника .... 43
2. Полупроводниковые диоды....................................... 47
2.1. Назначение и классификация................................ 47
2.2. Общие параметры диодов....................................... 48
2.3. Выпрямительные диоды.......................................... 49
2.4. Полупроводниковые стабилитроны....................... 52
2.5. Универсальные диоды............................................. 57
2.6. Импульсные диоды................................................. 58
2.7. Варикапы................................................................. 62
2.8. Сверхвысокочастотные диоды................................ 64
2.8.1. Общие сведения............................................. 64
2.8.2. Смесительные диоды...................................... 66
2.8.3. Детекторные диоды........................................ 66
2.8.4. Параметрические и умножительные диоды .. 67
2.8.5. Регулирующие диоды..................................... 67
2.8.6. Генераторные диоды....................................... 69
2.9. Туннельные и обращенные диоды.......................... 73
2.9.1. Туннельные диоды.......................................... 73
2.9.2. Обращенные диоды........................................ 77
3. Биполярные транзисторы ......................................... 79
3.1. Общие сведения о транзисторах........................... 79
3.2. Устройство биполярных транзисторов.................. 80
3.3. Включение транзистора с общей базой................. 83
3.3.1. Режим отсечки и насыщения......................... 83
3.3.2. Активный режим............................................ 84
3.3.3. Влияние конструкции и режима работы транзистора на статический коэффициент передачи тока эмиттера ............................................ 89
3.3.4. Уравнение Эберса-Мола............................... 91
3.3.5. Общие сведения о статических характеристиках транзистора............................................. 94
3.3.6. Статические гибридные характеристики транзистора, включенного с общей базой........... 95
3.4. Включение транзистора с общим эмиттером........ 100
3.4.1. Режимы отсечки и насыщения...................... 100
3.4.2. Активный режим............................................ 102
3.4.3. Статические гибридные характеристики транзистора, включенного с общим эмиттером.... 103
3.5. Включение транзистора с общим коллектором .... 111
3.6. Влияние температуры на статические характеристики транзистора.................................................... ИЗ
3.7. Дифференциальные параметры и эквивалентные схемы транзистора.................................................. 116
3.7.1. Общие сведения о дифференциальных параметрах и эквивалентных схемах................... 116
3.7.2. Система Z-параметров................................... 118
3.7.3. Система //-параметров................................... 121
3.7.4. Частотные характеристики коэффициентов передачи входного тока................................. 122
3.7.5. Низкочастотные /i-параметры и их определение по характеристикам................................ 128
3.7.6. Система У-параметров................................... 132
3.7.7. Гибридная схема замещения транзистора .... 134
3.7.8. Частотная зависимость У-параметров........... 136
3.7.9. Система S-параметров.................................... 140
3.7.10. Связь между системами параметров........... 141
3.7.11. Физические параметры и Т-образная эквивалентная схема транзистора....................... 143
3.8. Работа биполярного транзистора в режиме усиления гармонического сигнала.................................. 148
3.8.1. Принцип работы транзисторного усилителя. 148
3.8.2. Нагрузочные характеристики транзистора ... 152
3.8.3. Параметры режима усиления........................ 155
3.8.4. Факторы, ограничивающие полезную выходную мощность транзистора........................... 160
3.9. Особенности работы транзистора в импульсном режиме.................................................................... 162
3.9.1. Работа транзистора в режиме усиления импульсов малой амплитуды............................. 162
3.9.2. Работа транзистора в режиме переключения 165
3.9.3. Качественная оценка переходных процессов в транзисторном ключе................................. 167
3.9.4. Основные параметры, характеризующие импульсные свойства транзистора............... 169
3.10. Конструктивные особенности биполярных транзисторов........................................................ 171
3.10.1. Классификация транзисторов...................... 171
3.10.2. Бездрейфовые транзисторы......................... 172
3.10.3. Дрейфовые транзисторы.............................. 175
4. Полевые транзисторы................................................ 180
4.1. Полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом....................................................................... 180
4.1.1 Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим р-n-переходом...... 180
4.1.2. Статические характеристики полевого транзистора с управляющим р-n-переходом...... 184
4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором 189
4.2.1. Общие сведения............................................. 189
4.2.2. МДП-транзисторы с индуцированным каналом................................................................... 189
4.2.3. МДП-транзисторы со встроенным каналом .. 193
4.3. Влияние температуры на характеристики полевых транзисторов........................................................... 195
4.4. Дифференциальные параметры полевых транзисторов ........................................................................... 198
4.5. Эквивалентные схемы и частотные свойства полевых транзисторов...........................,................ 200
4.6. Работа полевых транзисторов в режиме нагрузки 204
4.6.1. Усилительный каскад с общим истоком....... 204
4.6.2. Нагрузочные характеристики........................ 206
4.6.3. Параметры режима усиления........................ 207
4.7. Конструктивные особенности и разновидности полевых транзисторов............................................ 209
4.7.1. Двухзатворные транзисторы.......................... 209
4.7.2. Полевые приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением...................... 210
4.7.3. Полевые СВЧ-транзисторы............................ 212
5. Переключательные полупроводниковые приборы 214
5.1. Динисторы............................................................... 214
5.2. Тринисторы............................................................. 218
5.3. Симметричные тиристоры...................................... 219
5.4. Основные параметры тиристоров.......................... 221
5.5. Однопереходный транзистор.................................. 221
5.6. Лавинный транзистор............................................. 222
6. Электронно-управляемые лампы............................ 224
6.1. Общие сведения об электронно-управляемых лампах ........................................................................... 224
6.2. Электровакуумные диоды....................................... 230
6.3. Триоды..................................................................... 236
6.4. Тетроды................................................................... 247
6.5. Пентоды................................................................... 254
6.6. Параметры многоэлектродных электронно-управляемых ламп........................................................... 258
6.7. Работа электронно-управляемых ламп в режиме нагрузки.................................................................. 261
6.7.1. Усилительный каскад с общим катодом........ 261
6.7.2. Нагрузочные характеристики и параметры режима усиления............................................ 263
6.7.3. Эквивалентные схемы электронных ламп..... 266
6.7.4. Особенности работы электронно-управляемых ламп в импульсном режиме.......................... 268
6.7.5. Приемно-усилительные электронно-управляемые лампы диапазонов низкой и высокой частоты ................................................................ 270
6.7.6. Электронно-управляемые лампы сверхвысоких частот...................................................... 274
6.7.7. Генераторные и модуляторные лампы........... 276
7. Электронно-лучевые приборы.................................. 282
7.1. Общие сведения об электронно-лучевых приборах 282
7.2. Электронные прожекторы с электростатической фокусировкой.......................................................... 284
7.2.1. Закон преломления электронного луча......... 284
7.2.2. Тетродный прожектор.................................... 285
7.2.3. Пентодные прожекторы................................. 287
7.3. Электронные прожекторы с магнитной фокусировкой ........................................................................... 288
7.4. Отклоняющие системы электронно-лучевых трубок ........................................................................... 290
7.4.1. Электростатические отклоняющие системы. 290
7.4.2. Магнитные отклоняющие системы................ 292
7.5. Люминесцентные экраны электронно-лучевых трубок ........................................................................... 295
7.5.1. Устройство и принцип действия экрана....... 295
7.5.2. Основные параметры и характеристики экранов .................................................................. 296
7.6. Основные типы электронно-лучевых трубок......... 297
7.6.1. Классификация и система обозначений........ 297
7.6.2. Осциллографические трубки......................... 298
7.6.3. Кинескопы....................................................... 300
7.6.4. Индикаторные трубки.................................... 305
7.6.5. Запоминающие трубки................................... 307
7.6.6. Передающие телевизионные трубки............. 314
8. Газоразрядные приборы............................................ 317
8.1. Общие сведения о газоразрядных приборах......... 317
8.2. Газоразрядные приборы с горячим катодом.......... 317
8.3. Газоразрядные приборы с холодным катодом....... 322
8.3.1. Стабилитроны................................................. 322
8.3.2. Тиратроны тлеющего разряда........................ 324
8.3.3. Индикаторные газоразрядные приборы......... 325
9. Оптоэлектронные приборы....................................... 328
9.1. Общие сведения об оптоэлектронике.................... 328
9.2. Источники света..................................................... 329
9.2.1. Виды источников излучения и их основные характеристики.............................................. 329
9.2.2. Инжекционные светодиоды с р-п-переходами 331
9.2.3. Светодиоды с антистоксовыми люминофорами 333
9.2.4. Источники света с порошкообразными и пленочными электролюминофорами............. 333
9.3. Фотоприемники ...................................................... 334
9.3.1. Виды фотоприемников и их основные характеристики.............................................. 334
9.3.2. Фоторезисторы............................................... 337
9.3.3. Фотодиоды...................................................... 338
9.3.4. Фототранзистор и фототиристор................... 342
9.4. Оптроны.................................................................. 344
9.4.1. Устройство и основные параметры оптронов 344
9.4.2. Резисторные оптопары................................... 347
9.4.3. Диодные оптопары......................................... 348
9.4.4. Транзисторные и тиристорные оптопары...... 349
9.4.5. Обозначения и применение оптронов........... 350
10. Шумы электронных приборов................................ 352
10.1. Общие сведения.................................................... 352
10.2. Шумы электронных ламп..................................... 353
10.2.1. Причины собственных шумов электронных ламп............................................................... 353
10.2.2. Шумовые параметры электронных ламп..... 354
10.3. Шумы газоразрядных приборов........................... 358
10.4. Шумы биполярных транзисторов......................... 359
10.4.1. Причины шумов биполярных транзисторов 359
10.4.2. Коэффициент шума...................................... 361
10.5. Шумы полевых транзисторов............................... 364
11. Элементы интегральных микросхем...................... 367
11.1. Общие сведения о микроэлектронике................. 367
11.2. Полупроводниковые ИМС.................................... 370
11.2.1. Транзисторы полупроводниковых ИМС...... 370
11.2.2. Диоды полупроводниковых ИМС................ 379
11.2.3. Резисторы полупроводниковых ИМС.......... 381
11.2.4. Конденсаторы полупроводниковых ИМС .... 383
11.2.5. Изоляция элементов в полупроводниковых ИМС.............................................................. 385
11.3. Пленочные, гибридные и совмещенные ИМС..... 386
11.4. Приборы с зарядовой связью............................... 390
ПрилоЖения........................................................ 393
Литература......................................................... 402
Предметный указатель............................ 403