Рефетека.ру / Физика

Контрольная работа: Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель

Контрольная работа № 2

Электротехника

Вариант № 49


Задание 1


Вопрос 49.Элементы полупроводниковых схем и их соединение


Ответ

Универсальным элементом монокристаллической микросхемы служит р-n-переход, являющийся слоем, изолирующим микрообласти, сформированные в кристалле.

Этот переход может выполнять роль вентиля (диода). Структуры из нескольких р-n-переходов служат транзисторами, тиристорами и другими активными элементами. Запертый обратным постоянным напряжением p-n-переход выполняет роль конденсатора. Обратное сопротивление p-n-перехода играет роль высокоомного резистора. Для получения резисторов с сопротивлением в сотни кило-ом используют входные клеммы эмиттерных повторителей, собранных на р-n-переходах. В качестве небольших сопротивлений используют просто участки полупроводникового, от которого сделаны контактные выводы.

Определенные трудности связаны с получением индуктивных катушек, поэтому монокристаллические микросхемы обычно проектируют без них.

Многослойные структуры с несколькими p-n-переходами получают, повторяя процессы окисления, формирование маски, диффузии донорных или акцепторных примесей в микрообласти. Пример многослойной структуры приведен на рис. 1.


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель

Рис.1. Многослойная структура с тремя p-n-переходами

Сложные микросхемы требуют многократного снятия и повторного нанесения новой маски методом фотолитографии. Смена масок может осуществляться до полутора десятков раз. При этом важную проблему составляет совмещение масок в соответствии с топологией схемы. На рис. 2 приведена часть полупроводниковой микросхемы, представляющая собой однокаскадный усилитель на транзисторе.


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель

Рис.2. Структура части полупроводниковой ИМС


Сформированную планарную структуру покрывают пленкой оксида кремния, в которой вытравливают окна для напыления алюминиевых или золотых контактов.

Достаточно сложные схемы не удается выполнить без пересечения токопроводящих дорожек. В этих случаях, а также для повышения компактности схемы соединения напыляют в два слоя и более, разделенных изолирующими пленками. Кроме внутриэлементных соединений напыляют стандартизованные по размерам контактные площадки для подвода питания, входных и выходных сигналов.

Полностью сформированные и испытанные на отсутствие брака интегральные микросхемы крепят на керамическом основании корпуса, имеющего внешние выводы. Контактные площадки соединяют с внешними выводами с помощью тончайших золотых проволочек. Для повышения прочности соединения и уменьшения переходного сопротивления между контактной площадкой и проволочкой применяют термокомпрессионную (нагрев и давление) или ультразвуковую сварку.

После выполнения проволочных соединений схемы герметизируют, заливая компаундами на основе эпоксидных или кремнийорганических смол.

Корпуса интегральных микросхем изготовляют из металлических сплавов, стекла, керамики и различных пластмасс, обладающих механической и электрической прочностью, коррозионной стойкостью и не вызывающих химического загрязнения кристалла микросхемы.


Задание 2


Три группы сопротивлений соединили звездой или треугольником и включили в трехфазную сеть переменного тока. Построить в масштабе векторную диаграмму цепи, из которой определить ток в нулевом проводе (при соединении звездой) или линейные токи (при соединении треугольником).

Числовые значения электрических величин, нужные для решения задачи, даны в таблице 4, а схемы на рис.22.


Таблица 4

Номер варианта Номер схемы на рис.22

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,

Ом

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,

Ом

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,

Ом

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,

Ом

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,

Ом

Дополнительные величины
49 IX 12 10 16 20 8

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительквар


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель


Решение

1. Определяем полные сопротивления фаз и углы сдвига:


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительОм;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительОм;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительОм.


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель.


Поскольку реактивное сопротивление в трех фазах носит индуктивный характер, то ток будет отставать от напряжения на величину найденных углов.

2. Реактивное мощность определяется по формуле


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель,


откуда находим фазный ток


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительА.


Находим фазное напряжение


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительВ.


Принимаем стандартное значение


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительВ.


Таким образом,


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительВ.


Находим неизвестные фазные токи


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительА;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительА


3. Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1см – 2 А, по напряжению: 1 см – 20 В. Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель и Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, располагая их под углом 120° друг относительно друга. Ток Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель отстает от напряжения Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель на угол Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, ток Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель отстает от напряжения Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель на угол Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, а ток Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель отстает от напряжения Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель на угол Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель (рис.3).

Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме трех фазных токов, то есть


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель.


Изменяя длину вектора Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, которая оказалась равной 4 см, находим ток в нулевом проводе Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительА.

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель

Рис.3. Векторная диаграмма напряжений и токов


Задание 3


Для питания потребителя постоянным током составить схему однополупериодного выпрямителя, используя стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 1.

Мощность потребителя Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель и напряжения питания Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель даны в таблице 5 и 6.


Таблица 6

Номер варианта Тип диода

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, Вт

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, В

49 Д215Б 60 100

Решение

1. Выписываем из табл.1 Методических указаний выписываем параметры диода Д304:


Тип диода

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, А

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, В

Д215Б 2 200

2. Определяем ток потребителя


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительА.


3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для однополупериодной схемы выпрямителя:


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительВ.


4. Проверяем диод по параметрам Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель и Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель. Для однополупериодной схемы диод должен удовлетворять условиям


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель; Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель;

Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель; Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель.


В данном случае первое условие выполняется, а второе условие не соблюдается, то есть Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель. Чтобы выполнялось условие Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель, необходимо два диода соединить последовательно, тогда будем иметь


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямительВ.


Полная схема выпрямителя показана на рис.4.


Полупроводниковые микросхемы. Векторная диаграмма электрической цепи. Однополупериодный выпрямитель

Рис.4. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1. Дубовницкий С.К. Методические указания по изучению дисциплины «Электротехника с основами электроники». Пинск, 2000.

2. Китунович Ф.Г. Электротехника. Мн.: Вышэйшая школа, 1991.

3. Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. М.: Высшая школа, 1991.

Похожие работы:

  1. • Исследование однополупериодного выпрямителя
  2. • Определение работы и мощности в цепи однофазного ...
  3. • Электротехника с основами электроники
  4. • Методы расчета цепей постоянного тока
  5. • Расчёт полупроводникового выпрямителя
  6. • Основы электротехники
  7. • Источники питания электронных устройств
  8. • Явление перекрытия фаз. Выпрямители однофазной цепи ...
  9. • Электрические цепи постоянного и переменного тока
  10. • Линейные и нелинейные электрические цепи постоянного ...
  11. • Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных ...
  12. • Указания по лабам
  13. • Сетевые источники питания
  14. • Выпрямительные устройства и их характеристики
  15. • Работа выпрямителей
  16. • Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных ...
  17. • Инверторный источник сварочного тока COLT 1300
  18. • Основы электрических измерений
  19. • Разработка тиристорного преобразователя
Рефетека ру refoteka@gmail.com