ЭЛТ с магнитной отклоняющей системой.
Электронно-лучевыми
приборами называют такие электронные электровакуумные приборы, в которых
используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча или пучка лучей.
Электронно-лучевой прибор, имеющий форму трубки, обычно называют
электронно-лучевой трубкой.
Управление
пространственным положением луча осуществляется с помощью электрических
(электростатическая отклоняющая система) и магнитных (магнитная отклоняющая
система) полей, а управление плотностью тока – с помощью электрических полей.
Электронно-лучевые приборы используются для получения видимого изображения
электрических сигналов, а также для запоминания (хранения) сигналов.
Отклоняющая система служит для управления положением луча в пространстве. В
трубках с магнитным управлением отклоняющая система состоит из двух пар
отклоняющих катушек.
Магнитная отклоняющая система обычно содержит две пары катушек, надеваемых
на горловину трубки и образующих магнитные поля во взаимно перпендикулярных направлениях.
Рассмотрим отклонение электрона магнитным полем одной пары катушек, считая, что
поле ограничено диаметром катушки и в этом пространстве однородно. На рис.1
силовые линии магнитного поля изображены уходящими от зрителя перпендикулярно
плоскости чертежа. Электрон с начальной скоростью V0 движется в
магнитном поле, вектор индукции B которого нормален к вектору скорости V0,
по окружности с радиусом
По выходе из
магнитного поля электрон продолжает движение по касательной к его криволинейной
траектории в точке выхода из поля. Он отклонится от оси трубки на некоторую
величину z = L tga. При малых углах a » tg a; z » La.
Величина
центрального угла a = s/r » l1/r, где s – кривая, по
которой движется электрон в поле В. Подставляя сюда значение r, получаем:
Таким образом,
отклонение электрона равно:
Выражая скорость V0 электрона через напряжение на аноде,
получаем:
Учитывая, что
индукция магнитного поля пропорциональна числу ампер-витков wI, можно записать:
Конструкция отклоняющих катушек. Отклоняющие катушки с ферромагнитными сердечниками
позволяют увеличить плотность потока магнитных силовых линий в необходимом
пространстве. Катушки с ферромагнитными сердечниками применяются только при
низкочастотных отклоняющих сигналах, так как с увеличением частоты отклоняющего
напряжения возрастают потери в сердечнике. В телевизионных и радиолокационных
электронно-лучевых трубках обычно применяются отклоняющие катушки без
сердечника. Стремясь получить более однородное магнитное поле, края катушки
отгибают, а саму катушку изгибают по форме горловины трубки. Витки в катушке
распределяют неравномерно: Число витков на краях обычно в 2 – 3 раза больше,
чем в середине. Для уменьшения поля рассеяния катушки без сердечника обычно
заключаются в стальной экран.
Достоинства
и недостатки электростатической и магнитной систем отклонения. Отклонение луча
магнитным полем в меньшей степени зависит от скорости электрона, чем для
электростатической системы отклонения. Поэтому магнитная отклоняющая система
находит применение в трубках с высоким анодным потенциалом, необходимым для
получения большой яркости свечения экрана.
К
недостаткам магнитных отклоняющих систем следует отнести невозможность их
использования при отклоняющих напряжениях с частотой более 10 – 20 кГц, в то время
как обычные трубки с электростатическим отклонением имеют верхний частотный
предел порядка десятков мегагерц и больше. Кроме того, потребление магнитными
отклоняющими катушками значительного тока требует применения мощных источников
питания.
Достоинством
магнитной отклоняющей системы является ее внешнее относительно
электронно-лучевой трубки расположение, что позволяет применять вращающиеся
вокруг оси трубки отклоняющие системы.
Статические и физические параметры транзистора.
Транзистором
называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или
несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности, имеющий
три или более выводов.
Физические параметры транзистора.
Токи в
транзисторе определяются рядом физических процессов в электронно-дырочных
переходах и в объеме базы, характеризуемых соответствующими параметрами.
Физические параметры играют важную роль при анализе работы транзистора на
переменном токе с сигналами малых амплитуд. Большинство этих параметров
являются дифференциальными величинами и используются в качестве так называемых
малосигнальных параметров транзистора.
Рассмотрим
основные процессы и физические параметры транзистора.
Токи в транзисторе.
В
активном режиме работы транзистора дырки, инжектируемые из эмиттера, движутся
затем в базе и втягиваются полем коллекторного перехода, образуя коллекторный
ток IK. В следствие рекомбинации в базе и других причин IK
В
активном режиме к эмиттерному переходу приложено прямое напряжение и через
переход течет ток IЭ, который содержит составляющие IЭр и
IЭп – токов инжекции дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в
эмиттер, составляющую IЭr – тока рекомбинации в эмиттерном переходе,
а также ток утечки IЭу: IЭ = IЭр +
IЭп + IЭr + IЭу.
Токами IЭп, IЭr, IЭу
пренебрежем: IЭ » IЭр.
Ток коллектора – это ток через переход, к которому в активном режиме
приложено обратное напряжение. Помимо обратного тока через коллекторный переход
протекает ток экстракции дырок из базы в коллектор равный дырочной составляющей
эмиттерного тока за вычетом тока, обусловленного рекомбинацией дырок в базе.
Ток базы может быть определен как разность токов эмиттера и коллектора.
Обратные токи переходов.
Обратным током коллектора (или эмиттера) называют ток при заданном обратном
напряжении на коллекторном (или эмиттерном) переходе при условии, что цепь
другого перехода разомкнута: IЭ = 0 (или IК = 0)
Поскольку обратный ток коллектора, определяемый процессами генерации
носителей в коллекторе, базе и коллекторном переходе, представляет собой не
управляемую процессами в эмиттерном переходе часть коллекторного тока. Ток IКБО
играет важную толь в работе транзистора в активном режиме, когда коллекторный
переход находится под обратным напряжением.
Соответственно обратный ток эмиттера IЭБО представляет собой
составляющую эмиттерного тока, значения которого определяется процессами
генерации носителей в эмиттере, базе и в области эмиттерного перехода. Этот ток
имеет важное значение при работе транзистора в инверсном режиме (эмиттерный переход
включен в обратном направлении).
Помимо токов IКБО и IЭБО, измеряемых в режиме
холостого хода в цепи эмиттера или коллектора соответственно, в транзисторе
различают также обратные токи IКБК и IЭБК.
Ток IКБК, текущий через коллекторный переход при обратном
напряжении на этом переходе, измеряется в условиях короткого замыкания цепи
эмиттер – база. Аналогично ток IЭБК – это ток в эмиттерном переходе
при обратном напряжении на этом переходе и при условии, что цепь коллектор – база замкнута накоротко.
Коэффициенты передачи тока.
С учетом понятия обратного тока коллектора ток IК для активного
режима работы следует представить как сумму двух составляющих: тока IКБО
и части эмиттерного тока, который
определяется потоком носителей, инжектированных в базу и дошедших до коллекторного
перехода.
Следовательно,
IК = a IЭ + IКБО.
Величина
называется коэффициентом эмиттерного тока. Обычно a
IЭ = a1IК + IЭБО.
Величина
называется инверсным коэффициентом передачи коллекторного тока. Как
правило, a1
С помощью коэффициентов a и a1 можно установить
связь между обратными токами:
IКБО = IКБК(1 – aa1);
IЭБО = IЭБК(1 – aa1);
В транзисторе, включенном по схеме
с общим эмиттером, входным током служит ток базы IБ, а выходным,
как и в схеме с ОБ, то коллектора IК.
Для схемы ОЭ, широко применяемой в радиотехнических устройствах на
транзисторах, используется коэффициент
передачи базового тока b. Выражение для b можно получить, решая его
относительно тока IК:
Запишем это выражение в виде
IК = b IБ + IКЭО.
Где
и
- обратный ток коллекторного перехода в схеме ОЭ при IБ = 0.
Выражение для коэффициента передачи базового тока b легко получить используя эти
соотношения:
Статические
параметры транзистора.
Статические параметры транзистора характеризуют свойства прибора в
статическом режиме, т.е. в том случае, когда к его электродам подключены лишь источники постоянных напряжений.
Система статических параметров транзистора выбирается таким образом,
чтобы с помощью минимального числа этих
параметров можно было бы наиболее полно отобразить особенности статических характеристик транзистора в различных
режимах. Можно выделить статические параметры режима отсечки, активного режима
и режима насыщения. К статическим
параметрам относятся также величины, отображающие характеристики в близи пробоя.
Статические параметры в активном режиме.
Статическим параметром для этого режима
служит статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ:
Коэффициент h21Э является интегральным коэффициентом передачи базового тока
b, однако, статический
коэффициент определяет как пренебрегая током ІКБО, что вполне допустимо
при условии, что ІБ ³ 20ІКБО.
В качестве статического параметра активного режима используется также
статическая крутизна прямой передачи в схеме ОЭ:
Статические
параметры в режиме отсечки.
В качестве этих параметров используются обратные токи в транзисторе.
Статические
параметры режима отсечки в значительной мере определяют температурную
нестабильность работы транзистора и обязательно используются во всех расчетах схем на транзисторах. К числу этих параметров относятся следующие
токи:
обратный ток коллектора ІКБО – это ток через коллекторный
переход при заданном обратном напряжении коллектор – база и разомкнутом выводе
эмиттера;
обратный ток эмиттера ІЭБО – это ток через эмиттерный переход
при заданном обратном напряжении эмиттер – база и разомкнутом выводе
коллектора;
обратный ток коллектора ІКБК – это ток через коллекторный
переход при заданном обратном напряжении коллектор – база и при замкнутых
накоротко выводах эмиттера и базы;
обратный ток ІЭБК – это ток через эмиттерный переход при
заданном обратном напряжении эмиттер – база и при замкнутых накоротко выводах коллектора и базы;
обратный ток коллектор – эмиттер – ток в цепи коллектор – эмиттер при
заданном обратном напряжении UКЭ. Этот ток обозначается: ІКЭО –
при разомкнутом выводе базы; ІКЭК
– при коротко замкнутых выводах эмиттера и базы; ІКЭR – при заданном
сопротивлении в цепи базы – эмиттер; ІКЭX – при заданном обратном
напряжении UБЭ.
Статические
параметры в режиме насыщения.
В качестве параметров в этом режиме используются величины напряжений между
электродами транзистора, включенного по схеме ОЭ.
Напряжение насыщение коллектор – эмиттер UКЭ нас – это напряжение
между выводами коллектора и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах базы
и коллектора;
напряжение насыщение база – эмиттер UБЭ нас – это напряжение
между выводами базы и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах базы и
коллектора.
При измерениях UКЭ нас и UБЭ нас ток коллектора задается чаще всего равным номинальному значению, а ток базы задается
в соответствии с соотношением ІБ = КнасІ’Б, где Кнас коэффициент
насыщения; І’Б ток на границе насыщения.
Статические
параметры в области пробоя.
Основными параметрами в этом режиме
служат:
пробивное напряжение коллектор – база UКБО проб – это пробивное
напряжение между выводами коллектора и базы при заданном обратном токе
коллектора ІКБО и токе ІЭ = 0.
пробивное напряжение коллектор – эмиттер – пробивное напряжение между
выводами коллектора и эмиттера при заданном токе ІК.
Напряжение UКЭО проб определяется соотношением