Введение в электронику
Введение в электронику читать книгу онлайн
Книга известного американского специалиста в простой и доступной форме знакомит с основами современной электроники. Основная ее цель — теоретически подготовить будущих специалистов — электриков и электронщиков — к практической работе, поэтому кроме детального изложения принципов работы измерительных и полупроводниковых приборов, интегральных микросхем рассмотрены общие вопросы физики диэлектриков и полупроводников. Обсуждение общих принципов микроэлектроники, описание алгоритмов цифровой обработки информации сопровождается примерами практической реализации устройств цифровой обработки сигналов, описаны принципы действия и устройство компьютера. Книга снабжена большим количеством примеров, задач и упражнений, выполнение которых помогает пониманию и усвоению материала. Предназначена для учащихся старших курсов средних специальных учебных заведений радиотехнического профиля, а также будет полезна самостоятельно изучающим основы электроники.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
• Применения трансформаторов включают: согласование импедансов, сдвиг фаз, гальваническую развязку, блокирование постоянного и пропускание переменного токов и вывод нескольких сигналов с разными уровнями напряжения.
• Трансформатор гальванической развязки пропускает сигнал неизмененным.
• Трансформатор гальванической развязки используется для предотвращения поражения электрическим током.
• Автотрансформатор используется для повышения и понижения напряжения.
• Автотрансформатор — это специальный трансформатор, который не обеспечивает гальваническую развязку.
Глава 18. САМОПРОВЕРКА
1. Объясните, как электромагнитная индукция индуцирует напряжение во вторичной обмотке трансформатора.
2. Почему мощность трансформаторов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах?
3. Чем отличаются два трансформатора, один их которых при приложенном напряжении к первичной обмотке не имеет нагрузки во вторичной обмотке, а второй имеет нагрузку?
4. К первичной обмотке трансформатора приложено переменное напряжение 120 вольт, а напряжение на вторичной — 12 вольт. Какое количество витков имеет вторичная обмотка, если первичная содержит 400 витков?
5. Какой коэффициент трансформации должен иметь трансформатор для согласования 4-омного громкоговорителя с 16-омным источником сигнала?
6. Объясните, почему трансформаторы играют важную роль при передаче электроэнергии потребителям.
7. Каким образом трансформатор гальванической развязки предотвращает поражение электрическим током?
Раздел 3
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
Техники по электронике совершенствуют, производят и обслуживают электронное оборудование, используя при этом сложное измерительное и диагностическое оборудование для проверки, настройки и ремонта электронного оборудования. Это оборудование включает радио, радиолокацию, системы звуковой локации, телевидение, компьютеры, а также промышленные и медицинские контрольно-измерительные устройства.
Техники помогают инженерам устанавливать оборудование, ставить эксперименты и вычислять результаты. Они также помогают инженерам в изготовлении макетов разработанного оборудования и выполняют стандартные работы по проектированию. Некоторые техники по электронике работают продавцами или представителями фирм для того, чтобы давать советы по установке и эксплуатации сложного оборудования. Большинство техников по электронике работают в лабораториях, магазинах по продаже электроники или на промышленных предприятиях; девяносто процентов работают на частных предприятиях.
Чтобы стать техником по электронике, необходимо пройти официальную подготовку. Такую подготовку дают военные колледжи, профессионально-технические школы или домашние учебные программы.
Ожидается, что потребность в техниках по электронике к 2000 году увеличится. Это обусловлено растущими потребностями в компьютерах, коммуникационном оборудовании, военной электронике и в бытовой электронной технике. Увеличение потребности в технике обеспечит возможности работы, возникнет необходимость в замене техников, которые получили повышение, ушли на другую работу или вообще ее оставили.
Глава 19. Основы полупроводников
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
• Перечислить полупроводниковые материалы.
• Дать определение ковалентной связи.
• Описать процесс легирования для получения полупроводниковых материалов n-типа и р-типа.
• Объяснить, как легирование поддерживает ток в полупроводниковых материалах.
Полупроводники являются основными компонентами электронного оборудования. Наиболее часто используются полупроводниковые диоды (для выпрямления сигналов), транзисторы (используются для усиления сигналов) и интегральные микросхемы (используются для переключения схем или усиления сигналов). Основная функция полупроводниковых приборов — управление напряжением или током для получения желаемого результата.
Полупроводники имеют следующие преимущества:
• Малые размеры и вес.
• Низкую потребляемую мощность при низком напряжении.
• Высокий коэффициент полезного действия.
• Высокую надежность.
• Способность работать в сложных условиях.
• Немедленно начинают работать при включении питания.
• Недорогое массовое производство.
Полупроводники имеют следующие недостатки:
• Высокую восприимчивость к изменениям температуры.
• Для стабилизации режима необходимы дополнительные компоненты.
• Легко повреждаются (при превышении допустимых пределов по току или напряжению, при перемене полярности питающего напряжения, от перегрева при пайке).
Проводимость полупроводниковых материалов лежит между проводимостью изоляторов и проводников. Чистыми полупроводниковыми элементами являются углерод (С), германий (Ge) и кремний (Si). Наиболее подходят для применения в электронике германий и кремний.
Германий — это хрупкий серовато-белый элемент, открытый в 1886 году. Порошкообразную двуокись германия получают из золы некоторых сортов угля. Из этого порошка получают твердый чистый германий.
Кремний был открыт в 1823 году. Он широко распространен в земной коре в виде белого или иногда бесцветного соединения — двуокиси кремния. Двуокисью кремния богат песок, кварц, агат и кремень. Из двуокиси кремния химическим путем получают чистый кремний. Кремний является наиболее широко используемым полупроводниковым материалом.
Полупроводниковый материал после получения должен быть модифицирован, чтобы он приобрел качества, необходимые для полупроводниковых устройств.
Как описано в главе 1, в центре атома находится ядро, которое содержит протоны и нейтроны. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны заряда не имеют. Электроны движутся по орбитам вокруг ядра и имеют отрицательный заряд. На рис. 19-1 показана структура атома кремния.
Рис. 19-1. Атомная структура кремния.
Первая орбита содержит два электрона, вторая орбита восемь, а внешняя орбита или валентная оболочка содержит четыре электрона. Валентность — это показатель способности атома присоединять или отдавать электроны, она определяет электрические и химические свойства атома. На рис. 19-2 показана упрощенная схема атома кремния, на которой изображено только четыре электрона на валентной оболочке.
Рис. 19-2. Упрощенная схема атома кремния, па которой показаны только валентные электроны.
Материалы, которым необходимы электроны для заполнения их валентной оболочки, являются нестабильными и относятся к активным материалам. Для приобретения стабильности, активные материалы должны добавить электроны в свои валентные оболочки. Атомы кремния способны объединить свои валентные электроны с другими атомами кремния с помощью процесса, который называется ковалентной связью (рис. 19-3).
