Тороид. Производство электротехнической продукции
(49831) 4-66-21
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Дьяконов В.П.
Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теория и применение

Серия «Компоненты и технологии»

Москва
СОЛОН-ПРЕСС 2008

Ответственный за выпуск В. Митин
Макет и верстка А. Иванова
Обложка Е. Холмский

В. П. Дьяконов Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теория и применение. Москва: СОЛОН-ПРЕСС, 2008.

Справочная монография, отражающая почти 60-летний период разработки и развития одного из старейших негатронов — однопереходно транзистора (ОПТ) и его схемотехнических аналогов. Впервые, наряду описанием обычных ОПТ (двухбазовых диодов), детально описаны н вейшие программируемые ОПТ, оптроны на фото-ОПТ, интегрирова! ные с тиристором ОПТ, функциональные схемы на ОПТ в интегрально исполнении, транзисторные аналоги ОПТ и многочисленные схемы npi менения приборов этого класса. Наряду с достоинствами приборов объе: тивно описаны их недостатки и ограничения. Для инженеров, студенто аспирантов и преподавателей вузов и университетов, специализирующи ся в области промышленной, авиационной, энергетической и бытовс электроники, а также для подготовленных радиолюбителей.

© Дьяконов В. П., 2008
© Макет и обложка «СОЛОН-ПРЕСС», 2008

Содержание книги
Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теория и применение

Предисловие

Глава 1. Однопереходные транзисторы и их аналоги
1.1. Двухбазовые диоды и обычные однопереходные транзисторы
1.2. Структуры однопереходного транзистора
1.3. Вольт-амперные характеристики однопереходного транзистора
1.3.1. Общий обзор ВАХ
1.3.2. Анализ S-образной ВАХ
1.3.3. Область отсечки и параметры пика
1.3.4. Ток впадины и область насыщения
1.4. Дифференциальное отрицательное сопротивление ОПТ
1.5. Выходная ВАХ однопереходного транзистора
1.6. Параметры однопереходных транзисторов
1.6.1. Статические параметры однопереходных транзисторов
1.6.2. Измерение статических параметров
1.6.3. Динамические параметры однопереходных транзисторов
1.7. Параметры серийных однопереходных транзисторов
1.7.1. Параметры однопереходных транзисторов КТ117/2Т117
1.7.2. Параметры бескорпусных однопереходных транзисторов КТ119
1.7.3. Параметры однопереходных транзисторов КТ132/133
1.8. Программируемые однопереходные транзисторы
1.8.1. Структура программируемого однопереходного транзистора с выходной S-образной ВАХ
1.8.2. ВАХ программируемого однопереходного транзистора
1.8.3. Параметры программируемых однопереходных транзисторов КУ125
1.8.4. Параметры программируемых однопереходных транзисторов К6027/6028
1.8.5. Параметры программируемых однопереходных транзисторов ММВТ6027
1.9. Специальные типы однопсреходных транзисторов и их аналоги
1.9.1. Однопереходный транзистор, интегрированный с тиристором, — 2У106
1.9.2. Программирование однопереходного транзистора с помощью обычного транзистора
1.9.3. Аналог однопереходного транзистора с входной S-образной ВАХ
1.10. Функциональные микросхемы на однопереходных транзисторах
1.10.1. Однопереходный фототранзистор и оптроны АОТ102/ЗОТ102 на его основе
1.10.2. Функциональные микроэлектронные устройства серии К295АП
1.10.3. Однопереходные транзисторы с магнитным управлением

Глава 2. Основы анализа схем на ОПТ
2.1. Устойчивость и режимы работы ОПТ
2.1.1. Малосигнальные эквивалентные схемы однопереходного транзистора на падающем участке ВАХ
2.1.2. Устойчивость основной схемы
2.1.3. Диаграммы устойчивости и режимов работы
2.1.4. Особенности выбора положения линии нагрузки
2.2. Анализ основной релаксационной схемы на ОПТ
2.2.1. Влияние внешних сопротивлений в цепи баз
2.2.2. Анализ переходных процессов автоколебательного релаксатора на ОПТ
2.2.3. Экспериментальное исследование релаксатора на ОПТ
2.2.4. Температурная стабилизация частоты релаксатора на ОПТ
2.3. Внешнее управление релаксатором на ОПТ
2.3.1. Синхронизация автоколебательного релаксатора на ОПТ по цепи эмиттера
2.3.2. Синхронизация автоколебательного релаксатора на ОПТ по цепи второй базы
2.3.3. Ждущие релаксаторы с нормально закрытым ОПТ
2.3.4. Ждущий релаксатор с нормально открытым ОПТ
2.3.5. Генерация релаксатором серии импульсов
2.4. Работа ОПТ в двухстабильном режиме
2.4.1. Триггер на ОПТ
2.4.2. Динамика работы триггера на ОПТ
2.4.3. О построении пересчетных схем на ОПТ
2.5. Особенности работы ОПТ, интегрированного с тиристором (прибор КУ206)
2.5.1. Исследование ОПТ микросхемы КУ206
2.5.2. Релаксатор на ОПТ микросхемы КУ206 с разрядным тиристором
2.5.3. Простой мультивибратор на ОПТ и триггере на тиристоре
2.6. Схемы на оптронах с ОПТ
2.6.1. Управляемый и синхронизируемый релаксатор на оптроне с ОПТ
2.6.2. Ждущий релаксатор на оптроне с ОПТ
2.6.3. Некоторые замечания по применению оптронов с ОПТ

Глава 3. Устройства на однопереходных транзисторах
3.1. Генераторы синусоидальных колебаний
3.1.1. LC-генератор
3.1.2. Спектр сигнала LC-генератора
3.1.3. LC-генератор на ОПТ с истоковым повторителем
3.1.4. Кварцевый генератор с кварцем в цепи эмиттера ОПТ
3.1.4. Кварцевый генератор с кварцем между эмиттером и второй базой ОПТ
3.2. Релаксаторы на ОПТ с дополнительным транзистором
3.2.1. Релаксатор на ОПТ с эмиттерным повторителем
3.2.2. Релаксаторы на ОПТ с разрядным транзистором
3.2.3. Релаксаторы на ОПТ с формирующим транзистором
3.3. Мультивибраторы на ОПТ
3.3.1. Мультивибратор на приборе с S-образной ВАХ первого типа
3.3.2. Мультивибраторы первого типа на ОПТ
3.3.3. Мультивибратор на приборе с S-образной ВАХ второго типа
3.3.4. Мультивибратор второго типа на ОПТ
3.3.5. Мультивибратор второго типа на ОПТ и транзисторе 112 мсолони
3.3.6. Ждущий мультивибратор второго типа на ОПТ и транзисторе
3.4. Генераторы пилообразного напряжения
3.4.1. Классификация генераторов пилообразного напряжения
3.4.2. Простейший генератор пилообразного напряжения
3.4.3. Генераторы пилообразного напряжения с токостабилизирующим биполярным транзистором
3.4.4. Улучшенные схемы генераторов с токостабилизирующим транзистором
3.4.5. Генератор пилообразного напряжения на основе мультивибратора на ОПТ
3.4.6. Генератор треугольного напряжения на основе мультивибратора на ОПТ
3.4.7. Генераторы пилообразного напряжения с токостабилизирующим полевым транзистором
3.4.8. Генераторы пилообразного напряжения с интегральным стабилизатором тока КЖ101
3.4.9. Генератор пилообразного напряжения с компенсирующей ЭДС
3.4.10. Улучшенные варианты генераторов пилообразного напряжения с компенсирующей ЭДС
3.5. Генераторы и преобразователи напряжения в частоту с емкостной обратной связью
3.5.1. Принцип построения генераторов с емкостной обратной связью
3.5.2. Генераторы пилообразного напряжения с емкостной обратной связью и с разрядным ОПТ
3.5.3. Преобразователи напряжения в частоту с емкостной обратной связью и с разрядным ОПТ
3.6. Применение ОПТ совместно с импульсными схемами
3.6.1. Генераторы импульсов со скважностью на ОПТ и триггере со счетным запуском
3.6.2. Генераторы импульсов с регулируемой скважностью на ОПТ и триггере со счетным запуском
3.6.3. Генератор импульсов с раздельно задаваемой частотой и длительностью
3.6.4. Ждущие мультивибраторы на основе триггера и ОПТ
3.6.5. Ждущий мультивибратор на триггере и сбрасывающем ОПТ
3.6.6. Ждущий мультивибратор на тиристоре и однопереходном транзисторе
3.6.7. Многофазные мультивибраторы
3.7. Формирователи и генераторы ступенчатого напряжения
3.7.1. Простейший генератор ступенчатого напряжения
3.7.2. Генератор ступенчатого напряжения с коммутируемым токостабилизирующим транзистором
3.7.3. Генератор ступенчатого напряжения с импульсной дозировкой заряда
3.7.4. Генератор ступенчатого напряжения с разрядом дозирующего конденсатора на накопительный

Глава 4. Устройства на программируемых ОПТ и их аналогах
4.1. Простейший релаксатор на программируемом ОПТ и его работа
4.1.1. Схема простейшего релаксатора на программируемом ОПТ
4.1.2. Анализ переходных процессов релаксатора на программируемом ОПТ
4.1.3. Экспериментальное исследование релаксатора на программируемом ОПТ
4.1.4. Синхронизация релаксатора на программируемом ОПТ
4.1.5. Ждущий релаксатор с нормально выключенным ПОПТ
4.1.6. Ждущий релаксатор с нормально включенным ПОПТ
4.2. Мультивибраторы на программируемых ОПТ
4.2.1. Мультивибратор на программируемом ОПТ первого типа
4.2.2. Мультивибратор на программируемом ОПТ второго типа
4.2.3. Ждущий мультивибратор на программируемом ОПТ 172 ИСОЛОНи
4.3. Генераторы пилообразного и ступенчатого напряжения на программируемых ОПТ
4.3.1. Автоколебательные генераторы пилообразного напряжения
4.3.2. Гейераторы ступенчатого напряжения на ПОПТ
4.4. Релаксаторы на ОПТ, программируемом транзистором
4.4.1. Релаксатор с заданным напряжением включения
4.4.2. Релаксатор с программируемым напряжением включения, пропорциональным напряжению питания
4.4.3. Релаксатор с регулируемым напряжением включения
4.4.4. Релаксатор с регулируемой разностью пороговых напряжений
4.5. Схемы на транзисторном аналоге с базовой S-образной ВАХ
4.5.1. Функциональный блок на транзисторном аналоге с базовой S-образной ВАХ
4.5.2. Примеры применения функционального блока на транзисторном аналоге с базовой S-образной ВАХ

Глава 5. Специальные применения ОПТ и их аналогов
5.1. Пороговые и сравнивающие устройства
5.1.1. Классификация пороговых устройств
5.1.2. Пороговые устройства напряжения и тока на ОПТ
5.1.3. Работа пороговых устройств при синусоидальном входном сигнале
5.1.4. Работа пороговых устройств при треугольном входном сигнале
5.1.5. Релаксационные пороговые устройства на обычных и программируемых ОПТ
5.2. Схемы большой временной задержки и реле времени
5.2.1. Схемы временной задержки на основе ОПТ и электромагнитного реле
5.2.2. Реле времени с большой выдержкой
5.2.3. Реле времени с дискретным зарядом конденсатора
5.3. Релейные устройства защиты
5.3.1. Простое реле напряжения (тока)
5.3.2. Простое реле для защиты от перегрузки по напряжению и току
5.3.3. Реле максимального тока или напряжения
5.3.4. Реле минимального напряжения
5.3.5. Помехоустойчивое реле переменного напряжения (тока)
5.4. Схемы заряда аккумуляторов
5.4.1. Простая схема заряда аккумуляторов
5.4.2. Устройство ускоренного заряда Ni-Cd-аккумуляторов
5.5. Устройства фазового управления мощностью
5.5.1. Простая схема однополупериодного фазового управления
5.5.2. О построении управляемых выпрямителей
5.5.3. Выпрямители-стабилизаторы и регуляторы для паяльника
5.5.4. Регулятор на симметричном тиристоре со схемой управления на ОПТ
5.6. Устройства управления нагревом и освещением
5.6.1. Устройство управления нагревом электроплитки
5.6.2. Автомат отключения света через заданное время
5.6.3. Автоматический регулятор освещенности
5.7. Схемы и регуляторы на транзисторных аналогах ОПТ
5.7.1. Регуляторы нагрева на симисторе и аналоге ОПТ
5.7.2. Устройство управления двигателем
5.8. Схемы с программируемыми ОПТ
5.8.1. Простой лабораторный источник регулируемого напряжения
5.8.2. Улучшенный лабораторный источник питания
5.8.3. Лабораторный источник питания с регулировкой напряжения и ограничением по току
5.8.4. Устройство управления электродвигателем переменного тока

Заключение
Список литературы

Предисловие

Однопереходной транзистор (ОПТ, он же двухбазовый диод) [1] был предложен Генрихом Велькером в его французском патенте еше в 1948 г. Это был один из первых полупроводниковых негатронов — приборов с S-образной ВАХ и с отрицательным дифференциальным сопротивлением [2].

Интерес к прибору резко возрос в 60-х годах прошлого века, когда появились первые типы серийных ОПТ и были созданы основы их схемных применений. Уже тогда выпуск ОПТ только фирмой General Electric достигал многих миллионов штук в год и приборы широко использовались в авиационной и зарождающейся аэрокосмической промышленности. Применение ОПТ в электронике самолетов экономило до $8000 на каждый выпущенный самолет. В СССР пик популярности ОПТ пришелся на 70-е годы и нашел отражение в нашей литературе [3—16]. Тогда же был освоен массовый серийный выпуск классических ОПТ серий КТ117 и КТ119, доживших до наших дней.

В 80-е годы интерес к ОПТ заметно ослаб, хотя эти приборы, как «рабочие лошадки», продолжали широко применяться в различной аппаратуре, прежде всего в источниках электропитания с фазоимпульсным методом регулирования. Они использовались также в схемах запуска тиристоров, в устройствах автоматики и в других устройствах промышленной, бытовой и военной электроники. Приборы высоко ценились специалистами за дешевизну, высокую надежность, неприхотливость устройств на их основе, малый уровень создаваемых помех, высокую стабильность частоты релаксационных генераторов и широкий диапазон рабочих температур (от -60 до +125 °С).

Ослаблению интереса к этим приборам способствовала разработка интегральных микросхем — как общего применения, так и специального, например, микросхем высокостабильных интегральных таймеров, схем запуска тиристоров и т. д. У нас ослабление интереса к ОПТ приняло застойный и длительный характер из-за последовавших в 90-е годы геополитических процессов, приведших к распаду СССР, резкому падению производства наукоемкой продукции и к фактическому развалу некогда могучей советской науки.

В результате этого после выпуска трех небольших книг (точнее Даже брошюр) по ОПТ и их применению [6—8] выпуск книг специально по этим приборам прекратился. В наше время многие просто стали забывать о существовании такого прибора, как ОПТ. А некоторые анонимные «специалисты», обосновавшиеся на Интернет-форумах, обычно дают искаженную информацию об этих приборах и перспективах их развития, весьма далекую от истинного положения дел.

Между тем жизнь не стояла на месте и начался новый виток развития ОПТ. За рубежом к массовому выпуску новых типов ОПТ приступил целый ряд крупных фирм: General Electric, Motorola, ASI, On Semiconductor, Philips и др. Число типов выпускаемых ОПТ достигло многих десятков, если не сотен. Некоторые ОПТ, например 2N2646, 2N2647 и др. стали международным стандартом на приборы этого класса. Давно известный аналог ОПТ на основе /?-я-/?-я-структуры был, наконец, реализован в виде нового типа приборов — программируемых однопереходных транзисторов. Их название, прямо скажем, очень неудачное (переходов-то в новом приборе три!), привилось как в нашей, так и в зарубежной литературе. Классическим вариантом этих приборов стали программируемые ОПТ 2N6027/6028 фирмы Motorola. Их описания в нашей литературе практически нет.

На рубеже 21-го века наша электронная промышленность преодолела кризис и приступила к выпуску ряда новых типов ОПТ и даже микросхем на их основе. Этому способствовали невысокие требования к технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности геометрическое разрешение достаточное на уровне микрона и более. Появились оптроны на базе фото-ОПТ (приборы типа ЗОТ102, АОТ102), тиристоры, интегрированные с ОПТ (приборы серии КУ206), аналоги популярных за рубежом классических ОПТ 2N2646 и 2N2647 (приборы КТ132/133), функциональные схемы на ОПТ (К295) и, наконец, новейшие типы программируемых ОПТ — КУ125/126, ММВТ6027/6028 (аналоги популярных во всем мире приборов 2N6027/2N6028). Эти приборы выпускает российское ОАО «Планета», минское объединение «Интеграл» и другие предприятия электронного профиля. Описание этих новых приборов, некоторые из которых появились уже в 21-м веке, в нашей, теперь уже российской, литературе отсутствует. И это большой ее пробел!

За многие годы развития ОПТ их схемотехника устоялась и определились наиболее рациональные области их применения — релаксационные генераторы, пороговые устройства и устройства на их основе. Следует отметить, что в конце 20-го века появился ряд работ по транзисторным аналогам приборов с отрицательным сопротивлением [32—37]. Эти работы внесли заметный вклад в развитие схемотехники устройств на приборах с отрицательным сопротивлением, но в тех областях, где перспективность применения ОПТ была.изначально сомнительна — в генераторах синусоидальных колебаний, фильтрах без катушек индуктивности, линейных усилителях и корректорах линейных искажений. Такие устройства выходят за рамки тематики данной книги (ОПТ и их полноценные аналоги) и потому не рассматриваются.

Указанные обстоятельства побудили автора подготовить эту небольшую монографию по ОПТ, их аналогам и, главное, основам их схемотехнического применения. Традиционно в советских книгах почти не приводились данные описанных в них схем и их параметры. Как правило, перспективы описываемых устройств завышались.

Автор счел нужным отойти от этой традиции — почти все схемы описаны с приведением данных (в том числе справочных) об их компонентах и детальных «многолучевых» осциллограмм, полученных с помощью самых современных цифровых запоминающих электронных осциллографов: 4-канальных 200 МГц TDS-2024B фирмы Tektronix и 2-канальных 250 МГц DS-1250 фирмы EZ Digital [51]. Благодаря этому представлены детальные, точные и наглядные сведения о динамике работы всех описанных в монографии схем. Кроме того, в книге дается реальная оценка перспектив устройств на ОПТ, а описание некоторых, в наше время уже не перспективных устройств, например запоминающих устройств на ОПТ, кольцевых счетчиков и др., просто опущено, и они лишь упомянуты. В то же время, наряду с известными лучшими схемными решениями, описан и ряд новых схем на ОПТ и их транзисторных аналогах. Достаточно подробно, но с практическим уклоном, изложены теоретические и расчетные сведения о физике работы описанных устройств и их проектировании.

Книга ориентирована на довольно широкий круг читателей — специалистов в области проектирования электронных схем, студентов и преподавателей вузов и университетов технического профиля и на радиолюбителей, как подготовленных, так и начинающих.

Скачать книгу "Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теория и применение". Москва, издательство Солон-Пресс, 2008

143502 МО, г.Истра-2, ул. Заводская, 43А. Тел. (49631) 4-66-21. E-mail: toroid2011@mail.ru