Электро лучевая трубка с магнитной отклоняющей системой

ПЛАН
ЭЛТ С МАГНИТНОЙ ОТКЛОНЯЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ. 3
СТАТИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА. 6
ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА. 6
1. Токи в транзисторе. 6
2. Обратные токи переходов. 6
3. Коэффициенты передачи тока. 7
СТАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА. 8
ЭЛТ с магнитной отклоняющей системой.
Электронно-лучевыми приборами называют такие электронные элек-
тровакуумные приборы, в которых используется поток электронов, сконцен-
трированный 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 плотно-
стью 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 ка-
тушек, надеваемых на горловину трубки и образующих магнитные поля во
взаимно перпендикулярных направлениях. Рассмотрим отклонение электро-
на магнитным полем одной пары катушек, считая, что поле ограничено диа-
метром катушки и в этом пространстве однородно. На рис.1 силовые линии
магнитного поля изображены уходящими от зрителя перпендикулярно плос-
кости чертежа. Электрон с начальной скоростью V0 движется в магнитном
поле, вектор индукции B которого нормален к вектору скорости V0, по ок-
ружности с радиусом
По выходе из магнитного поля электрон продолжает движение по ка-
сательной к его криволинейной траектории в точке выхода из поля. Он от-
клонится от оси трубки на некоторую величину z = L tg?. При малых углах ?
? tg ?; z ? L?.
Величина центрального угла ? = 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 ам-
пер-витков wI, можно записать:
Конструкция отклоняющих катушек. Отклоняющие катушки с
ферромагнитными сердечниками позволяют увеличить плотность потока
магнитных силовых линий в необходимом пространстве. Катушки с ферро-
магнитными сердечниками применяются только при низкочастотных откло-
няющих 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 катуш-
ки без сердечника обычно заключаются в стальной экран.
Достоинства и недостатки электростатической и магнитной сис-
тем отклонения. Отклонение луча магнитным полем в меньшей степени
зависит от скорости электрона, чем для электростатической системы откло-
нения. 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 не-
возможность их использования при отклоняющих напряжениях с частотой
более 10 – 20 кГц, в то время как обычные трубки с электростатическим от-
клонением 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 при-
менять вращающиеся вокруг оси трубки отклоняющие системы.
Статические и физические параметры транзистора.
Транзистором называют электропреобразовательный полупроводни-
ковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, при-
годный 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 соответ-
ствующими параметрами. Физические параметры играют важную роль при
анализе работы транзистора на переменном токе с сигналами малых ампли-
туд. Большинство этих параметров являются дифференциальными величи-
нами и используются в качестве так называемых малосигнальных параметров
транзистора.
Рассмотрим основные процессы и физические параметры транзистора.
1. Токи в транзисторе.
В активном режиме работы транзистора дырки, инжектируемые из
эмиттера, движутся затем в базе и втягиваются полем коллекторного перехо-
да, образуя коллекторный ток IK. В следствие рекомбинации в базе и других
причин IK < IЭ. На основании закона Кирхгофа для токов в цепях электродов
транзистора можно записать: IЭ = IK + IБ.
В активном режиме к эмиттерному переходу приложено прямое на-
пряжение и через переход течет ток IЭ, который содержит составляющие IЭр и
IЭп – токов инжекции дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмит-
тер, 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 режи-
ме приложено обратное напряжение. Помимо обратного тока через коллек-
торный 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 кол-
лектора.
2. Обратные токи переходов.
Обратным током коллектора (или эмиттера) называют ток при задан-
ном 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 гене-
рации носителей в коллекторе, базе и коллекторном переходе, представляет
собой не управляемую процессами в эмиттерном переходе часть коллектор-
ного тока. Ток IКБО играет важную толь в работе транзистора в активном ре-
жиме, когда коллекторный переход находится под обратным напряжением.
Соответственно обратный ток эмиттера IЭБО представляет собой со-
ставляющую 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 напря-
жении 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.
3. Коэффициенты передачи тока.
С учетом понятия обратного тока коллектора ток IК для активного ре-
жима работы следует представить как сумму двух составляющих: тока IКБО и
части эмиттерного тока, который определяется потоком носителей, инжек-
тированных в базу и дошедших до коллекторного перехода.
Следовательно,
IК = ? IЭ + IКБО.
Величина
называется коэффициентом эмиттерного тока. Обычно ? < 1. В ин-
версном режиме (коллекторный переход включен в прямом, а эмиттерный – в
обратном направлении) ток эмиттера равен:
IЭ = ?1IК + IЭБО.
Величина
называется инверсным коэффициентом передачи коллекторного тока.
Как правило, ?1 < ?.
С помощью коэффициентов ? и ?1 можно установить связь между об-
ратными токами:
IКБО = IКБК(1 – ??1);
IЭБО = IЭБК(1 – ??1);
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 ?. Выра-
жение для ? можно получить, решая его относительно тока IК:
Запишем это выражение в виде
IК = ? IБ + IКЭО.
Где
и
- обратный ток коллекторного перехода в схеме ОЭ при IБ = 0.
Выражение для коэффициента передачи базового тока ? легко полу-
чить 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 обра-
зом, чтобы с помощью минимального числа этих параметров можно было бы
наиболее полно отобразить особенности статических характеристик транзи-
стора в различных режимах. Можно выделить статические параметры режи-
ма отсечки, активного режима и режима насыщения. К статическим пара-
метрам относятся также величины, отображающие характеристики в близи
пробоя.
Статические параметры в активном режиме.
Статическим параметром для этого режима служит статический ко-
эффициент передачи тока в схеме ОЭ:
Коэффициент h21Э является интегральным коэффициентом передачи
базового тока ?, однако, статический коэффициент определяет как
пренебрегая током ІКБО, что вполне допустимо при условии, что ІБ ? 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 транзисто-
ре.
Статические параметры режима отсечки в значительной мере опреде-
ляют температурную нестабильность работы транзистора и обязательно
используются во всех расчетах схем на транзисторах. К числу этих парамет-
ров относятся следующие токи:
- обратный ток коллектора ІКБО – это ток через коллекторный пере-
ход при заданном обратном напряжении коллектор – база и ра-
зомкнутом 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 пере-
ход при заданном обратном напряжении коллектор – база и при
замкнутых накоротко выводах эмиттера и базы;
- обратный ток ІЭБК – это ток через эмиттерный переход при задан-
ном обратном напряжении эмиттер – база и при замкнутых нако-
ротко выводах коллектора и базы;
- обратный ток коллектор – эмиттер – ток в цепи коллектор – эмит-
тер при заданном обратном напряжении UКЭ. Этот ток обозначает-
ся: ІКЭО – при разомкнутом выводе базы; ІКЭК – при коротко замк-
нутых выводах эмиттера и базы; ІКЭR – при заданном сопротивле-
нии в цепи базы – эмиттер; ІКЭX – при заданном обратном напряже-
нии UБЭ.
Статические параметры в режиме насыщения.
В качестве параметров в этом режиме используются величины напря-
жений между электродами транзистора, включенного по схеме ОЭ.
- Напряжение насыщение коллектор – эмиттер UКЭ нас – это напряже-
ние 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 задан-
ных 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 соот-
ношением 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 об-
ратном токе коллектора ІКБО и токе ІЭ = 0.
- пробивное напряжение коллектор – эмиттер – пробивное напряже-
ние между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе ІК.
Напряжение UКЭО проб определяется соотношением
10
2