Электролучевая трубка с магнитной отклоняющей системой
Работа из раздела: «
Радиоэлектроника»
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
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 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 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 < IЭ. На основании закона Кирхгофа для токов в цепях электродов
транзистора можно записать: IЭ = IK + IБ.
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 = ( IЭ + IКБО.
Величина
называется коэффициентом эмиттерного тока. Обычно ( < 1. В инверсном
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 обратными
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 (. Выражение
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 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:
[pic]
Коэффициент h21Э является интегральным коэффициентом передачи
базового тока (, однако, статический коэффициент определяет как [pic]
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:
[pic]
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
[pic]
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
(
(
r
Z
X
L
l1
l2
V0
01
Рис.1. Траектория движения электронов в магнитной отклоняющей системе.
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
