Физическая лаборатория - Портис А.
Скачать (прямая ссылка):
поток
чертежа (рис. 1). В отсутствие регулирующего потока падение давления между входом и выходом будет относительно малым. Если теперь вводить жидкость через регулирующее сопло, мы изменим форму потока в пределах камеры, прижав поток к стенкам контейнера. При заданном давлении на входе выходной поток уменьшится. Чтобы сохранить величину потока, нужно увеличить перепад давления в устройстве.
Характеристики такого устройства можно представить в виде графиков, показанных на рис. 2, а и б. Его поведение можно характеризовать четырьмя переменными:
1. Давление на входе (относительно выходного) Р,-.
2. Входной поток Ф(.
3. Регулирующее давление (относительно выходного) Рс.
4. Регулирующий поток Фс.
Из этих переменных только две являются независимыми. Например, если мы установили входное давление и регулирующий поток, то тем самым будут определены как входной поток, так
и регулирующее давление. Какие переменные считают независимыми и какие зависимыми, является вопросом удобства. Целесообразность выбора тех или иных независимых переменных связана с характеристиками устройства и его применением. Если мы имеем дело с характеристикой регулирования (рис. 2, а), регулирующий поток удобно рассматривать как функцию регулирующего давления и входного давления. На рис. 2, а показано семейство кривых для трех постоянных значений входного давления. Там, где мы имеем дело с входными характеристиками, удобно рассматривать входной поток как функцию входного давления с регулирующим потоком в качестве параметра. На рис. 2, б показана входная характеристика такого типа.
Как использовать такое устройство в качестве усилителя? Сначала предположим, что входное давление поддерживается постоянным и мы меняем регулирующий поток. В этих условиях усиление потока р определяется отношением
Входное Мленш
Регулирующий к лоток
Регулі/рутіцее даблеше а)
бхедждиблеше
Рис. 2.
(1)
98
Предположим, что входной поток поддерживается постоянным, а регулирующее давление изменяется. Тогда усиление давления р. определяется отношением
II.
const
(2)
Произведение усиления давления ц. на усиление потока р дает максимальное теоретическое значение усиления мощности. Мы не будем доказывать это соотношение здесь, а перенесем обсуждение
Злвщюн Дырка
-о &
Дрейф
8)
п р
• - о О о
• ••• • о о 0 .° о
• • •° °°
• • О О о °
3)
Рис. 3. Полупроводники имеют два типа носителей: электроны, которые заряжены отрицательно {а), и дырки, которые представляют собой дефицит электронов и ведут себя как частицы, имеющие положительный заряд (б). Полупроводниковый переход (в) разделяет область типа п, в которой большинство носителей заряда являются электронами, и область типа р, в которой большинство носителей — дырки. Если мы приложим положительный потенциал к области типа р, то возникнет сильный «прямой» ток через переход. Электроны перемещаются направо, а дырки — налево (е). Если мы приложим отрицательный потенциал к области типа р, возникнет только очень слабый «обратный» ток (д). Таким образом, р—л-переход является выпрямителем тока (е).
вопроса об усилении мощности в Приложение 2.2, где подробно рассмотрено усиление мощности с помощью транзистора.
Следует подчеркнуть, что усиление потока или усиление давления в устройстве еще не свидетельствует о том, что оно является усилителем мощности. Например, рычаг является усилителем силы. Но перемещения концов рычага обратно пропорциональны соответствующим силам, и для рычага усиление мощности равно единице. Это является следствием закона сохранения энергии, поскольку другие источники энергии отсутствуют. В усилителе мощности должен быть энергетический резервуар, и мы регулируем скорость, с которой производится работа. Чтобы управлять этой скоростью, мы должны сами производить некоторую работу. Отношение этих двух величин как раз и характеризует усиление мощности. Конечно, энергия в целом сохраняется.
4* 99
После такого довольно общего введения мы перейдем к транзистору. Плоскостной транзистор можно представить как пару полупроводниковых диодов с общей областью п- или р-типа. Если участок я-типа — общий, мы имеем р—п—р-транзистор. Если общим является участок р-типа, мы имеем дело с транзистором п—р—п-типа. Мы уже обсуждали (см. Р. 1.9) характеристики
р л р
° О о • • о о
о о о о • • о о
а,)
п р П
• • оо о о • • • •
• • о •
• о о * *
т
в)
оо • • о о
0 О •о. о °
О о • о
о О • • • о о
в)
О 0 * «о °о п
о о о ° О • • о ••• о о о о °
г)
о о о О
Ваза
о о
о*
о О
д)
в)
я
Рис. 4. Транзистор (а) образован из лары р — л-переходов е областью типа п в центре (р — п — р-транзистор), или с областью типа р в центре (« — р — л-транзистор) (б). Если мы сместим один из переходов в прямом направлении, мы введем неосновные носители в об пасть базы Ы. Эти носители диффундируют во второй переход, где они собираются. В идеальном случае все введенные носители улавливаются, и ток базы отсутствует (г). Если мы поместим сопротивление в цепь коллектора, то получим напряжение, пропорциональное току эмиттера. На коллектор подано смещение в обратном направлении, чтобы предотвратить инжекцию через коллекторный переход (д). В обычном транзисторном усилителе мы подаем сигнал на базу, а усиленный сигнал снимаем с коллектора (е).
