Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

iipoiiiB другого. Анод изготовлен в виде метал.чической сетки и расположен вблизи эмиттера. Общее рабочее напряжение фотоэлектронного умножителя равно 220 в. Напряжение на эмиттере KiO -180 в.

(жектральные .характеристики ФЭУ-1 и ФЭУ-2 такие же, как и электронны.х фотоэле.ментов с сурьмяно-цезиевым катодом. Характеристика зависимости чувствительности ФЭУ-1 и ФЭУ;2от величины анодного напряжения показана на рис. УЧЗТ"

1\онструкция и размеры фотоэлектронных умножителей ФЭ-1 и ФЭУ-2 показаны на рис. VI-10, а п б.

§ 4. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Фотосопротивления. Фоторезисторный э)фект заключается и то.м, что у ряда полупроводников (селен, сернистый таллий и др.) под действием световой энергии изменяется по величине электрическое сопротивление пропорционально величине этого светового потока. Объясняется фоторезисторный эффект тем, чго под воздействием световой энергии часть ее идет на освобождение э.тектронов от связей с атома.ми, благодаря чему увеличивается число свободны.х электронов в веществе, что и приводит к увеличению проводимости полупроводника.

Фотосоиротивление .может реагировать не только на появление или исчезновение светового потока, но и изменяет величину электрического сопротивления в зави-си.мостп от величины этого светового потока. Фотосопро-тивле1[ие не преобразует лучистой анергии в электрическую. При осветцении или его отсутствии оно представляет собой активное сопротивление (резистор). Фотосопротивление включается в цепь пос.чсдовате.ньно с внеиши.м источником питания и без него )аботать не может. При постоянной величине приложенного к фотосопротивлению напряжения величина протекаюпщго тока будет зависеть от интенсивности облучения.

Приемная п.чощадь фотосопротивления изготовляется в виде квад1)ата. прямоугольника или круга и мО/кет иметь размеры от 3 .чо lOO мль.

Фотоэ.юмеиты с занираютцим слоем (фотога.чьвапичес-кие элементы) непосредственно преобразуют падающу10 на

аих световую энергию в электрическую, т. е. являются ге-аераторами электрической энергии, и не требуют для работы источника внешнего напрянчония.

сЬотогальваническпе элементы работают благодаря внутреннему фотоэффекту, заключающемуся в том, что яа поверхности раздела двух слоев под воздействием света возникает э. д. с.

Широкое распространение получили селеновые и сер-но-таллиевые фотоэлементы.

В селеновом фотоэлементе относительно толст biii электрод изготовляется из алюминия или стали. На эту


Гис. VI-11. Селеновый фотоэлемент с запирающим слоем с фронтовым фо-юэффектом: 1 - электрод; 2 - селен; 3 - слой металла; Зс - запирающий слой


Рис. Vt-12. Серно-таллиевый фотоэлемент с запирающим слоем с тыловым фотояффектом: 1 - .электрод; 2 - селен; 3 - слой металла; Зс - запирающий слой

основу наносится тонкий слой селена. Сверху методом катодного распыления наносится тончайший полупрозрачный слой металла. Запирающий слой всегда образуется между полупрозрачным слоем металла и селена.

Под действием светового потока электроны, освобождающиеся в слое селена, направляются через запираюи(ий слой к полупрозрачному слою, заряжая его отрицательно. Направление тока в цени показано на рис. VI-11; в данном случае происходит так называемый фронтовой фотоэффект.

В серно-таллиевом фотоэлементе при аналогичном расположении слоев, но при различно!! термтгческой обработке может образоваться фотоэлемент либо с фронтовым фотоэффектом, либо с тыловым. В последнем случае электрон!,!, высвобожда!ощиеся под действием света в слое полупроводника, направляются к основани!о (рис. VI-12).

Селенов1,1Й фотоэлемент имеет спектральную характеристику, близкую по своему виду к кривой спектральной чувствительности глаза, и поэтому он находит !пирокое применение в фотометрических приборах, в частности в



экспонометрах - приборах для измерения яркости и освещенности.

Тувствительность селенового фотоэлемента 500-600 мка/лм. Максимальное значение э. д. с. не превьппает 0,35 е при световых потоках, близких 1 лм. Максимум спектральной чувствительности лежит в области 590 нм. Селеновые фотоэлементы имеют очень нелинейную световую характеристику и ограниченную но.лосу пропускания частот.

В последние годы проводятся большие работы по использованию полупроводников, свойства которых таят в себе неограниченные возможности. Так, промышленностью уже освоен выпуск германиевых и кремниевых фотодиодов и фототранзисторов, которые применяются пока в основном в схемах автоматики.

Фотодиоды обладают повышенной по сравнению с вакуумными фoтoэлeмeнтatи чувствите.тьностью, могут работать и как фотогальванические элементы и как фоторезисторы. Фототранзисторы одновременно с преобразованием лучистой энергии в электрическую позволяют также усиливать фотоэлектронный ток.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие три вида эмиссии вы знаете?

2. В чем состоит пазначение фотоэлемента при воспроизведении фонограммы?

3. Как устроен электровакуумный фотоэлемент?

4. Pi чем заключается принципиальное различие .между электронным и ионным фотоэлементами?

5. ]]еречислпте основные параметры и характеристики электро-накуумного фотоэлемента.

0. Дайте определение чувствительности фотоэлемента.

7. Какие зависимости показывают вольтампорная и световая характеристики?

8. Что нопимается под утомляемостью фотоолеме1гта?

9. Какое явление используется в работе фотоолектронпого умножителя?

10. Перечислите достоинства и укажите недостатки фотоэлектронных умножителей.

И. В чем заключается фоторезисторпый эффект н в каких приборах он используется?

12. Какое применение в кинотехнике находят фотодиоды?

ГЛАВА VII

УСИЛИТЕЛИ низкой ЧАСТОТЫ

§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Усилителем называется устройство, с помощью которого осуществляется усиление, т. е. увеличение напря/кения, тока или мощности электрических колебани!!.

Различают усилители низкой частоты, высокой частоэы, широкополосные усилители (видеоусилители) и усилители постоянного тока.

Усилители низкой частоты предназначены для усиления колебаний звуковой частоты от 16 до 20 ООО гц. Эти усилители широко используют в аппаратуре для записи и воспроизведения звука в звуковом кино, в радиовещании, в телевидении и т. п.

На необходимость применения усилителей электрических сигналов при воспроизведении звука в звуковом кино указьшалось раньше. Мощность, подводимая к громкоговорителям для создания достаточной громкости звука в зрительном зале кинотеатра, должна составить единицы, десятки и даже сотни ватт, в то время как



фотоэлемент с чувствительностью 200 .чка1лм развивает мощность всего 6-10" вт.

В звукотехнике применяются только ламповые и полупроводниковые усилители. Они и составляют предмет нашего изучения.

Принцип усиления основан на примененпи управляемого активного или реактивного сопротивления (электронной ламны, транзистора и др.), которое включается в цепь источника тока последовательно с полезной нагрузкой. Основное свойство управляемого сопротивления состоит в том, что при действии в цепи управления слабого электрического сигнала соответственно изменяется величина его сопротивления и ток в более могцной цени содержащей нагрузку. Колебания малой мотцности, подлежащие усилению, подводятся к управляющей цепи, а в цепи нагрузки получаются значительно более мощные колебания.

Отсюда следует, что управляемое сопротивление является усилительным элементом.

Сочетание усилительного элемента с необходимыми для его работы элементами схемы представляет собой одну ступень усиления, называемую каскадом.

Так, в усилительном каскаде, собранном на электронной ламне, в анодную цепь включается сопротивление нагрузки и источник анодного питания, а усиливаемые ко.лебания подводятся к управляющей сетке. В усилительном каскаде, собранном на транзисторе по схеме с общей базой, нагрузочное сопротивление и источник питания (батарея коллектора) включены в цепь коллектора, а усиливаемые колебания подводятся к цепи эмиттер-база.

Увеличение мощности колебаний происходит за счет потребления каскадом энергии источников питания.

Таким образом, усилитель является преобразователем энергии постоянного тока в энергию колебаний звуковой частоты, если на его вход подводятся слабые колебания звуковой частоты. Однако обеспечить нужное усиление одним усилительным каскадом, как прави.ло, не удается, поэтому в практических схемах сигнал последовательно усиливается несколькими каскадами.

При конструировании усилителя, исходя из необходимого усиления, определяют число ступеней усиления или число каскадов. Усилители, содержащие несколько каскадов усиления, называются многокаскадными.

Отдельные каскады лгогут связываться между собой различными способа.ми. В усилителях низкой частоты используются три вида связей между каскадами: 1) непосредственная, или гальваническая (усилители постоянного тока). 2) реостатно-емкостная (или просто реостатная) и 3) трансформаторная.

Наиболее распространены реостатно-емкостная и трансформаторная связи.

Скелетная схема многокаскадного усилителя приведена на рпс. VI1-1. Элементы, служащие для связи дан-

Усилигвпь напряжения

«(~) S UbxiJ L-«t-0J-J

>

I каскад

Ubnx2=Ubx

>

2 каскад

3 каскад

~j p Усилитель ~)

>

4 каскад

Каскады предварительного Предононечный , Оконечный

III S ювых4 I

уоппаппи наикад J j каскад

Рис. \ Г[-1, Ске.ютная схема многокаскадного усилителя


ного каскада с последующим или с внешней нагрузкой, входят в схему данного каскада. На этой скелетной схеме каждый каскад представлен в виде четырехполюсника, имеющего два входных и два выходных зажима.

Очень слабые колебания напряжения, которые должны быть усилены, подводятся к входным зажимам первого каскада, выходные зажимы которого соединены последовательно с входными зажимами следующего и т. д.

Отвлеченное число, которое показывает, во сколько раз при

помоп(и одного усилительного каскада повышается на-прян{ение, подводимое от источника, называется коэффициентом усигения этого каскада. Числовое значение коэффициента усиления каскада определяется как отношение переменного напряжения на выходных зажимах каскада к переменному напряжению на его входных зажимах.

Применительно к усилительному каскаду, собранному на электронной ламне (рис. УП-2), коэффициент усиления

Рис. VII-2. Усилительный каскад низкой частоты





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76