В книге изложены физические основы информационной и силовой электроники. Рассмотрены положения квантовой механики применительно к кристаллическим полупроводникам, изложены теория электронно-дырочного перехода и основы применения многослойных полупроводниковых структур. Приведены конструкции и характеристики диодов, тиристоров, транзисторов, интегральных микросхем и других приборов электроники, показаны принципы их применения в устройствах электроснабжения электроподвижного состава железнодорожного транспорта.
Учебник состоит из двух томов, изданных отдельными книгами. Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности Системы обеспечения движения поездов специализации Электроснабжение железных дорог, и может быть полезен широкому кругу спецалистов. связанных с разработкой и эксплуатацией устройств электроснабжения на электроподвижном составе.
Электроника и преобразовательная техника. том 1. Электроника. Бурков А.Т. 2015
https://vk.com/doc180572275_52619562...6ef1ba8bccd2d7
Электроника и преобразовательная техника. том 2. Электронная преобразовательная техника. Бурков А.Т. 2015
https://vk.com/doc180572275_52619562...87391d70fe109d
Оглавление 1-го тома
Предисловие....................................... ...............3
Введение.......................................... ...............6
Раздел I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ .....................13
Езава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ..........................13
1.1. Введение в электронику.....................................13
1.2. Движение заряженных частиц в классическом
и квантомеханическом представлении..............................14
1.3. Основное уравнение квантовой механики......................17
1.4. Движение микрочастицы в зоне потенциального барьера........18
1.5. Связанное состояние микрочастицы в потенциатьной яме.......23
1.6. Понятие теории излучения...................................29
1.7. Принцип запрета Паули и уровень Ферми......................35
1.8. Квазинепрерывные энергетические зоны в атомах..............39
Езава 2. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ ...48
2.1. Структура кристаллов.......................................4 8
2.2. Типы связей в кристаллах...................................51
2.3. Дефекты кристаллической структуры..........................53
2.4. Колебания кристаллической решетки..........................55
2.5. Тепловые свойства кристаллов...............................57
2.6. Диэлектрические свойства кристаллов........................61
2.7. Энергетические зоны в кристалле............................62
2.8. Движение электронов в кристалле............................67
2.9. Электропроводность полупроводников.........................68
2.10. Собственные и примесные полупроводники....................71
2.11. Концентрация носителей заряда в полупроводниках...........76
2.12. Удельная электропроводность собственных и примесных
полупроводников................................... ..............80
2.13. Полупроводники в сильном электрическом поле...............83
2.14. Эффект Ганна............................................. .87
2.15. Современные и перспективные полупроводниковые материалы
электроники....................................... ..............90
Етава 3. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД (p-n-переход).............97
3.1. Образование электронно-дырочного перехода..................97
3.2. Гетеропереходы и другие полупроводниковые контакты........103
3.3. Явления на поверхности полупроводников....................104
3.4. Электрическое смещение p-n-перехода......................106
3.5. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода................109
3.6. Пробои p-n-перехода......................................114
3.7. Собственная емкость p-n-перехода..........................115
3.8. Оптические и фотоэлектрические процессы в полупроводниках.....117
3.9. Технологические процессы формирования р-п-переходов........127
Раздел II. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ, ТРАНЗИСТОРНЫЕ
И ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА.................................130
Птава 4. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ ...............................130
4.1. Принцип действия и классификация...........................130
4.2. Конструкция выпрямительных элементов.......................131
4.3. Конструкция силовых диодов.................................136
4.4. Параметры и обозначение силовых диодов.....................138
4.5. Взаимосвязь основных параметров силовых диодов.............145
4.6. Специальные виды диодов....................................147
Птава 5. ТРАНЗИСТОРЫ ...........................................152
5.1. Назначение и классификация транзисторов....................152
5.2. Физические процессы в биполярных транзисторах и схемы
их включения......................................... ...........155
5.3. Характеристики биполярных транзисторов и режимы их работы.....161
5.4. Параметры биполярных транзисторов..........................168
5.5. Физические процессы и схемы включения униполярных
транзисторов...................................... ..............171
5.6. Характеристики униполярных транзисторов и режимы их работы.175
5.7. Физические процессы в биполярных транзисторах с изолированным
затвором, их характеристики и применение........................179
5.8. Конструкции и буквенно-цифровое обозначение транзисторов...183
Птава 6. ТИРИСТОРЫ......................................... .....191
6.1. Назначение и классификация тиристоров......................191
6.2. Физические процессы в p-n-p-n-структуре тиристора..........195
6.3. Характеристики и параметры однооперационных (незапираемых)
тиристоров........................................ ..............198
6.4. Тиристорная полупроводниковая структура с зашунтированным
эмиттерным переходом......................................... ...207
6.5. Тиристорная p-n-p-n-структура с усилительным управляющим
электродом........................................ ..............209
6.6. Запираемые тиристоры.......................................21 1
6.7. Новые принципы коммутации больших мощностей полупроводниковыми приборами в микро- и наносекундном диапазонах ... 216
6.8. Высоковольтный интегратьный тиристор с изолированным затвором.223
6.9. Конструкции тиристоров. Новый подход к сверхмощной электронике — транзисторные и тиристорные ключи и модули
ятя преобразователей электроэнергии.............................230
Птава 7. ОПТОВОЛОКОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА....................242
7.1. Назначение оптоэлектронных приборов и их классификация.....242
7.2. Излучатели........................................ .........245
7.3. Приемники оптического излучения (фотоприемники)..........251
7.4. Индикаторы........................................ .......256
7.5. Оптроны........................................... .......258
7.6. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)..................262
7.7. Светодиодная техника.....................................264
Глава 8. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОСХЕМЫ................282
8.1. Назначение и классификация аналоговых, импульсных
и цифровых устройств......................................... .282
8.2. Транзисторные усилители..................................289
8.3. Транзисторные ключи......................................310
8.4. Логические элементы и логические схемы на транзисторах...317
8.5. Триггеры.......................................... .......324
8.6. Генераторы импульсов.....................................337
8.7. Функциональные импульсные и цифровые устройства..........343
8.8. Интегральные микросхемы (ИМС)............................359
8.9. Операционные усилители...................................371
8.10. Микропроцессоры................................... ......377
Глава 9. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СИЛОВЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ.................................381
9.1. Потери энергии в полупроводниковых приборах..............381
9.2. Тепловые процессы и тепловые параметры силовых
полупроводниковых приборов....................................390
9.3. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов............399
9.4. Методика расчета допустимого тока нагрузки...............406
9.5. Методика расчета допустимых перегрузок по току
полупроводниковых приборов....................................410
9.6. Групповое соединение полупроводниковых приборов.
Расчет количества параллельных и последовательных приборов
в одной группе............................................ ....416
9.7. Формирование траектории рабочей точки при включении
и выключении силовых полупроводниковых приборов...............423
9.8. Системы защиты полупроводниковых приборов от токов
коротких замыканий и перенапряжений...........................438
Приложения........................................ ............447
Рекомендуемая литература......................................47 6
Оглавление 2-го тома
Предисловие....................................... ....3
Глава 10. ЭЛЕКТРОННАЯ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
ТЕХНИКА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ...............4
10.1. Преобразование энергии в устройствах электрической
тяги.............................................. ....4
10.2. Назначение и классификация преобразователей
электрической энергии и электронных аппаратов........13
10.3. Принципы конструирования электронных
преобразователей.................................. ...17
10.4. Методы расчета и моделирование электромагнитных
процессов в силовых цепях преобразователей...........19
Глава 11. ВЫПРЯМИТЕЛИ................................22
11.1. Назначение и классификация выпрямителей........22
11.2. Схемы выпрямителей однофазного тока............26
11.3. Схемы выпрямителей трехфазного тока............33
11.4. Коммутация в выпрямителях......................53
11.5. Управляемые выпрямители трехфазного тока.......58
11.6. Внешние характеристики и энергетические показатели
выпрямителей...................................... ...72
11.7. Аварийные режимы выпрямителей..................92
11.8. Импульсные выпрямители........................104
11.9. Применение выпрямителей в устройствах
электроснабжения тяги и на электроподвижном составе.116
11.10. Сглаживающие фильтры тяговых подстанций
с выпрямителями..................................... 125
Глава 12. ИНВЕРТОРЫ В ВЫПРЯМИТЕЛЬНОИНВЕРТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ......................130
12.1. Назначение инверторов.........................130
12.2. Однофазные и трехфазные инверторы.............131
12.3. Коммутация токов в схемах инверторов..........136
12.4. Характеристики и энергетические показатели
инверторов........................................ ....140
12.5. Аварийные режимы в инверторах...................143
12.6. Применение инверторов на тяговых подстанциях
и на электроподвижном составе при рекуперативном торможении........................................ ....146
12.7. Схема управления выпрямительно-инверторным
преобразователем.................................. ....159
Глава 13. ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА...................................164
13.1. Назначение и принцип действия...................164
13.2. Применение тиристорных ключей в схемах импульсных
преобразователей постоянного тока.....................167
13.3. Расчет параметров коммутирующего контура в схеме
тиристорного ключа....................................171
13.4. Схемы импульсных преобразователей...............177
13.5. Электромагнитные процессы при импульсном
регулировании в электротяговых сетях..................180
13.6. Применение импульсных преобразователей
на электроподвижном составе...........................188
Глава 14. АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ........................191
14.1. Назначение и виды автономных инверторов.........191
14.2. Автономные инверторы напряжения.................199
14.3. Автономные инверторы тока.......................224
14.4. Применение автономных инверторов в тяговом
электроприводе с асинхронными и синхронными двигателями трехфазного тока......................................239
14.5. Перспективные системы электрической тяги
с использованием технологий тиристорных и транзисторных
преобразователей с автономными инверторами............249
Глава 15. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОПЕРЕМЕННОГО ТОКА...................................253
15.1. Назначение и классификация преобразователей
переменного тока в переменный ток.....................253
15.2. Регуляторы напряжения и коммутаторы.............256
15.3. Непосредственные преобразователи частоты
с естественной коммутацией............................261
Глава 16. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОМ ТРАНСПОРТЕ...................270
16.1. Проблема электромагнитной совместимости силовых
преобразователей электротяговой сети со смежными устройствами...................................... .....270
16.2. Неканонические гармонические составляющие тока
электротяговой сети при работе силовых преобразователей в устройствах электроснабжения и на электроподвижном составе........................................... .....275
16.3. Метод определения гармонического состава тока
электротяговой сети с использованием математического моделирования..................................... .....281
16.4. Анализ спектрального состава тока электротяговой сети
при отключении от нормального режима работы выпрямителя тяговой подстанции.....................................292
16.5. Защита электротяговой сети от опасного влияния
силовых преобразователей...............................295
Рекомендуемая литература...............................302
