2.Схемы выпрямителей.

Все выпрямители делятся на однополупериодные и двухполупериодные. Рассмотрим три типовые схемы однополупериодных (рисунок 6) и двухполупериодных (рисунки 7 и 8) выпрямителей.

Однополупериодные выпрямители:

Рисунок 6. Однополупериодный выпрямитель

В результате работы такого выпрямителя получается пульсирующее напряжение, что видно из рисунка 6. Среднее значение тока в этом случае равно:

Двухполупериодные выпрямители:

Рисунок 7. Двухполупериодный выпрямитель

Среднее значение тока в этом случае равно:

Существует ещё одна схема двухполупериодного выпрямителя, называемая мостовой схемой:

Рисунок 8. Двухполупериодный выпрямитель (мостовая схема)

Отличие рассмотренных выше двухполупериодных выпрямителей состоит в неодинаковости времени молчания:

t_молч1< t_молч2

2. Диодные ограничители.

Существуют два типа диодных ограничителя – односторонние (рисунок 12) и двухсторонние (рисунок 13). Односторонние ограничивают напряжение только при положительной полуволне, а двухсторонние как при положительной, так и при отрицательной полуволнах.

Рисунок 12 Односторонний диодный ограничитель

Благодаря диодам выходное напряжение не может превысить 5,6В (в рассмотренном случае). Диод открывается тогда, когда U_вх > 5,6В в этом случае через резистор и диод потечёт ток. U_вых=5В + 0,6В=5,6В.

Рисунок 13. Двухсторонний диодный ограничитель

Работа двухстороннего диодного ограничителя аналогична работе одностороннего.

5. Пробои

Лавинный пробой. Это лавинообразное размножение носителей при приложении обратного напряжения. Он связан с увеличением напряжённости электрического поля. При этом в электрическом поле свободные носители приобретают большую энергию, достаточную для ударной ионизации вещества. Они вызывают появление новых носителей в валентной зоне, которые также размножаются. Возникает лавинообразный процесс возникновения носителей (ток). С увеличением температуры напряжение лавинного пробоя увеличивается. Температурный коэффициент напряжения пробоя (ТКU_проб) равен 0,1 %/град. Процесс пробоя начинается при разной концентрации носителей.

Туннельный пробой. С увеличением концентрации примеси в базе может возникнуть туннельный пробой. Сама ширина p-n перехода уменьшается и становится меньше длины свободного пробега носителей, что способствует возникновению туннельного эффекта. Это означает, что есть конечная вероятность туннелирования электронов из валентной зоны p области в зону проводимости n области, и при этом возникает туннельный ток. Напряжение туннельного пробоя приблизительно равно 5В. Туннельный пробой отличается от лавинного по знаку температурного коэффициента. С ростом температуры напряжение пробоя уменьшается.

Тепловой пробой. При достаточно большом обратном токе на диоде выделяется мощность P=UI и начинается перегрев p-n перехода, т.е. число носителей неограниченно возрастает, и диод выходит из строя. Тепловой пробой в кремниевых диодах возникает после лавинного или туннельного пробоев. В германиевых диодах он может возникнуть самостоятельно, т.к. обратный ток в германиевых диодах на порядок или два больше, чем в кремниевых.

Стабилитроны. Стабисторы. Параметрический

стабилизатор напряжения.

Стабилитрон – это диод в обратном включении.

Обозначение в схемах (рисунок 1):

Рисунок 1. Обозначение стабилитрона в схемах

Вольтамперная характеристика стабилитрона представлена на рисунке 2:

Рисунок 2. ВАХ стабилитрона

– сопротивление стабилитрона.

ТКU_ст – температурный коэффициент стабилизации.

При выборе стабилитрона необходимо смотреть, чтобы сопротивление стабилитрона и температурный коэффициент стабилизации были как можно меньше. Чем меньше сопротивление стабилитрона, тем вертикальнее будет его характеристика.

Существуют прецизионные стабилитроны. Если взять стабилитрон и последовательно с ним включить диод (или несколько диодов) в прямом включении, то ТКU_ст0. Так получают прецизионные стабилитроны.

Стабистор – это диод в прямом включении.

Стабисторы используют при малых напряжениях стабилизации. При изготовлении стабисторов примесь берут так, чтобы прямое сопротивление было минимальным.

Схема параметрического стабилизатора напряжения представлена на рисунке 3:

Рисунок 3. Схема параметрического стабилизатора напряжения

Коэффициент стабилизации:

Иногда в справочниках коэффициент стабилизации даётся в процентах на вольт [ ].Рассмотрим ВАХ стабилитрона для определения коэффициента стабилизации (рисунок 4):

Рисунок 4. ВАХ стабилитрона для определения коэффициента стабилизации

Отсюда можно найти коэффициент стабилизации.

Рабочую точку необходимо выбирать так, чтобы не выйти за пределы стабилизации.