7. Классификация диодов] Типы диодов по назначению
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
Параметрические
Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
Умножительные
Настроечные
Генераторные
Типы диодов по частотному диапазону
Низкочастотные
Высокочастотные
СВЧ
Типы диодов по размеру перехода
Плоскостные
Точечные
Типы диодов по конструкции
Диоды Шоттки
СВЧ-диоды
Стабилитроны
Стабисторы
Варикапы
Светодиоды
Фотодиоды
Pin диод
Лавинный диод
Лавинно-пролётный диод
Диод Ганна
Туннельные диоды
Обращённые диоды
Другие типы
Селеновый выпрямитель (вентиль)[2]
Медно-закисный выпрямитель (вентиль)[2]
8.Параметрический стабилизатор напряжения - это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов, использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).
Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.
Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).
Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.
Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):
Iст - ток через стабилитрон
Iн - ток нагрузки
Uвых=Uст - выходное стабилизированное напряжение
Uвх - входное нестабилизированное напряжение
R0 - балластный (ограничительный, гасящий) резистор
Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).
В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки - напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.
Уравнения, описывающие работу данной схемы:
Uвх=Uст+IR0, учитывая, что I=Iст+Iн, получим
Uвх=Uст+(Iн+Iст)R0 (1)
Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:
R0=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)
Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:
Перегруппировав это выражение, получим:
Или, по другому:
Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:
(3)
Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора - мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)
Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно, тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:
(4)
Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:
(5)
Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон - тем хуже КПД.
Итак, единственный плюс такого стабилизатора - это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем
параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне применяется в слаботочных устройствах (несколько миллиампер) и представляет собой делитель напряжения (на резисторе R – балластный резистор и стабилитроне VD – который выполняет роль второго резистора) на вход которого подается нестабильное напряжение а выходное напряжение снимается с нижнего плеча делителя. При повышении (понижении) входного напряжения внутреннее сопротивление стабилитрона уменьшается (увеличивается), что позволяет удерживать выходное напряжение на заданном уровне. На балластном резисторе падает разница между входным напряжением питания и напряжением стабилизации стабилитрона..
Для нормальной работы схемы ток через стабилитрон должен в несколько раз (3-10 раз) превышать ток в стабилизируемой нагрузке. Практически, так-как номинальный ток стабилизации стабилитрона в несколько раз меньше максимального, то допускается при расчетах считать, что ток нагрузки не должен превышать номинального тока стабилизации.
9 (см. вопрос 7)
Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор, который содержит один p-n переход и имеет два вывода: от p (анод) и n (катод) областей. Диод представляет собой пассивный нелинейный элемент.
Классификация и условно-графические обозначения диодов:
Направление стрелки на условно-графическом обозначении
совпадает с направлением прямого тока
Выпрямительные диоды - диоды, в которых используется такое свойство p-n перехода, как односторонняя проводимость (прямая проводимость в тысячи раз больше обратной). Применяются для выпрямления переменного тока.
Стабилитроны - диоды с участком резко выраженного электрического пробоя при обратном напряжении. Применяются для стабилизации напряжения.
Варикапы - диоды, емкость которых изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью.
СВЧ-диоды - диоды, имеющие малые значения паразитных индуктивности и ёмкости, что позволяет использовать их в СВЧ технике.
Обращенные диоды - это туннельные диоды без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением и имеющие инверсную вольтамперную характеристику с точки зрения выпрямительных диодов, то есть высокую проводимость при приложенном обратном напряжении и малую при прямом. Высокая нелинейность вольтамперной характеристики при малых напряжениях вблизи нуля (порядка микровольт) позволяет использовать обращенные диоды для детектирования слабых сигналов в СВЧ-технике.
Туннельные диоды - диоды, имеющие вольтамперную характеристику с участком отрицательной проводимости, на котором с ростом прямого напряжения прямой ток уменьшается.
Светодиоды - диоды, которые при пропускании прямого тока излучают фотоны в видимой или инфракрасной области спектра.
Фотодиоды - диоды, которые при большой освещенности могут служить источниками электрической энергии.