1.4.Кремниевый стабилитрон
Полупроводниковый (кремниевый) стабилитрон – плоскостной полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения.
Условное изображение стабилитрона VD, который имеет два вывода анод (А) и катод (К), показано на рис.170. Стабилитрон включается в обратном направлении т.е. потенциал катода (+) больше потенциала анода (-) (третий квадрант).
Рис. 170
На рис. 170 приведена и вольтамперная характеристика стабилитрона, на которой видно, что в области пробоя (участок 1-2) напряжение на стабилитроне Uст лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации Iст. Такую характеристику стабилитрона используют для получения стабильного напряжения, например в параметрических стабилизаторах напряжения.
Основными параметрами стабилитрона являются:
1. Напряжение стабилизации Uст – напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока Iст (от десятых долей В до сотен В);
2. Минимальный ток стабилизации Iст min (от 1 мА до 10 мА);
3. Максимальный ток стабилизации Iст max (от 50 мА до 2А);
4. Дифференциальное сопротивление Rд = dUст/dIст. На участке стабилизации для большинства стабилитронов Rд= (0,5...200) Ом.
Важным параметром стабилитрона является температурный коэффициент напряжения (ТКН), который показывает, на сколько процентов изменится напряжение стабилизации при изменении температуры полупроводника на 1°С . Для большинства стабилитронов ТКН = (-0,05...+ 0,2)%/°С.
При этом отрицательным ТКН обладают стабилитроны с низким напряжением стабилизации (Uст ≤6,0 В), т.е при понижении температуры (со знаком -) напряжение Uст уменьшается. Стабилитроны с напряжением Uст более 6,0 В имеют положительный ТКН, т.е. при повышении температуры (со знаком +) напряжение на стабилитроне повышается.
Выпускаются так же термокомпенсированные стабилитроны с очень низким ТКН. Так, у прецезионного стбилитрона КС196В ТКН = ±0,0005 %/°С в диапазоне температур от -60°С до +60°С.
1.5. Транзисторы
1.5.1. Биполярные транзисторы
Биполярным транзистором, или просто транзистором, называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя выводами: эмиттер, коллектор и база. Он имеет трехслойную структуру, состоящую из чередующихся областей с различными типами электропроводности: n – p - n (рис. 171, а) или p - n – p (рис. 171, б).
а б
Рис. 171
На электрических схемах принято двухбуквенное условное обозначение транзистора - VT.
Основным элементом транзистора является кристалл кремния или германия с созданными в нем двумя плоскостными p-n переходами Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называют эмиттерным переходом, а между коллектором и базой – коллекторным переходом.
Работа биполярного транзистора зависит от носителей заряда обеих полярностей - электронов и дырок, отсюда его название «биполярный».
В соответствии с концентрацией основных носителей заряда база является высокоомной областью, коллектор – низкоомной, а эмиттер – самой низкоомной. Токи всех трех электродов транзистора связаны на основании первого закона Кирхгофа между собой соотношением IЭ = IК + IБ .
Ток базы значительно меньше тока коллектора, поэтому для практических расчетов часто считают ток коллектора приближенно равным току эмиттера IЭ = IК.
Транзистор как управляемый прибор действует за счет создания транзитного (проходящего) потока носителей заряда из эмиттера через базу в коллектор и управления током коллектора путем изменения тока эмиттера. Иными словами, биполярный транзистор управляется током.