Стабилитроны.

Принцип роботы этих диодов основан на том, что при обратном напряжении на р-n-переходе, в области электрического пробоя, напряжение на нем изменяется незначительно, при значительном изменении тока.

Условное обозначение:

Вольт-амперная характеристика

Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения ,и используются в параметрических стабилизаторах, в качестве источника опорных напряжений ,в схемах ограничения Дьюдеса. Напряжение стабилизации (пробойное напряжение) является для этих диодов рабочим.

Схема простейшего параметрического стабилизатора.

R_б - балластное

R_н - нагрузки

Напряжение на R_н, не может превысить напряжение пробоя стабилитрона, так как он подключен к нему параллельно. Избыток напряжения гасится на резисторе R_б

_. Основные параметры стабилитрона.

Напряжение стабилизации: от3 до 400 В.

Максимальный ток от десятков до сотен мА

Дифференциальное сопротивление: rэ=Uст/Iст

ВАРИКАПЫ.

Условное обозначение:

Диоды в которых использовано свойство р-n-перехода, изменяют барьерную емкость при изменении обратного напряжения. Варикап можно рассматривать как конденсатор с электронным управлением емкостью.

Вольт-фарадная характеристика.

Показывает зависимость емкости конденсатора от приложенного к нему напряжения.

Основные параметры варикапа.

1. Емкость между выводами варикапа при заданном обратном напряжении: Максимальное значение от 5 до 300 пФ в зависимости от типа.

2. Коэффициент перекрытия по емкости - это отношение емкости варикапа при минимальном, максимальном допустимым напряжениям.

Емкость варикапа, как и любого другого диода, определяется по формуле:

C=ЕS/d

, где E-диалектрик проницаемости полупроводника.

S-площадь р-n- перехода

d- ширина р-n-перехода.

Биполярные транзисторы.

Различают транзисторы биполярные и униполярные.

1.Транзистор биполярный - полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электрическими переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции не основных носителей заряда.

2. Транзистором называется электропреобразовательный прибор с несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности, имеющий три или более вывода.

Такая структура, как расположена здесь, с таким расположением полупроводниковых материалов называется р-n-p типа или структура прямой проводимости. Если полупроводники поменять местами, то такой тип транзистора будет называться транзистором обратной проводимости или n-p-n типа.

Электрический переход между базой и эмиттером называется эмиттерным переходом.

Переход между базой и коллектором называется коллекторным переходом.

Обозначения:

p-n-p типа

n-p-n типа

безкорпустной транзистор

Rэ

Для нормальной работы любого транзистора необходимо подать на его электроды начальное смещение так, чтобы эмиттерный переход был включен в прямом, а коллекторный в обратном направлении.

Падение напряжения на эмиттерном переходе составляет несколько десятых долей вольта, а на коллекторном - единицы или десятки вольта.

Вольт- амперная характеристика эмиттерного перехода.

Вольт- амперная характеристика коллекторного перехода

Ек

Совмещенная вольт-амперная характеристика

В активном режиме прямое смещение эмиттерного перехода создается за счет включения постоянного источника питания U эмиттер базы (Uэб), а обратное смещение коллекторного перехода за счет включения U коллектора базы (Uкб ).

Iэ=Iк+Iб

В р-n-p транзисторе ток создается преимущественно дырками, а в n-p-n - электронами.

Величина Uэб имеет небольшое значение, близкое к высоте потенциального барьера, и составляет доли вольт. Величина Uкб по крайней мере на порядок больше напряжения Uэб и ограничивается лишь напряжением пробоя коллекторного перехода.

При включении источников питания Uэб и Uкб потенциальные барьеры эмиттерного перехода снижаются за счет Uэб, а потенциальный барьер коллекторного перехода повышается за счет Uкб .

Дырки эмиттера легко преодолевают понизившийся потенциальный барьер и за счет диффузии инжектируются в базу, а электроны базы в эмиттеры по той же причине.

Дырки эмиттера диффузируют в базе к направлению коллекторного перехода за счет перехода плотности дырок по длине базы (1). большинство из них доходят до коллекторного перехода, а незначительная часть рекомбенируется с электронами базы. Для уменьшения потерь дырок на рекомбинацию, базу делают тонкой.

Поскольку поле коллекторного перехода для дырок является ускоряющим, они оттягиваются через коллекторный переход коллекторами, тоесть происходит экстракция дырок в коллектор. Распространяясь вдоль коллектора за счет перепада плотности дырки достигают контакта коллектора и рекомбинируют с электронами подходящими к выводу от источника. Основные носители заряда коллекторов (дырки), вследствие того, что потенциальный барьер коллекторного перехода велик, практически не могут уйти из коллектора в базу.

Через транзистор происходит сквозное скольжение дырок от эмиттера через базу к коллектором, и лишь незначительная часть их из-за рекомбинации с электронами базы не доходить до коллектора. часть с дырками эмиттера восполняется электронами источника которые поступают в базу через ее вывод. Наряду с основными носителями заряда через эмиттерный и коллекторный переходы движутся и неосновные для каждой из областей носителей, особенно через коллекторный переход: дырок базы в коллектор; и электронов коллектора в базу. Их количество растет с повышением температуры. Таким образом, токи с цепей эмиттера передаются в цепь коллектора с коэффициентом в такой зависимости:=Iк/Iэ,где коэффициентназывается коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор. В современных тр-рахбывает равна:

= 0,950,99 и даже больше, но всегда меньше 1.

В зависимости от полярности напряжения приложенного к эмиттерным и коллекторным переходам транзистора, различают 4 режима его работы.

1. Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный - обратное. Он является основным режимом работы коллектора. Из-за того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведенное к эмиттерному переходу, а токи в цепях эмиттера и коллектора практически равны, то мощность полезного сигнала на выходе из схемы (коллекторной цепи) на много больше, чем во входной (эмиттерной) цепи транзистора.

2.Режим отсечки. К обоим переходам проводятся обратные напряжения. Поэтому через них проходит лишь незначительный ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда. Практически транзистор в режиме отсечки заперт.

3. Режим насыщения. Оба перехода находятся под прямым напряжением. Ток в выходной цепи транзистора максимален, и практически не регулируется током входной цепи. Транзистор, управляемый прибор. В этом режиме транзистор полностью открыт.

4. Инверсный режим. К эмиттерному переходу подводится обратное напряжение, а к коллекторному - прямое. Эмиттер и коллектор меняются своими ролями - эмиттер выполняет функцию коллектора, а коллектор - эмиттера. Этот режим, как правило, не соответствует нормальным условиям эксплуатации транзистора.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ.

Различают три возможные схемы включения транзистора:

1. С общей базой (ОБ)

2.С общим эмиттером (ОЭ)

3. С общим коллектором (ОК)

Uвых

ОБ ОЭ

ОК

Такие названия объясняются тем, какой из электродов транзистора является общий для входной и выходной цепи. Рассматриваем схему ОБ: ток проходящий через источник входного сигнала называется входным током, следовательно, для схемы ОБ:

I_ВХ=Iэ.

Выходным током этой схемы является I_ВЫХ = I_К

Если под воздействием U_ВЫХ ток эмиттера возрастает на некоторую величину I_Э, то соответственно возрастут другие токи транзистора.

I_Э+I_Э=I_К+I_К+I_Б+I_Б.

Не зависимо от схемы включения транзисторы характеризуются дифференциальным коэффициентом прямой передачи тока, который представляет собой отношение прямого тока к вызвавшему его приращению входного тока.

=I_ВЫХ / I_ВХ=I_К / I_Э.

Обозначается буквой  и называется коэффициент передачи тока эмиттера для схемы ОБ. Схема ОБ имеет малое входное сопротивление.

R_ВХ= U_ВХ / I_ВХ.

СХЕМА ОЭ.

Особенности схемы с ОЭ является то что входным током в ней, является ток базы, который по величине значительно меньше тока коллектора, являющийся выходным:

 =I_ВЫХ / I_ВХ = I_К / I_Б

 = /(1-) ,где -коэффициент передачи тока базы, для схемы ОЭ.

Таким образом, в схеме с общим эмиттером можно получить коэффициент прямой передачи тока порядка нескольких десятков и долей сотен.

Входное сопротивление транзистора в схеме ОЭ значительно больше, чем в схеме ОБ.

Достоинства схемы с ОЭ : возможность питания ее от одного источника напряжения, поскольку на базу и на коллектор подаются питающие напряжения одного знака. Поэтому схема с ОЭ является самой распространенной.

Недостаток схемы с ОЭ: некоторая температурная нестабильность большая, чем в схеме с ОБ.

В схеме с ОК входной сигнал подается на участок базы коллектор, входным током является ток базы, а выходным ток эмиттера. Коэффициент прямой передачи тока будет записываться таким выражением:

I_Э / I_Б= I_Э / ( I_Э- I_К )=+1.

Достоинство схемы: сравнительно большее значение коэффициента прямой передачи тока и входного сопротивления.

Недостаток: Отсутствие усиления по напряжению.

Для оценки работы транзистора при различных схемах включения используются характеристические параметры, отображающие зависимость переменных токов и напряжений на входе и выходе схемы.

Основные характеристические параметры:

Rвх=Vвх/Iвх - входное сопротивление

Rвых=Vвых /Iвых - выходное сопротивление

KI=Iвых /Iвх - коэффициент усилия по току

KV=Vвых /Vвх - коэффициент усилия по напряжению

KP=Pвых /Pвх - коэффициент усилия по мощности

Схема	Характеристические параметры
Включения		KV	KI	Kp	Rвх, Ом	Rвых, Ом
тр-ра
ОЭ		102  103	20  40	103  104	20  2000	104  105
ОБ	102  103	< 1	102  103	10  103	105  106
ОК	< 1	20  50	20  50	105  106	102  104

Выводы по таблице.

1. Схема с ОЭ обеспечивает больше усилие по току, напряжениям и мощности. При этом входное сопротивление не велико и зависит от сопротивления нагрузки. Выходное сопротивление достаточно велико.

2. Схема с ОБ обеспечивает больше усилие по напряжению и мощность, но коэффициент усилия по току меньше 1. Входное очень мало, а выходное очень велико.

3. Схема с ОК обеспечивает больше усилие по току и мощности, но коэффициент усилия по напряжению меньше 1. Входное сопротивление очень большое, а выходное маленькое.