Стабилитроны и стабисторы

Стабилитроны используются для стабилизации напряжения и фиксации его уровня. Рабочим участком схемы является обратная ветвь ВАХ, соответствующая лавинному пробою.

R_д– дифференциальное сопротивление стабилизации.

I_ст.min– ток начала стабилизации

I

U_ст

I_ст.min U

I_max

I_max– максимально допустимый ток стабилизации, его превышение приводит к тепловому пробою

U_ст– изменение напряжения в режиме стабилизации

U_ст – напряжение стабилизации приI_ст.min

U_обр.max– обратное напряжение, превышение которого приводит к тепловому пробою

P_max– максимально допустимая мощность, выделяемая вp-n-переходе, при котором тепло успевает рассеяться в окружающую среду

Температурный коэффициент напряжения

Используется для стабилизации напряжения от 2 до 200 В. При рабочем напряжении от 0,3 до 2 В применяются стабисторы (включение прямое, т.к. у них специальная ВАХ).

Применение стабилитрона.

R₀

U_вхR_н

При повышении входного напряжения ток через резистор I₀и через нагрузку должны возрастать. Однако в режиме стабилизации увеличение тока через стабилитрон не приводит к возрастанию напряжения. Увеличение же тока черезR₀наIприводит к возрастанию падения напряженияIR₀~U_вх. Т.е.R₀гасит увеличение входного напряженияU_вх. Аналогично будет работать схема и при уменьшении входного напряжения.

Варикапы

Основой работы варикапов является свойство наличия в p-n-переходе барьерной ёмкости при обратном смещении. Эта ёмкость зависит от величины обратного напряжения, поэтому характеристикой варикапов является вольт – фарадная характеристика ВФХ.

C

C_ном C_max

С_min

U

C_ном– номинальное значение при указанномU_обр

C_max– максимальная ёмкость (сотни – тысячи пФ).

С_min - минимальная ёмкость при максимальномU_обр.

Коэффициент перекрытия

Температурный коэффициент ёмкости

Показывает, насколько уменьшится ёмкость при изменении температуры на 1 К.

U_{обр max},P_{max рассеив},добротность(различна на НЧ и ВЧ).

Недостатки варикапов: нелинейные характеристики и небольшие величины ёмкости, сильная зависимость ёмкости от температуры.

Применяются в резонансных контурах для настройки и расстройки.

Добротность варикапов определяется соотношением величины емкостного сопротивления, параллельно ему включённого сопротивления R_пери последовательно ему включённогоR_Б.

C_бар R_пер

R_б

НЧ:

ВЧ:

Постоянная времени диода:

r_S– все активные потери

Критическая частота:

m– коэффициент модуляции ёмкости диода

Предельная частота:

Транзисторы

Транзисторы – это приборы, работа которых основана на свойствах полупроводников; предназначены для усиления мощности подводимых сигналов за счет преобразования энергии тока, поступающего от источника питания и переменно изменяющегося по закону входного сигнала.

Все транзисторы можно разделить:

-биполярные транзисторы (БТ)

токи создаются 2 видами носителей зарядов

-униполярные / полевые транзисторы (ПТ)

токи в них образуются одним видом зарядов

Биполярные транзисторы

Имеют 3 электрода:

- эмиттер

- база

- коллектор

База самая высокоомная часть транзистора, самая большая степень легированности у эмиттера, а у коллектора меньше.

Транзистор представляет собой трехслойную структуру, в которой крайние электроды образованны полупроводниками с электропроводностью отличной от электропроводности среднего электрода.

Различают:

• P-n-p

• N-p-n

P N P

N P N N PPPPPPpp pppppppNNNNNN nnn NNNNJnnN NN N

По методу изготовления:

• сплавные

• микросплавные

• мезоструктуры

• поверхностнобарьерные

• планарные

По характеру контакта:

• точечные

• плоскостные

По диапазону рабочей частоты:

• малой

• средней

• высокой

• СВЧ

По основным процессам в базе:

• дрейфовые

• бездрейфовые

По мощности:

• малой

• средней

• мощные

Принцип действия биполярных транзисторов

Одной из возможных схем подключения внешних источников напряжения к транзистору является схема с ОБ, когда база заземлена, и напряжение на коллекторе и эмиттере отсчитывается относительно земли. К эмиттеру относительно базы подключается Uэб в прямом направлении, а к коллектору Uкб в обратном направлении. Значит, эмиттер открыт, а коллектор закрыт (активный режим работы транзистора).

При прямом смещении эмиттерного n-p перехода снижается потенциальный барьер в этом переходе и начинается диффузионное движение дырок через ЗС в базу, а электроны движутся из базы в эмиттер. Но концентрация дырок в эмиттере выше концентрации электронов в базе. Вследствие инжекции дырок из эмиттера в базу их концентрация в базе растет. Образовавшийся вблизи ЗС эмиттерного перехода в базе объемный положительный заряд компенсируются за счет электронов приходящих в базу от источника Uэб.

Электроны устремляются к эмиттерному переходу и создают объемный отрицательный заряд, компенсирующий заряд, образованный дырками. Вблизи эмиттерного перехода имеется область повышенной концентрации электронов и дырок. Вследствие разности концентраций возникает диффузионное движение дырок и электронов к коллектору. В транзисторах ширина базы выбирается такой, чтобы при существенной концентрации электронов и дырок, и скорости дырок, время их жизни превышало время пребывания в базе.

Незначительная часть дырок в базе рекомбинируется, но 99% не успевает рекомбинироваться. Вблизи коллекторного перехода они попадают в его поле, которое является ускорительным для дырок и втягивает их в коллектор. Такой процесс называется экстракцией дырок. Электроны, число которых равно числу дырок, ушедших в коллектор под влиянием _кб, устремляются к базовому выводу, а следовательно замыкается цепь тока эмиттера и коллектора.

Ток, текущий через эмиттерный переход, будет являться управляющим током. От его величины зависит значение коллекторного тока (управляемого). Ток базы представляется разностью управляющего тока и управляемого, так как основные носители базы при компенсации движения дырок через эмиттерный и коллекторный переходы, движутся в разных направлениях в выводе базы.

Сопротивление эмиттерного перехода, смещенного в прямом направлении, небольшое. Эмиттерный и коллекторные токи растут по экспоненте Uэб. Изменение напряжения Uкб выше определенного предела (0,5В) не должно вызывать изменений тока Iк, т.к. Uобр=0,5В. Все неосновные носители зарядов участвуют в создании обратного тока коллекторного p-n перехода.

Если в цепь эмиттер-база помимо источника постоянного напряжения включить источник переменного напряжения u=Um sin wt, то ток эмиттера и ток коллектора будет меняться в такт с этим напряжением.

Если в цепь коллектора включить Rн ,то на нем можно выделить усиление напряжения сигнала с частотой, но амплитудой >> амплитуды сигнала.

Изменение напряжения коллектора будет вызывать изменения на коллекторном переходе, но влияние этого изменения на очень мало.