Стабилитроны и стабисторы

В отличие от обычных диодов стабилитроны и стабисторы имеют особые вольтамперные характеристики, обусловливающие их применение для стабилизации напряжения, рис.2.34.

Рис.2.34. Вольтамперные характеристики диодов, предназначенных для стабилизации напряжения

а. – вольтамперная характеристика стабилитрона;

б. - вольтамперная характеристика стабистора.

У стабилитрона на обратной ветви вольтамперной характеристики имеется участок с большой крутизной. При достижении величины обратного напряжения на стабилитроне значения напряжения стабилизации U_ст наступает пробой стабилитрона. Этот пробой является обратимым, если величина обратного тока не превысит некоторого установленного для данного типа стабилитрона значения I_{ст мах}, рис.2.35.

Рис.2.35. Вольтамперная характеристика реального стабилитрона.

В отличие от стабилитрона, у стабистора максимальную крутизну имеет прямой участок вольтамперной характеристики.

Схемы включения стабилитронов и стабисторов для стабилизации напряжения представлены на рис.2.36.

Рис.2.36. Схемы простейших стабилизаторов напряжения:

а. – стабилизатор напряжения на стабилитроне;

б. – стабилизатор напряжения на стабисторе.

Напряжение на нагрузке равно напряжению стабилизации U_ст. Режим стабилизации наступает, когда U_вх>U_ст, рис.2.37.

Рис. 2.37. Зависимость напряжения на нагрузке от входного напряжения.

При этом избыток напряжения U_Rб=U_вх-U_ст падает на балластном резисторе R_б. Поскольку стабистор включается в прямом смещении, напряжение стабилизации схемы рис.2.36.б меньше, чем схемы рис.2.36.а. Резистор R_б ограничивает ток, протекающий через диоды.

Основными параметрами стабилитронов являются следующие:

1. Напряжение стабилизации U_ст. Обычно эта величина задается в виде интервала U_{ст мin}…U_{ст мах}.

2. Ток стабилизации I_{ст мin}…I_{ст маx}.

3. Дифференциальное сопротивление стабилитрона r_ст при заданном значении тока стабилизации определяется как отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока стабилизации. На рис.2.35 представлена характеристика реального стабилитрона, у которого есть некоторый наклон характеристики. Вследствие этого изменение тока стабилизации Δ I_ст приводит к изменению напряжения стабилизации ΔU_ст. Наклон характеристики напрямую зависит от r_ст. Чем меньше эта величина, тем ближе характеристика стабилитрона к идеальной, и тем круче участок обратной ветви вольтамперной характеристики.

4. Температурный коэффициент напряжения стабилизации

,

где Δ U_ст = U_ст2 - U_ст1 – приращение напряжения стабилизации, обусловленное изменением температуры стабилитрона Δt=t₂-t₁.

Варикапы

Варикапы – особый тип диодов, имеющих увеличенное значение емкости pn-перехода. Варикап можно рассматривать как нелинейный конденсатор. В варикапах используется явление изменения емкости pn‑перехода при изменении внешнего напряжения, рис.2.38.

Рис.2.38. Изменение емкости варикапа с помощью внешнего управляемого источника напряжения.

Емкость варикапа зависит от величины управляющего обратного напряжения следующим образом:

,

где Е_обр – величина обратного напряжения на варикапе;

С₀ – емкость варикапа при нулевом обратном напряжении;

φ_к – величина контактного потенциала (несколько десятых долей вольта);

n = 2…3 – коэффициент, зависящий от вида p-n-перехода.

Варикапы используются в различной РЭА вместо конденсаторов переменной емкости: в системах автоматической подстройке частоты; при изменении резонансной частоты колебательных контуров; в программируемых измерительных приборах; для электронной настройки в радио и телевизионных тюнерах.

Основные параметры варикапов:

1. Q_в – добротность варикапа, определяемая как отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или Е_обр.

2. К_с – коэффициент перекрытия по емкости. Это отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратного напряжения.

3. С_в – общая емкость варикапа. Это емкость, измеренная между выводами варикапа при заданном обратном напряжении.