Вопрос 5

Полупроводниковый стабилитрон — это кремниевый диод, работающий в режи­ме электрического пробоя и предназначенный для стабилизации напряжения.

Применение кремния в качестве исходного материала при изготовлении ста­билитронов объясняется малым значением и слабой зависимостью от темпера­туры обратного тока у кремниевых диодов. Поскольку электрический пробой в диоде имеет место при обратном напряжении, последнее является рабочим на­пряжением для стабилитрона. Стабилитрон применяют в нелинейных цепях по­стоянного тока для стабилизации напряжения.

Для стабилизации высокого напряжения U_CT > 3 В используют обратную ветвь ВАХ (участок АВ рисунок 2.5, б). Для стабилизации небольших значений U_CT  1 В, например в интегральных схемах, используют прямую ветвь (участок СД) ВАХ, а применяемые в этом случае диоды называют стабисторами. Параметры стабисторов аналогичны параметрам стабилитронов.

На рисунке 2.14, а показана вольт - амперная характеристика кремниевого стаби­литрона, а на рисунке 2.14, б схема стабилизации напряжения с помощью стабили­трона.

Точка 1 соответствует минимальному значению тока, при котором обеспечи­вается режим электрического пробоя. Точка 3 соответствует максимально допус­тимой мощности, рассеиваемой диодом при обратном включении.

Схема стабилизации рассчитывается так, чтобы при номинальном входном напряжении Uвх через сопротивление нагрузки Rн протекал требуемый ток, при котором напряжение на нагрузке и стабилитроне было равно напряжению стаби­лизации U_CT, а ток, протекающий через стабилитрон, был равен Iст.ср (точка 2). Процесс стабилизации напряжения на нагрузке протекает следующим образом.

Если, например, входное напряжение повысилось, то сопротивление стабили­трона уменьшится, ток через него возрастет, а напряжение на нагрузке почти не изменится. Излишек напряжения гасится на балластном резисторе Rб.

Напряжение стабилизации стабилитрона зависит от удельного сопротивле­ния базы (определяемого, в свою очередь, концентрацией примеси). Чем больше удельное сопротивление базы, тем выше напряжение стабилизации. Промыш­ленностью выпускаются стабилитроны с напряжением стабилизации 3,3-180 В. Основные параметры стабилитронов:

• U_CT — напряжение стабилизации, то есть напряжение на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации;

• r_ст —дифференциальное сопротивление стабилитрона, то есть Uст/Iст;

• _ст — температурный коэффициент напряжения стабилизации, то есть отноше­ние относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному из­менению температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации:

.

Рисунок 2.14 - Кремниевый стабилитрон:

а – ВАХ; б – схема включения

УГО

Вопрос 6

ВАРИКАПЫ

Варикап — это полупроводниковый диод, действие которого основано на исполь­зовании зависимости емкости от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве электрически управляемой емкости.

Варикапы широко применяют в схемах автоматической подстройки частоты, частотной модуляции, в параметрических усилителях.

Зависимость барьерной емкости pn - перехода от обратного напряжения пока­зана на рисунке 1.22.

Параметры варикапов:

• Сн — номинальная емкость, емкость между выводами, измеренная при задан­ном обратном напряжении;

• Кс — коэффициент перекрытия по емкости, отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратных напряжений;

• Q — добротность варикапа, отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при заданной емкости или об­ратном напряжении;

• =С/(СТ) — температурный коэффициент емкости, представляющий со­бой относительное изменение емкости варикапа, приходящееся на один гра­дус изменения температуры окружающей среды;

• Uобр.max — максимально допустимое обратное напряжение;

• Рmax — максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Относительное изменение емкости неодинаково для различных абсолютных значений температуры. Поэтому в справочниках обычно приводится температур­ная зависимость коэффициента . Добротность варикапа также зависит от тем­пературы. В справочниках приводится температурная зависимость либо доброт­ности Q, либо относительного изменения добротности Q/Qo.

Варикап имеет кремниевый pn - переход, полученный сплавным методом или диффузионным методом. Конструктивно варикапы могут быть оформлены в ме­таллическом, металлостеклянном или пластмассовом герметичном корпусе со стеклянными изоляторами и гибкими или жесткими выводами и болтом для крепления.