48. Стабилитроны и стабисторы, (параметры, обозначение, конструкции, применения). Назначение стабилитрона

принцип действия, параметры, разновидности. Использование стабилитронов (параметрический стабилизатор напряжения).

Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения в электрических цепях.

Принцип работы стабилитрона основан на явлении электрического пробоя р–n перехода при подаче на диод обратного напряжения. В связи с этим на ВАХ имеется участок со слабой зависимостью напряжения от протекающего тока. При относительно малой концентрации примесей в базе диода наблюдается в его электрическом переходе лавинный механизм пробоя, а при высокой концентрации примесей возникает туннельный пробой.

Точка А соответствует устойчивому пробою и определяет величину минимального тока Imin. После точки А ток резко возрастает и допустимая величина его Imax ограничивается лишь мощностью рассеяния. Uст – напряжение стабилизации.

Параметры. 1. Номинальное напряжение стабилизации Uст норм – падение напряжения на стабилитроне в области стабилизации при нормальном значении тока Iст норм (единицы-десятки В). 2. Минимальный ток стабилизации Iст норм – минимальное значение тока, протекающего через стабилитрон при устойчивом пробое перехода (доли мА-десятки мА). 3. Максимальный ток стабилизации Iст макс – максимально допустимый ток стабилизации, ограничиваемый допустимой мощностью рассеивания (единицы мА- единицы А). 4. Номинальный ток стабилизации . 5. Дифференциальное сопротивление – отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его приращению тока (единицы-десятки Ом). Чем вышеRдиф ,тем лучше стабилизация напряжения. 6. Статическое сопротивление стабилитрона в данной рабочей точке, характеризует омические потери в заданной рабочей точке . 7. Коэффициент качества стабилитрона- определяет наклон ВАХ. Температурный коэф. напряжения (ТКН) стабилизации. Зависимость ТКН от напряжения стабилизации:

Промышленностью выпускаются след. разновидности стабилитронов: общего назначения (исп. в схемах стабилизаторов источников питания, ограничителей, фиксаторов уровня напряжения), прецизионные (в кач. источников опорного напряжения с высокой степенью стабилизации и термокомпенсации), импульсные (для стабилизации постоянного и импульсного напряжения, ограничения амплитуды импульсов напряжения малой длительности), двухдиодные (работают в схемах стабилитзации, ограничителях напряжения различной полярности, в кач. источников опорного напряжения), стабисторы (для стабилизации малых значений напряжения, причем рабочим является прямое смещение диода).

22. Варикапы: принцип действия, параметры. Использование варикапов.

Варикапы – это специальные п/п диоды, которые исп. в кач. электрически управляемой емкости. Они находят применение в схемах автоматической подстройки частоты радиоприемников, в схемах частотных модуляторов, в параметрических схемах усиления, в схемах умножения частоты, в управляемых фазовращателях. Принцип действия основан на зависимости емкости p-n-перехода от внешнего напряжения. Диффузионная емкость не нашла практического применения из-за сильной зависимости ее от температуры и частоты, высокого уровня собственных шумов и низкой добротности. Практическое применение получила барьерная емкость p–n перехода, величина которой зависит от значения приложенного к диоду обратного напряжения.

Эквивалентная схема варикапа.

Варикапы в основном используются на высоких и сверхвысоких частотах, поэтому важную роль играет сопротивление потерь rб. Для его уменьшения необходимо выбирать материал с малым удельным сопротивлением. Используются кремний, германий, арсенид-галлия n-типа.

Зависимость добротности варикапа от частоты:

Параметры варикапов:

1. Максимальная емкость Св макс – емкость варикапа при заданном минимальном Uобр и ограничена значением емкости Со. 2. Минимальная емкость Св мин – емкость варикапа при заданном максимальном Uобр и ограничивается обратным допустимым напряжением p-n=перехода Uобр доп. 3. Коэф. перекрытия по емкости . 4. Сопротивление потерьRп – суммарное активное сопротивление, вклбчая сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов. 5. Температурный коэф. емкости – представляет собой отношение относительного изменения емкости к вызвавшему его абсолютному изменению t окр. среды . 6. Номинальная емкость Св ном – представляет собой барьерную емкость перехода при заданном номинальномUобр. 7. Добротность варикапа Qв – отношение реактивного сопртичления варикапа на заданной частоте переменного сигнала к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или обратного напряжения. Добротность показывает относительные потери колебательной мощности в варикапе.

studfiles.net

1.6. Полупроводниковый стабилитрон

Полупроводниковый стабилитрон – это диод, предназначенный для работы в режиме пробоя на обратной ветви вольтамперной характеристики. Стабилитроны проектируются и изготавливаются таким образом, что либо туннельный, либо лавинный пробой, либо оба эти явления вместе возникают задолго до того, как в кристалле диода возникнут предпосылки к тепловому пробою. Состояние пробоя не ведет к порче стабилитрона, а является его нормальным рабочим состоянием.

Напряжение пробоя стабилитрона определяется концентрациями акцепторов и доноров и профилем легирования области p-n-перехода. Чем выше концентрации примесей и чем больше их градиент в переходе, тем больше напряжённость электрического поля в области пространственного заряда при равном обратном напряжении, и тем меньше обратное напряжение, при котором возникает пробой.

Стабилитроны общего назначения используются в схемах стабилизаторов источников питания, ограничителей, фиксаторов уровня напряжения.

Прецизионные стабилитроны используются в качестве источников опорного напряжения с высокой степенью стабилизации и термокомпенсации.

Импульсные стабилитроны используются для стабилизации постоянного и импульсного напряжений, а также ограничения амплитуды импульсов напряжения малой длительности.

Двухдиодные стабилитроны работают в схемах стабилизации, ограничителях напряжения различной полярности, в качестве источников опорного напряжения.

Стабисторы используются для стабилизации малых значений напряжения, причем рабочим является прямое смещение диода.

1.7. Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Напряжение на обратной ветви ВАХ стабилитрона в области электрического пробоя слабо зависит от значения проходящего тока. Вольтамперная характеристика стабилитрона приведена на рисунке 6.

Как видно, в области пробоя напряжение на стабилитроне Uстлишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизацииIст. Такая характеристика используется для получения стабильного (опорного) напряжения.

Стабилитроны характеризуются следующими параметрами:

1. напряжение стабилизации Uст.

Напряжение, которое устанавливается на выводах стабилитрона при протекании через него обратного тока в пределах Iст min...Iст max, называется напряжением стабилизации. Напряжение стабилизацииUстнезначительно зависит от токаIст. Напряжение стабилизации связано с напряжением пробоя, но не равно ему, так как ВАХ имеет определенную крутизну.

В общем случае Uстопределяется шириной запирающего слояp-n-перехода, то есть концентрацией примесей в полупроводнике. В случае большой концентрации примесиp-n-переход получается тонким, и в нем даже при малых напряжениях возникает электрическое поле, вызывающее туннельный пробой. При малой концентрации примесиp-n-переход имеет значительную ширину, и лавинный пробой наступает раньше. Иногда помимо напряжения стабилизации нормируется разброс величины напряжения стабилизации ΔUст ном, представляющий собой максимально допустимое отклонение напряжения стабилизации от номинального для стабилитронов одного типа.

2. минимально допустимый ток стабилизации Iст min.

При малых обратных токах стабилитрон работает на начальном участке вольтамперной характеристики, где значение обратного напряжения неустойчиво и может колебаться в пределах от 0 до Uст. Величина минимально допустимого тока стабилизацииIст minзадает минимальный ток, при котором гарантируется вводp-n-перехода стабилитрона в режим устойчивого пробоя и, как следствие, стабильное значение напряжения стабилизацииUст.

3. максимально допустимый ток стабилизации Iст max.

Максимально допустимый ток стабилизации – это максимальный ток, при котором гарантируется надежная работа стабилитрона. Он определяется максимально допустимой рассеиваемой мощностью прибора. Рабочий ток стабилитрона (его обратный ток) не должен превышать максимально допустимого значения Iст maxво избежание теплового пробоя полупроводниковой структуры и выхода стабилитрона из строя.

4. номинальный ток стабилизации:

. (7)

5. номинальное напряжение стабилизации Uст ном– падение напряжения на стабилитроне в области стабилизации при номинальном значении токаIст ном.

6. динамическое (дифференциальное) сопротивление – отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока:

. (8)

Чем меньше rд, тем лучше стабилизация напряжения.

7. статическое сопротивление стабилитрона Rств данной рабочей точке характеризует омические потери:

. (9)

8. коэффициент качества стабилитрона:

. (10)

Коэффициент качества представляет собой отношение относительного изменения напряжения на стабилитроне к относительному изменению тока. Качество стабилитрона тем выше, чем меньше Q.

9. температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации αUстпоказывает, на сколько процентов изменится относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры окружающей среды на 1°C и постоянном токе стабилизации:

,[%/°С]. (11)

В сильно легированных полупроводниках вероятность туннельного пробоя с увеличением температуры возрастает из-за уменьшения ширины запрещённой зоны. Поэтому напряжение стабилизации у таких стабилитронов при нагревании уменьшается, то есть они имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации ТКН.

В слабо легированных полупроводниках при увеличении температуры уменьшается длина свободного пробега носителей вследствие возрастания рассеяния на фононах решётки, что приводит к увеличению порогового значения напряжения, при котором начинается лавинный пробой. Такие стабилитроны имеют положительный ТКН.

Минимальный ТКН имеют кремниевые стабилитроны с напряжением пробоя 5-7 В, когда туннельный и лавинный пробои развиваются одновременно.

Путем последовательного соединения двух или более p-n-переходов с различными по знаку ТКН удается получить прецизионные стабилитроны с ТКН не более 0,0005 %/°C в широком диапазоне температур.

studfiles.net

17. Кремниевые стабилитроны. Назначение. Вах стабилитроны.

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — плоскостной кремниевый полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя]. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко[. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей Ома до сотен Ом. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов.

Основное назначение стабилитронов — стабилизация напряжения. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до 400 В. Интегральные стабилитроны со скрытой структурой на напряжение около 7 В являются самыми точными и стабильными твердотельными источниками опорного напряжения: лучшие их образцы приближаются по совокупности показателей к нормальному элементу Вестона. Особый тип стабилитронов, высоковольтные лавинные диоды («подавители переходных импульсных помех», «суппрессоры», «TVS-диоды») применяется для защиты электроаппаратуры от перенапряжений.

Стабилитроном называют ПП диод, в котором в области электрического пробоя ВАХ используется участок, где напряжение слабо зависти от обратного тока. Благодаря этому стабилитроны используют как стабилизаторы напряжения. В настоящее время выпускаются преимущественно кремн. стабилитроны. ПП диоды, в кот. используется участок ВАХ при прохождении прямого тока, где напряжение слабо зависит от величины этого тока, называются стабисторами. Обратная ветвь ВАХ стабилитрона имеет почти вертикальный участок, прямая ветвь такая же, как у обычного диода (рис. 5.6б). Обозначение стабилитрона в схемах несколько отличается от обозначения диода (рис. 5.6а). Примером использования стабилитронов и стабисторов могут служить параметрические стабилизаторы напряжения, которые иначе используют в качестве источников опорного напряжения.

18.Биполярные транзисторы. Типы транзисторов. Обозначения на схемах.

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Биполярные транзисторы делятся на две основные группы по типу проводимости:

• pnp-транзистор — p-эмиттер, n-база, p-коллектор;

• npn-транзистор — n-эмиттер, p-база, n-коллектор.

От типа транзистора зависит полярность его включения в схему.

Рис. 1 - Условное графическое обозначение биполярного транзистора структуры n-p-n

На рисунке буква d означает диаметр в мм. 1/3d и 2/3d соответственно треть и две трети от диаметра.

Рис. 2 - Условное графическое обозначение биполярного транзистора структуры p-n-p

studfiles.net

Стабилитроны и стабисторы, (параметры, обозначение, конструкции, применения).

Стабилитрон

Полупроводниковый стабилитрон — плоскостной кремниевый полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а егодифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей Ома до сотен Ом. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов.

Основное назначение стабилитронов — стабилизация напряжения.

По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и кремниевые.

Обычный стабилитрон

Двуханодный стабилитрон

Основная область применения стабилитрона —стабилизация постоянного напряжения источников питания. Впростейшей схеме линейного параметрического стабилизатора стабилитрон выступает одновременно иисточником опорного напряжения , и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах стабилитрону отводится только функция источника опорного напряжения, а регулирующим элементом служит внешний силовойтранзистор .

Основные параметры стабилитрона

Напряжение стабилизации Uст – напряжение на стабилитроне при заданном токе стабилизации.

Допускаемый разброс напряжения стабилизации от номинального ΔUст.ном. – максимально допустимое отклонение напряжения стабилизации от номинального для стабилитронов данного типа.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rст – отношениеприращения напряжения стабилизации к вызвавшему его маломуприращению тока в заданном диапазоне частот.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации α ст – отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном

токе стабилизации.

Полная емкость стабилитрона C – емкость между выводами стабилитрона при заданном напряжении смещения.

Стабистор

Стабистор — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронамиявляется меньшее напряжение стабилизации, которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов.

Основная часть стабисторов — кремниевые диоды. Кроме кремниевых стабисторов промышленность выпускает и селеновые поликристаллические стабисторы.

Основные параметры стабисторов такие же, как у стабилитронов.

malishev.info

Применение стабилитронов.

На основе стабилитрона может быть построена схема простейшего стабилизатора напряжения.

Параметрический стабилизатор напряжения

Служит для стабилизации напряжения и тока на нагрузке. Схема параметрического стабилизатора приведена на рис. 16.

При увеличении входного напряжения от нуля пропорционально возрастает напряжение на нагрузке. Когда входное напряжение достигнет напряжения пробоя стабилитрона, он открывается, и в его цепи появляется ток. Дальнейшее увеличение входного напряжения приведёт лишь к увеличению тока стабилитрона, а напряжение на нём, а, следовательно, и напряжение на нагрузкебудет теперь оставаться почти неизменным, а разница между входным напряжением и выходным будет падать на балластном сопротивлении.

Рис. 16.

Важным параметром стабилизатора напряжения является коэффициент стабилизации КU.

,

где ,- относительные изменения входного и выходного напряжений.

Коэффициент стабилизации можно также определить, зная параметры схемы:

RД. – дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Применение полупроводниковых транзисторов.

На базе транзисторов строятся схемы усилительных устройств, схемы логических элементов, составляющих основу устройств цифровой техники, и т.д.

Транзисторный каскад с общим эмиттером.

Биполярные транзисторы чаще всего используются в усилительных каскадах. На рис.17 изображен транзисторный каскад с общим эмиттером.

Режим работы биполярного транзистора в каскаде определяется си­лой базового тока. Для того чтобы базовый ток был стабилен, база соеди­няется с источником питания схемы ЕК через высокоомное сопротивление RБ.

ЕК – постоянное напряжение питания транзисторного усилителя. Полярность источника питания усилительного каскада зависит от типа выбранного транзистора.

Rн – сопротивление нагрузочного устройства;

Резистор Rб., обеспечивает требуемую работу транзистора в режиме покоя усилителя, то есть в отсутствие входного сигнала.

Резистор Rк – резистор в цепи отрицательной обратной связи по току коллектора, вместе с Rн определяет величину выходного сигнала, задает линию нагрузки на семействе выходных характеристик транзистора, определяет выбор начальной рабочей точки в режиме покоя, напряжение покоя Uк.э. п и ток покоя Iк. п транзистора.

Разделительный конденсатор Cр. 1 передает на вход усилителя переменную составляющую сигнала от источника uвх., не пропуская постоянный ток от источника питания Ек во входную цепь усилителя. Разделительный конденсатор Cр. 2 передает на выход усилителя переменную составляющую сигнала, не пропуская постоянный ток от источника питания Ек в выходную цепь усилителя, тем самым уменьшается потребление мощности усилителя от источника питания и исключаются искажения сигнала на выходе усилительного каскада. Таким образом, разделительные конденсаторы отделяют усилительный каскад от входной и выходной цепей схемы.

Для определения режима работы транзисторного каскада удобно по­строить линию нагрузки на характеристиках транзистора.

Данный способ позволяет описать поведение транзистора во всех основных режи­мах работы, а именно: насыщения, усиления и отсечки.

Режим насыщения транзистора имеет место в случае, когда ток коллектора не управляется током базы. Такая ситуация возникает при условии h31э.IБ >IKH , где IKH - ток насыщения коллектора.

IН.К. = .

В режиме усиления ток коллектора должен быть меньше тока насыщения 1КН. Значение тока коллектора и соответствующее ему напряжение коллектор-эмиттер задает рабочая точка на нагрузочной прямой (например, точка 1).

Значение резистора RК. можно рассчитать:

Значение тока базы:

Сопротивление в цепи базы:

Напряжение UБ.Э. определяется из входной ВАХ транзистора.

В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе RK падения напряжения. Следовательно, напряжение UKЭ макси­мально и равно напряжению источника питания ЕK. Данный режим соот­ветствует точке 2.

При работе транзисторного каскада в режиме малого сигнала обес­печивается наибольшее усиление входного сигнала при минимальных ис­кажениях. Характерной особенностью данного режима является то, что при всех возможных значениях входного сигнала рабочая точка транзисто­ра не выходит из линейной области.

При поступлении на вход усилителя переменного сигнала uВХ., ток базы транзистора (согласно ВАХ) тоже будет изменяться. Изменение тока базы вызовет изменение коллекторного тока. Последний вызовет изменение выходного напряжения усилителя, причем выходное напряжение будет в КU раз больше входного. То есть произойдет усиление входного сигнала.

КU = ΔUВЫХ/ΔUВХ.

Важной характеристикой усилителя является амплитудно-частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты усиливаемого сигнала.

Величина коэффициента усиления снижается на низких частотах – из-за конденсаторов, входящих в состав схемы; и верхних частотах – из-за частотных свойств транзистора.

Также от частоты зависит и угол сдвига фаз между выходным и входным напряжениями. Такая характеристика называется фазо-частотной.

Полоса пропускания усилителя ΔF = fв.гр – fн.гр.

studfiles.net

Что такое стабилитрон, для чего применяется, какой принцип работы?

Полупроводниковый стабилитрон, на языке специалистов – диод Зенера — плоскостной кремниевый полупроводниковый диод. Как он работает – под действием приложенного обратного напряжения (при обратном смещении) в стабилитроне происходит режиме пробоя.

Как объяснить режим пробоя доходчиво. Полупроводник как материал, применяемый для изготовления стабилитронов, по своим физическим свойствам расположен между диэлектриком и проводником и в зависимости от своего состояния может обладать, как свойствами диэлектрика (когда связи электронов устойчивы и они не могут переносить заряд), так и свойствами проводника (когда электроны свободно перемещаются в проводнике и переносят заряд). Немного криво написал, но думаю, понятно. Вот я и понимаю этот процесс пробоя, как изменение свойств полупроводника от диэлектрика до проводника. Происходит лавинообразное генерирование электронов - носителей заряда в полупроводнике стабилитрона, то есть резко увеличивается количество свободных электронов. В этот момент пробоя резко возрастает протекание тока через стабилитрон, а его дифференциальное сопротивление в Омах резко уменьшается до значимо маленькой величины. В режиме пробоя напряжение на стабилитроне, согласно характеристик, удерживается с достаточно хорошей точностью в большом рабочем диапазоне обратных токов. До наступления момента пробоя сопротивление стабилитрона весьма большое и через него протекают незначительно малые токи утечки.

Схематично стабилитрон представляет из себя двухполюсник, полупроводниковый прибор с двумя выводами: первый вывод – катод (К) и второй вывод – анод (А).

Маломощные стабилитроны изготавливаются из чистого монокристаллического кремния по планарной технологии, а мощные или силовые стабилитроны изготавливаются по планарной или диффузионно-сплавной технологии.

Полупроводниковые стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения.

Устройства со стабилитронами используются практически во всех радиотехнических устройствах во всех отраслях промышленности, в основном, в схемах стабилизации напряжения.

www.remotvet.ru

• 
  Что это оптопара
• 
  Компрессор воздушный из чего состоит
• 
  Болид шкаф управления задвижкой
• 
  Проверить квитанцию жкх онлайн
• 
  Ооо пермэнергосбыт передать показания
• 
  До какого числа передавать показания счетчиков воды
• 
  Действие электрического тока на организм человека
• 
  Устройство статора
• 
  Где можно сдать энергосберегающие лампы
• 
  Электростанций фото
• 
  Вопросы на 4 группу по электробезопасности с ответами ростехнадзор