Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Полупроводниковые стабилитроны.






Используют режим электрического пробоя p-n перехода для стабилизации напряжения на нагрузке. Для изготовления применяют кремний. У германиевых диодов электрический пробой легко переходит в тепловой. ВАХ п/п стабилитрона приведен на Рис. 26а, а схема включения на Рис. 26б.

 

Максимальный ток пробоя определяется, как:

Где Pмах - максимальная рассеиваемая мощность стабилитрона.

Uст - Напряжение стабилизации;

Iст - Ток стабилизации.

Для современных стабилитронов Iмах до нескольких Ампер, а Uстаб до несколько сотен вольт.

Основа работы стабилитрона - малая зависимость Uстаб от тока Iстаб на участке пробоя. Рабочий участок от Iмин до Iмакс (рис 26а) на рабочем участке дифференциальное сопротивление.

Для стабилизации, нагрузку Rн включают параллельно стабилитрону D. R - ограничительный резистор. Чем больше отношение R/Rдиф, тем лучше стабилизация, но меньше Uст. При изменении напряжения питания e0 обе стороны относительно рабочей точки А рабочую точку выбирают посередине рабочего участка.

Тогда e0=Uст+ R(Iн+Iст).

Сущность стабилизации состоит в следующем, если по каким-либо причинам напряжение питания изменилось на De0, то на стабилитроне D и нагрузке Rн, то изменение будет на величину DUст< < De0.

 

 

В этом случае:

Т е видно, что:

Что соответствует эффекту стабилизации.

Основные параметры:

4. aст ––––––––––– Напряжение стабилизации;     Дифференциальное сопротивление;   Статическое сопротивление;   Температурный коэффициент напряжения стабилизации.

 

Для компенсации температурного дрейфа напряжения используются последовательно со стабилитроном термозависимый резистор R(T) Рис. 26.

Стабилитроны допускают последовательное включение, тогда Uстå =Uст1+Uст2+…+Uстn

Однако для компенсации разброса параметров необходимо дополнительно подключать уравнительные резисторы.

Параллельное соединение стабилитронов нежелательно, т к из-за разброса характеристик ток будет протекать через один из них с наименьшим Uст, что вызовет перегрев.

2.4. Варикапы.

Это п/п диод, в котором используется зависимость емкости от величины Uобр и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Схема включения варикапа приведена на (Рис. 28а).

R –разделительный высокоОмный резистор, чтобы источник с малым внутренним сопротивлением Uобр не шунтировал емкость варикапа. Cр – разделительный конденсатор.

Изменяя Uобр изменяют емкость варикапа, который подключается параллельно колебательному контуру LC. Чтобы уменьшить влияние переменного напряжения контура на емкость варикапа применяют встречно-последовательное включение идентичных варикапов (Рис. 28б). Поскольку переменное напряжение контура приложено к варикапу в противофазе, то изменение емкости DС1 и -DС2 взаимно компенсируются (Рис. 29).

Основные параметры:

1) Сн – номинальная емкость, т е емкость между выводами при номинальном напряжении смещения (единицы-сотни пФ).

2) Кс= – коэффициент перекрытия по емкости. Сmax и Сmin – емкости при максимальном и минимальном напряжении смещения.

3) Qв– номинальная добротность варикапа. Отношение реактивного сопротивления варикапа к полному сопротивлению потерь при номинальном напряжении и на заданной частоте.

С0 –начальная емкость.

Св - емкость между электродами и выводами

g - коэффициент 0, 3-0, 5 зависит от концентрационного профиля перехода.

Эквивалентная схема варикапа приведена на (Рис. 30).

Rб – сопротивление потерь в области базы на электродах и выводах.

Rп - сопротивление потерь в переходе.

Варикап широко применяются для настройки ВЧ контуров и управления частотой генераторов гармонических колебаний. Специальные варикапы для параметрического усиления и преобразования несущей частоты и называются варакторами или параметрическими диодами.

2.5. Импульсные диоды.

Предназначены для работы в импульсном режиме в ключевых и логических схемах.

Особенности:

1) Малая площадь эл перехода для снижения емкости перехода (единицы пФ)

2) Низкая в связи с этим допустимая мощность рассеивания (20-30 мВт).

Основные параметры:

Специальные величины, характеризующие переходные процессы в приборе при быстрых изменениях внешнего напряжения или тока.

1) Время установления прямого сопротивления или напряжения диода tуст (Рис. 33а)

2) Время восстановления обратного сопротивления диода tвос (Рис. 33б).

При пропускании импульса прямого тока через диод появляется выброс напряжения в первый момент после включения (Рис. 33а). Это вызвано повышенным падением напряжения до тех пор, пока инжектированные носители не понизят сопротивление базы диода. В связи с этим, вводят параметр tуст. Интервал времени между началом протекания через диод прямого тока и моментом, когда напряжение на диоде достигает 1.2 установившегося значения. При переключении напряжения на диоде с прямого на обратное, рассасывание избыточной концентрации инжектированных носителей в базе за счет диффузии и рекомбинации происходит не мгновенно. Этот процесс характеризуется параметром tвос (Рис. 33б), временем между моментом переключения напряжения с прямого на обратное и моментом когда ток достигает 0.1 Iпр.

Параметры:

1) Uпр. и.max – максимальное прямое импульсное напряжение.

2) Iпр.и.max – максимальный прямой импульсный ток.

3) Rпр.и.max= - импульсное сопротивление.

Сплавные диоды имеют значительное время восстановления (tвос> 0.5 мкс).

Точечные диоды (вольфрамовая игла соприкасается с монокристаллом германия или кремния n-типа). Обладает малой емкостью перехода (0.5 пФ) и имеет tвос< 0.1 мкс. Однако у них небольшой прямой ток(20-50 мА) и малое Uобр (£ 20В).

2.6. Диоды Шоттки.

Выполненный на основе перехода металл-п/п (m-n). П/п – n-кремний, а металл – Al, Au, Mo и др., работа выхода которых qej0> qejon

Энергетическая диаграмма такого перехода приведена на Рис. 35 (а - до контакта, б – при контакте).

При контакте электроны из зоны проводимости n п/п переходят в металл, заряжая его отрицательно. В приграничной области n п/п образуется слой положительных ионов. Образующееся поле Eзап препятствует движению электронной, притягивая дырки, уровни Ферми выравниваются, запирающий слой лежит в основном в толще n п/п. При включенииUпр потенциальный барьер (барьер Шоттки) снижается j=jк-Uпр и через переход течет ток (движение электронов в металл). При Uобр потенциальный барьер повышается (j=jк+Uобр) и возможно только движение дырок в металл. Однако, их концентрация мала и ток мал. Переход обладает вентильными свойствами. Особенность, это отсутствие инжекции носителей заряда в базу (в кремний). В базе не происходит накопления и рассасывания неравновесного заряда, что существенно повышает быстродействие диода, т. к. отсутствует Cдиф –емкость. Переходной процесс определяется в основном небольшой Сб. Поэтому такие диоды работают на частотах до 10-15 ГГц. Мощные диоды Шоттки имеют большую площадь перехода, таки десятки ампер и Uобр до 500 В. Благодаря малому Uпр (0.3 В вместо 0.7 В у диодов p-n типа) такие диоды обеспечивают более высокий КПД особенно в низковольтных выпрямителях.

Условное обозначение диодов Шоттки:






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.