4. Напівпровідникові стабілітрони

Напівпровідниковими стабілітронами називають діоди, призначенні для стабілізації напруг.

Робота стабілітронів базується на використанні явища електричного пробою р-n переходу при включенні діода у зворотньому напрямку. Механізм пробою може бути тунельним, лавинним або змішаним. У низьковольтних стабілітронів (з малим опором бази) більш імовірний тунельний пробій, а у високовольтних (з великим опором бази) – лавинний пробій.

Рис. 4. Типова вольт-амперна характеристика напівпровідникового стабілітрона

До основних параметрів стабілітронів відносяться:

1. Напруга стабілізації U_ст – спад напруги на стабілітроні при протіканні заданого струму стабілізації (декілька В – десятки В).

2. Максимальний струм стабілізації I_{ст.макс} (декілька мА – декілька А).

3. Мінімальний струм стабілізації І_ст.мін (долі – десятки мА).

4. Диференціальний опір r_диф=ΔUст/ΔIст, який визначається при заданому значенні струму на ділянці пробою (долі – тисячі Ом).

5. Температурний коефіцієнт напруги стабілізації α_ст=ΔU_ст/ΔТ (тисячні долі процента).

При збільшенні струму стабілізації диференціальний опір зменшується на 10-20%. При номінальному струмі стабілізації цей опір близький до значення власного опору бази.

Для зменшення температурного коефіцієнта напруги стабілізації послідовно із стабілітроном вмикають діод. При необхідності забезпечити стабілізацію двополярних напруг стабілітрони вмикають послідовно-зустрічно або використовують спеціальні двоанодні стабілітрони.

В б а

Рис. 5. Умовні позначення однополярного (а) та двополярного (б)

стабілітронів і схема температурної компенсації стабілітрона (в)

5. Варикапи

Варикапом називають напівпровідниковий діод, призначений для використання в якості керованої електричною напругою ємності. Варикап працює при оберненій напрузі, прикладеній до р-n переходу. Його ємність може змінюватися в широких межах, а її значення визначають із виразу

,

де C_в(0) – ємність при нульовій напрузі на діоді; U_к – контактна різниця потенціалів; U – прикладена обернена напруга; n=2 для різких переходів та n=3 – для плавних.

До основних параметрів вірікапів відносяться:

1. Загальна ємність С_в – ємність, виміряна між виводами варикапа при заданій оберненій напрузі (десятки – сотні пФ).

2. Коефіцієнт перекриття по ємності – відношення ємностей варикапа при двох заданих значеннях обернених напруг: К=С_в.макс ∕ C_в.мін (декілька одиниць – декілька десятків).

3. Опір втрат r_втр – сумарний активний опір, який включає опори кристалу, контактних з’єднань та виводів варикапа.

4. Добротність Q_в – відношення реактивного опору варикапа на заданій частоті змінного сигналу (х_с) до опору втрат (r_втр) при заданому значенні ємності або оберненої напруги: Q_в= х_с ∕ r_втр (десятки – сотні).

5. Температурний коефіцієнт ємності – від 2·10^{- 4} до 6·10^{- 4} 1∕ К.

а

б

Рис. 6. Еквівалентна схема (а) та умовне позначення (б) варикапа

(r_б – опір бази; r_пер – опір закритого р – n переходу; С_бар – бар´єрна ємність р – n переходу; L_в – індуктивність виводів)