2. Напівпровідникові діоди.

2.1. Класифікація напівпровідникових діодів

Напівпровідниковий діод – це прилад з одним або кількома електричними переходами та двома виводами.

Класифікація діодів відбувається за декількома ознаками: за призначенням (діоди що вирівнюють, детекторні, діоди що змішують, модуляторні, діоди що множать, універсальні).

За частотою роботи діоди розрізнюються на високочастотні та діоди СВЧ.

Можливо проводити класифікацію діодів за їх фізичними властивостями: лавино-пролітні діоди, діоди Ганна, тунельні діоди та інші.

Стабілізатори напруги — це електронні пристрої, призначені для підтримання сталого значення напруги з необхідною точністю в зада­ному діапазоні зміни напруги джерела або опору навантаження (де­стабілізуючі чинники). За принципом роботи стабілізатори напруги поділяються на параметричні та компенсаційні. Параметричний ме­тод стабілізації базується на зміні параметрів нелінійного елемента стабілізатора, залежно від зміни дестабілізуючого чинника, а стабілі­затор називають параметричним.

В компенсаційному методі стабілізації у вимірювальному елементі порівнюється величина, що стабілізується, з еталонною і виробляєть­ся сигнал розузгодження. Цей сигнал перетворюється, підсилюється і подається па регулювальний елемент.

2.2. Параметричні стабілізатори

Параметричний стабілізатор напруги на базі стабілітрона пока­зано на рис. 1.5.

Особливості роботи такого стабілізатора напруги базуються на то­му, що напруга стабілітрона на зворотній ділянці його вольт-амперної характеристики U_c.доп змінюється незначно в широкому діапазоні зміни зворотного струму стабілітрона. Тобто коливання напруги на вході стабілізатора зумовлюють значну зміну струму стабілітрона при незначних змінах напруги на ньому.

Рис. 1.5. Схема параметричного стабілізатора напруги

Стабілізатори характеризуються коефіцієнтом стабілізації

(1.2)

який для параметричних стабілізаторів становить К_ст.u= 2030.

Рівняння електричної рівноваги для такого стабілізатора має вигляд: U = U_H + R_БІ, де R_Б - баластний опір, необхідний для зменшен­ня впливу дестабілізуючих чинників на напругу навантаження.

Опір баластного резистора R_Б вибирають таким, щоб при номі­нальному значенні напруги джерела U, напруга і струм стабілітрона теж дорівнювали номінальним значенням U_ст.н , І_ст.н, Величину Іст.н визначають за паспортними даними та виразом:

. (1.3)

Тоді, з рівняння електричної рівноваги, визначаємо баластний опір за виразом

(1.4)

де .

Рис. 1.6. Графічна інтерпретація роботи параметричного стабілізатора напруги

Роботу параметричного стабілізатора зручно ілюструвати за допо­могою вольт-амперної характеристики (ВАХ) стабілітрона та відпові­дної графічної побудови навантажувальної прямої (рис. 1.6). Для побудови ВАХ стабілітрона за його паспортними даними через точку з координатами U_ст.н, І_ст.н проводять пряму лінію під кутом до осі координат, що визначається значенням динамічного опору стабілітрона R_д. Далі будуємо навантажувальну характеристику при номінальній напрузі джерела. Для цього визначаємо координати двох точок, через які проходитиме пряма. А саме, точка з координатою U_ст.н, І_ст.н та точка на осі ординат, яка визначається за виразом І = U/R_Б. Через ці точки проводимо навантажувальну пряму.

Роботу стабілізатора перевіряють за умови його здатності забезпе­чувати задане значення U_н при коливаннях вхідної напруги U. Для прикладу, якщо вхідна напруга змінюється в межах ±10%, то на виході стабілізатора коливання напруги U_н становить ±0,1%. Побудова навантажувальних прямих при зміні напруги мережі в межах ±10% здійснюється шляхом паралельного зсуну навантажувальної ха­рактеристики при номінальній напрузі мережі відповідно вліво і вправо на 0,1 U. За допомогою цієї побудови можна з'ясувати, чи при таких коливаннях напруги мережі забезпечуються умови стабілізації, тобто, чи точки перетину зсунених навантажувальних характеристик з ВАХ стабілітрона не виходять за межі значень струмів стабілітрона І_ст.мін і І_{ст.макс}.

При зміні температури напруга стабілізації змінюється різно. У слабколегованих напівпровідниках напруга пробою при зростанні температури зростає, а сильнолегованих температурна залежність пов’язана зі температурною залежністю ширини запретної зони.