27. Полупроводниковые стабилитроны. Назначение, вах и основные параметры. Схема простейшего стабилизатора напряжения на стабилитроне и принцип его работы.

ППС наз. ПП прибор, напряжение которого в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения. Рабочим участком электрического пробоя на обратной ветви ВАХ (рис.3.2,а).

Схема простейшего стабилизатора напряжения на стабилитрон приведена на рис.3.2,б. При изменении входного напряжения U_ВХизменяется ток I_СТ, протекающий через стабилитрон, и напряжение на ограничительном резисторе R_ОГР, а напряжение стабилитроне и на нагрузке при этом остаётся постоянным.

Основными параметрами стабилитронов являются:

I_CT.MIN-минимально допустимый ток стабилизации, при котором электрический пробой становится устойчивым и обеспечивается заданная надёжность работы;

I_CT.MAX-максимально допустимый ток стабилизации, при котором достигается максимально допустимая рассеиваемая мощность P_MAX.

r_ст=dU_CT/dI_CT-дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке стабилизации. Чем меньше r_ст, тем выше стабилизирующие свойства стабилитрона.

Рис. 1

Рис. 2

28. Варикапы. Назначение вольт-фарадная характеристика. Схема включения варикапа в колебательный контур для изменения его резонансной частоты.

Варикапом наз. ППД, в котором использ. Зарядной (барьерной) ёмкости от значения обратного напряжения. Варикапы исп. в электронных устройствах в качестве элемента с электрически управляемой ёмкостью.

Основной характеристикой варикапа явл. вольт-фарадная характеристика, показанная на рис.3.3,a

На рис.3.3,б. приведена схема включения варикапа в колебательный LC-контур. При изменении напряжения U, являющегося обратным для варикапа, изменяется его ёмкость. В результате изменяется ёмкость контура C_K=CC_В/(С+С_В),что приводит к изменению резонансной частоты.f₀=1/(2vLC_K).Если выбрать С>>С_В,то C_KC_В и f₀=1/(2vLC_В).

Основными специальными параметрами варикапов являются:

С_В-номинальная ёмкость, измеренная при заданном обратном напряжении;

K_С-коэффициент перекрытия ёмкости, определяемый отношением емкостей варикапа при двух заданных значениях обратного напряжения.

Рис. 1

Рис. 2

29. Туннельные диоды. Энергетическая диаграмма при прямом и обратном включениях. Вах. Пояснить появление на вах участка с отрицательным сопротивлением.

Туннельными наз. ППД, у которых за счёт туннельного эффекта на прямой ветви ВАХ существует область с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Туннельный эффект наблюдается при контакте двух ПП p- и n- типов с высокими концентрациями примесей, вследствие чего уровень Ферми ПП р-типа W_ФРрасполагается в валентной зоне, а уровень Ферми ПП n-типа-в зоне проводимости. Такие ПП наз. вырожденными.

Энергетическая диаграмма туннельного диода в состоянии равновесия показана на рис.3.4,а. Заштрихованные участки соответствуют энергетическим уровням, занятым электронами. При отсутствии внешнего напряжения энергетические уровни зоны проводимости ПП n-типа, занятые свободными электронами, располагаются напротив энергетических уровней валентной зоны ПП р-типа, также занятыми электронами, вследствие чего переход электронов из одной обл. в другую невозможен. Если на диод подать прямое напряжение U_ПР, то энергетические уровни n-обл. сместятся вверх, а энергетические уровни p-обл.-вниз. При этом часть занятых электронами энерг. уровней n-обл. будут располагаться напротив свободных энерг. уровней валентной зоны p-обл. В результате электроны из n-обл. будут переходить на такие же свободные энергет. уровни p-обл. и в цепи потечёт ток, направленный из p-обл. в n-обл. Этот ток, называемый пиковым I_П, будет иметь максимальное значение в том случае, когда все заполненные электронами энерг. уровни зоны проводимости n-обл. окажутся расположенными напротив свободных энерг. уровней валентной зоны р-обл. Приложенное при этом прямое напряжение к диоду наз. напряжением пика U_K.

При дальнейшем увеличении U_ПРперекрытие указанных энерг. уровней уменьшается, что приводит к уменьшению туннельного тока до 0.

Помимо туннельного тока через диод протекает и ток инжекции. В результате полный ток равен сумме туннельного тока и тока инжекции.

ВАХ туннельного диода приведена на рис.3.4,б, а его условное обозначение - нарис.3.4,в.

Кроме отмеченных параметров I_Пи U_П, туннельный диод характеризуется напряжением и током впадины (U_Ви I_В), напряжением раствора (U_РР), отрицательным сопротивлением R=dU/dI, определяемым на середине падающего участка ВАХ, и некоторыми другими.

Рис. 1

Рис. 2 Рис. 3