Стабілітрони.

Принцип роботи цих діодів заснований на тому, що при зворотній напрузі на р-n-переході в області електричного пробою, напруга на ньому незначно змінюється при значній зміні струму.

Умовне позначення:

Вольт-амперна характеристика

Стабілітрони призначені для стабілізації напруги і використовуються в параметричних стабілізаторах як джерело опорної напруги в схемах обмеження Дьюдеса. Напруга стабілізації (пробійна напруга) є для цих діодів робочою.

Схема простого параметричного стабілізатора.

R_б - баластне

R_н - навантаження

Напруга на R_н, не може перевищити напругу пробою стабілітрона, оскільки він підключений до нього паралельно. Надлишок напруги погашується на резисторі R_б

_. Основні параметри стабілітрона.

Напруга стабілізації: від 3 до 400 В.

Максимальний струм : від десятків до сотень мА

Диференціальний опір: r_е=U_ст/I_ст

ВАРІКАПИ.

Умовне позначення:

Діоди в яких використано властивість р-n-переходу, змінюють бар'єрну ємність при зміні зворотної напруги. Варікап можна розглядати як конденсатор з електронним управлінням ємністю.

Вольт-фарадна характеристика.

Показує залежність ємності конденсатора від прикладеної до нього напруги.

Основні параметри варікапа.

1. Ємність між виводами варікапа при заданій зворотній напрузі: максимальне значення від 5 до 300 пФ залежно від типу.

2. Коефіцієнт перекриття по ємності - це відношення ємності варікапа при мінімально, максимально допустимій напрузі.

Ємність варікапа як і будь-якого іншого діода визначається за формулою:

C=ЕS/d

де E-діалектрик проникності напівпровідника.

S-площа р-n- переходу

d- ширина р-n-переходу.

Біполярні транзистори.

Розрізняють транзистори біполярні і уніполярні.

1.Транзистор біполярний - напівпровідниковий прилад з двома взаємодіючими електричними переходами і трьома (або більш) виводами, підсилювальні властивості якого зумовлені явищами інжекції і екстракції неосновних носіїв заряду.

2. Транзистором називається электроперетворюючий прилад з декількома електричними переходами, який придатний для посилення потужності, що має три або більше виводів.

Структура з таким розташуванням напівпровідникових матеріалів називається р-n-p типу або структура прямої провідності. Якщо напівпровідники поміняти місцями, то такий тип транзистора називатиметься транзистором зворотної провідності або n-p-n типу.

Електричний перехід між базою і емітером називається емітерним переходом.

Перехід між базою і колектором називається колекторним переходом.

Позначення:

p-n-p типу

n-p-n типу

безкорпусний транзистор

R_е

Для нормальної роботи будь-якого транзистора необхідно подати на його електроди початковий зсув так, щоб емітерний перехід був включений в прямому, а колекторний у зворотному напрямі.

Падіння напруги на емітерному переході складає декілька десятих доль вольта, а на колекторному - одиниці або десятки вольт.

Вольт- амперна характеристика емітерного переходу.

Вольт- амперна характеристика колекторного переходу

Е_к

Поєднювальна вольт-амперна характеристика

У активному режимі прямий зсув емітерного переходу створюється за рахунок включення постійного джерела живлення U емітер-бази (U_еб), а зворотний зсув колекторного переходу за рахунок включення U колектора бази (U_кб ).

I_е=I_к+I_б

У р-n-p транзисторі струм створюється переважно дірками, а в n-p-n - електронами.

Величина U_еб має невелике значення, близьке до висоти потенційного бар'єру, і становить долі вольт. Величина U_кб принаймні на порядок більша напруги U_еб і обмежується лише напругою пробою колекторного переходу.

При включенні джерел живлення U_еб і U_кб потенційні бар'єри емітерного переходу знижуються за рахунок U_еб, а потенційний бар'єр колекторного переходу підвищується за рахунок U_кб .

Дірки емітера легко долають потенційний бар'єр, що знизився, і за рахунок дифузії інжектуються в базу, а електрони бази в емітери з тієї ж причини.

Дірки емітера дифузують в базі до напряму колекторного переходу за рахунок переходу щільності дірок по довжині бази (1). Більшість з них доходять до колекторного переходу, а незначна частина рекомбінується з електронами бази. Для зменшення втрат дірок на рекомбінацію базу роблять тонкою.

Оскільки поле колекторного переходу для дірок є прискорюючим, вони втягуються через колекторний перехід колекторами, тобто відбувається екстракція дірок в колектор. Розповсюджуючись уздовж колектора за рахунок перепаду щільності, дірки досягають контакту колектора і рекомбінують з електронами, які проходять до виводу від джерела. Основні носії заряду колекторів (дірки), унаслідок того, що потенційний бар'єр колекторного переходу великий, практично не можуть піти з колектора в бази.

Через транзистор відбувається наскрізне ковзання дірок від емітера через базу до колектора і тільки незначна частина їх через рекомбінацію з електронами бази не доходить до колектора. Частина з дірками емітера заповнюється електронами джерела, які поступають в базу через її вивід. З основними носіями заряду через емітерний і колекторний переходи рухаються і неосновні для кожної з областей трнзистора носії, особливо через колекторний перехід: дірок бази в колектор; і електронів колектора в базу. Їх кількість росте з підвищенням температури. Таким чином, струм із кола емітера передаються в коло колектора з коефіцієнтом  в такій залежності: =Iк/I_е, де коефіцієнт  називається коефіцієнтом передачі струму емітера в колектор. У сучасних транзисторах  дорівнює:

= 0,950,99 і навіть більшим, але завжди меншим за 1.

В залежності від полярності напруги прикладеної до емітерних і колекторних переходів транзистора розрізняють 4 режими його роботи.

1. Активний режим. На емітерний перехід подана пряма напруга, а на колекторний - зворотня. Він є основним режимом роботи колектора. Через те, що напруга в колі колектора значно перевищує напругу, підведену до емітерного переходу, а струми в колах емітера і колектора практично рівні, то потужність корисного сигналу на виході з схеми (колекторному колі) набагато більша, ніж у вхідному (емітерному колі транзистора).

2.Режим відсічення. До обох переходів підводиться зворотня напруга. Тому через них проходить лише незначний струм, обумовлений рухом неосновних носіїв заряду. Практично транзистор в режимі відсічення замкнутий.

3. Режим насичення. Обидва переходи знаходяться під прямою напругою. Струм у вихідному колі транзистора максимальний і практично не регулюється струмом вхідного кола. Транзистор -керований прилад. У цьому режимі транзистор повністю відкритий.

4. Інверсний режим. До емітерного переходу підводиться зворотна напруга, а до колекторного - пряма. Емітер і колектор міняються своїми ролями - емітер виконує функцію колектора, а колектор - емітера. Цей режим, як правило, не відповідає нормальним умовам експлуатації транзистора.

СХЕМИ ВКЛЮЧЕННЯ ТРАНЗИСТОРІВ.

Розрізняють три можливі схеми включення транзистора:

1. Із спільною базою (СБ)

2. Із спільним емітером (СЕ)

3. Із спільним колектором (СК)

U_вих

Такі назви пояснюються тим, який з електродів транзистора є спільним для вхідного і вихідного кола. Розглядаємо схему з прільною базою: струм проходить через джерело вхідного сигналу, називається вхідним струмом.Отже, для схеми з спільною базою:

I_вх=I_е.

Вихідним струмом цієї схеми є I_вих = I_К

Якщо під впливом U_вих струм емітера зростає на деяку величину I_е, то відповідно зростуть інші струми транзистора.

I_з+∆I_е=I_К+∆I_К+I_Б+∆I_Б.

Незалежно від схеми включення транзистори характеризуються диференціальним коефіцієнтом прямої передачі струму, який є відношенням прямого струму до приросту вхідного струму, що викликав його.

=I_вих / I_вх=I_К / I_е.

Коефіцієнт позначається буквою  і називається коефіцієнт передачі струму емітера для схеми з спільною базою. Схема з з спільною базою має малий вхідний опір.

R_вх= U_вх / I_вх.

Схема з спільним емітером .

Особливості схеми з СЕ є те, що вхідним струмом в ній є струм бази, який за величиною значно менший від струму колектора, що є вихідним:

 =I_вих / I_вх = I_К / I_Б

 = /(1-)-відношення коефіцієнтів передачі струму між схемами СБ і СЕ.

Таким чином, в схемі із спільним емітером можна отримати коефіцієнт прямої передачі струму порядку декілька десятків і доль сотень.

Вхідний опір транзистора в схемі СЕ значно більший, ніж в схемі з СБ.

Переваги схеми з СЕ : можливість живлення її від одного джерела напруги, оскільки на базу і на колектор подається напруга одного знаку. Тому схема з СЕ є найпоширенішою.

Недоліки схеми з СЕ: деяка температурна нестабільність більша, ніж в схемі з СБ.

У схемі з СК вхідний сигнал подається на ділянку база -колектор, вхідним струмом є струм бази, а вихідним струм емітера. Коефіцієнт прямої передачі струму записуватиметься таким виразом:

I_е / I_б= I_е / ( I_е- I_к )=+1.

Перевага схеми: порівняно більше значення коефіцієнта прямої передачі струму і вхідного опору.

Недолік: відсутність посилення по напрузі.

Для оцінки роботи транзистора при різних схемах включення використовуються характеристичні параметри, що відображають залежність змінних струмів і напруги на вході і виході схеми.

Основні характеристичні параметри:

R_вх=U_вх/I_вх - вхідний опір

R_вих=U_вих /I_вих - вихідний опір

K_і=I_вих /I_вх - коефіцієнт підсилля струму

Ku=U_вих /U_вх - коефіцієнт підсилля напруги

K_P=P_вих /Pвх - коефіцієнт підсилля потужності

Схема	Характеристичні параметри
включення т-ра	Ku	Kі	Kp	Rвх, Ом	Rвих, Ом
СЕ	102  103	20  40	103  104	20  2000	104  105
СБ	102  103	< 1	102  103	10  103	105  106
СК	< 1	20  50	20  50	105  106	102  104

Висновки за таблицею.

1. Схема з СЕ забезпечує більше підсилення струму, напруги і потужності. При цьому вхідний опір невеликий і залежить від опору навантаження. Вихідний опір достатньо великий.

2. Схема з СБ забезпечує більше підсилення напруги і потужністі, але коефіцієнт підсилення струму менший за 1. Вхідний опір досить малий, а вихідний досить великий.

3. Схема з СК забезпечує більше підсилення струму і потужності, але коефіцієнт підсилення напруги менший за 1. Вхідний опір досить великий, а вихідний - малий.