Полевые транзисторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Описать, как происходит управление током в полевом МОП транзисторе

2. Характеристика тетрода

3. Стабилитрон. Устройство и работа

1. Описать, как происходит управление током в полевом МОП транзисторе

Принцип действия полевых транзисторов основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током, осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Поэтому эти транзисторы называют полевыми.

Полевой (униполярный) транзистор - полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

Область, из которой носители заряда уходят в канал, называется истоком, область, в которую они входят из канала, называется стоком, электрод, на который подается управляющее напряжение, называется затвором.

В 1953 году Джордж Клемент Дейси и Росс предложили и реализовали конструкцию полевого транзистора - с управляющим p-n-переходом.

Впервые идея регулировки потока основных носителей электрическим полем в транзисторе с изолированным затвором была предложена Лилиенфельдом в 1926--1928 годах. Однако трудности в реализации этой идеи на практике позволили создать первый работающий прибор только в 1960 году. В 1966 году Карвер Мид усовершенствовал эту конструкцию, шунтировав электроды такого прибора диодом Шоттки.

В 1977 году Джеймс Маккаллахем установил, что использование полевых транзисторов может существенно увеличить производительность существующих вычислительных систем.

Полевые транзисторы классифицируют на приборы с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором, так называемые МДП («металл-диэлектрик-полупроводник») - транзисторы, которые также называют МОП («металл-оксид-полупроводник») - транзисторами, причём последние подразделяют на транзисторы со встроенным каналом и приборы с индуцированным каналом.

К основным параметрам полевых транзисторов причисляют: входное сопротивление, внутреннее сопротивление транзистора, также называемое выходным, крутизну стокозатворной характеристики, напряжение отсечки и некоторые другие.

Транзисторы с управляющим p-n-переходом.

Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом - это полевой транзистор, в котором пластина из полупроводника, например p-типа, имеет на противоположных концах электроды (исток и сток), с помощью которых она включена в управляемую цепь. Управляющая цепь подключается к третьему электроду (затвору) и образуется областью с другим типом проводимости.

Источник постоянного смещения, включенный во входную цепь, создаёт на единственном p-n-переходе обратное (запирающее) напряжение. Во входную цепь также включается и источник усиливаемого сигнала. При изменении входного напряжения изменяется обратное напряжение на p-n-переходе, в связи с чем меняется толщина обедненного слоя, то есть изменяется площадь поперечного сечения области в кристалле, через которую проходит поток основных носителей заряда. Эта область называется каналом.

Электроды полевого транзистора называются:

- Исток - электрод, из которого в канал входят основные носители заряда;

- Сток - электрод, через который из канала уходят основные носители заряда;

- Затвор - электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала.

Тип полупроводниковой проводимости канала может быть как n-, так и p-типа. По типу проводимости канала различают полевые транзисторы с n-каналом и р-каналом. Полярности напряжений смещения, подаваемых на электроды транзисторов с n- и с p-каналом, противоположны.

Таким образом, полевой транзистор по принципу управления током аналогичен электровакуумной лампе - триоду, но по виду сток-истоковых вольт-амперных характеристик близок к электровакуумному пентоду. При такой аналогии исток в полевом транзисторе подобен катоду вакуумного триода, затвор - сетке, сток - аноду. При этом существуют и отличия, например:

- в транзисторе отсутствует катод, который требует подогрева;

- любую из функций истока и стока может выполнять любой из этих электродов;

- существуют полевые транзисторы, как с n-каналом, так и с p-каналом, что используется при производстве комплементарных пар транзисторов.

От биполярного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе - входным напряжением или электрическим полем. Во-вторых, полевые транзисторы имеют значительно большие входные сопротивления, что связано с обратным смещением p-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов. В-третьих, полевые транзисторы обладают низким уровнем шума (особенно на низких частотах) по сравнению с биполярными транзисторами, так как в полевых транзисторах нет инжекции неосновных носителей заряда и канал полевого транзистора может быть выполнен внутри полупроводникового кристалла. Процессы рекомбинации носителей в p-n-переходе и в базе биполярного транзистора, а также генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности кристалла полупроводника порождают низкочастотные шумы.

Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого электрически изолирован от канала слоем диэлектрика.

В кристалле полупроводника с относительно высоким удельным сопротивлением, который называют подложкой, созданы две сильно легированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости. На эти области нанесены металлические электроды - исток и сток. Расстояние между сильно легированными областями истока и стока может быть меньше микрона. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем (порядка 0,1 мкм) диэлектрика. Так как исходным полупроводником для полевых транзисторов обычно является кремний, то в качестве диэлектрика используется слой диоксида кремния SiO₂, выращенный на поверхности кристалла кремния путём высокотемпературного окисления. На слой диэлектрика нанесён металлический электрод - затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП-транзисторами.

Существуют две разновидности МДП-транзисторов:

- с индуцированным каналом;

- со встроенным каналом.

МДП-транзисторы с индуцированным каналом.

При напряжении на затворе относительно истока, равном нулю, и при подаче напряжения на сток, ток стока оказывается ничтожно малым. Он представляет собой обратный ток p-n-перехода между подложкой и сильнолегированной областью стока.

МДП-транзистор с индуцированным каналом может производить усиление электромагнитных колебаний по напряжению и по мощности.

Принцип усиления мощности в МДП-транзисторах можно рассматривать с точки зрения передачи носителями заряда энергии постоянного электрического поля (энергии источника питания в выходной цепи) переменному электрическому полю. В МДП-транзисторе до возникновения канала почти всё напряжение источника питания в цепи стока падало на полупроводнике между истоком и стоком, создавая относительно большую постоянную составляющую напряжённости электрического поля. Под действием напряжения на затворе в полупроводнике под затвором возникает канал, по которому от истока к стоку движутся носители заряда - дырки. Дырки, двигаясь по направлению постоянной составляющей электрического поля, разгоняются этим полем и их энергия увеличивается за счёт энергии источника питания, в цепи стока. Одновременно с возникновением канала и появлением в нём подвижных носителей заряда уменьшается напряжение на стоке, то есть мгновенное значение переменной составляющей электрического поля в канале направлено противоположно постоянной составляющей. Поэтому дырки тормозятся переменным электрическим полем, отдавая ему часть своей энергии.

МДП-транзисторы со встроенным каналом.

В связи с наличием встроенного канала в таком МДП-транзисторе при подаче напряжения на сток, ток стока оказывается значительным даже при нулевом напряжении на затворе. Поперечное сечение и проводимость канала будут изменяться при изменении напряжения на затворе как отрицательной, так и положительной полярности. Таким образом, МДП-транзистор со встроенным каналом может работать в двух режимах: в режиме обогащения и в режиме обеднения канала носителями заряда. Эта особенность МДП-транзисторов со встроенным каналом отражается и на смещении выходных статических характеристик при изменении напряжения на затворе и его полярности.

Схемы включения полевых транзисторов

Полевой транзистор в каскаде усиления сигнала можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

На практике в усилительных каскадах чаще всего применяется схема с ОИ. Каскад с общим истоком даёт большое усиление по мощности. Но, с другой стороны, этот каскад наиболее низкочастотный из-за вредного влияния эффекта Миллера и существенной входной ёмкости затвор-исток.

Области применения полевых транзисторов.

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах - наручные, электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания - батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.

2. Характеристики тетродов

Тетроды обладают большим коэффициентом усиления р и левой характеристикой при невысоких анодных напряжениях, так как сдвиг характеристики тетрода определяется не величиной у. Благодаря сочетанию левой характеристики с большим коэффициентом, а следовательно, и большой добротностью G - pS (крутизна S в тетродах при тех же геометрических размерах лишь немного меньше, чем в триодах, вследствие отвлечения части электронов на экранирующую сетку) применение тетродов позволяет получать большие усиления напряжения и мощности, чем с триодами. Кроме того, тетроды обладают еще одним важным преимуществом перед триодами - возможностью усиления сигналов высокой частоты.

Схема для снятия характеристик тетрода по существу аналогична такой же схеме для триода. Добавлены лишь элементы, относящиеся к цепи экранирующей сетки: потенциометр RCZ, вольтметр и миллиамперметр. Возрастание тока и уменьшение тока в этой части характеристик реального тетрода может происходить также за счет вторичной эмиссии с поверхности экранирующей сетки; вторичные электроны двигаются от этой сетки к аноду, имеющему больший положительный потенциал. Последняя служит электростатическим экраном и существенно ослабляет влияние потенциала анода на электрическое поле внутри лампы у катода, благодаря чему улучшаются характеристики тетрода при работе в качестве усилителя: увеличивается коэффициент усиления и уменьшается внутриламповая связь между управляющей сеткой и анодом. Внутреннее сопротивление таких ламп значительно больше, чем у триодов.

Как было указано выше, тетроды обладают большим коэффициентом усиления р и левой характеристикой при невысоких анодных напряжениях, так как сдвиг характеристики тетрода определяется не величиной, а коэффициентом усиления управляющей сетки имеющим небольшую величину. Благодаря сочетанию левой характеристики с большим коэффициентом, а следовательно, и большой добротностью G - pS (крутизна 5 в тетродах при тех же геометрических размерах лишь немного меньше, чем в триодах, вследствие отвлечения части электронов на экранирующую сетку) применение тетродов позволяет получать большие усиления напряжения и мощности, чем с триодами. Кроме того, тетроды обладают еще одним важным преимуществом перед триодами - возможностью усиления сигналов высокой частоты. Так как внутреннее сопротивление пентодов обычно выше, чем у тетродов, то анодные характеристики пентодов в режиме прямого перехвата более пологи, чем характеристики тетродов. Следует отметить, что по этим же причинам анодная характеристика пентода на участке, соответствующем режиму прямого перехвата, идет более полого, чем характеристика тетрода. Существенным недостатком тетроды является эффект, заключающийся в выбивании из анода вторичных электронов первичными электронами, движущимися к аноду. Динатронный эффект вызывает резкое искажение характеристик тетрода, последнее в значительной мере ограничивает область применения тетрода. Анодный ток тетрода, как функция напряжений на управляющей и экранной сетках и на аноде, определяется тем же выражением, что и для триода. Динатронный эффект существенно влияет на анодные характеристики тетрода. Так как введение в лампу экранирующей сетки уменьшает анодный ток примерно на 25 %, то крутизна характеристики тетрода уменьшается примерно на 10 % по сравнению с крутизной эквивалентного триода. Одновременно благодаря экранирующему действию второй сетки значительно увеличивается внутреннее сопротивление лампы, так как анодное напряжение гораздо меньше влияет на анодный ток. При этом также увеличивается и коэффициент усиления тетрода по сравнению с коэффициентом усиления эквивалентного триода. К управляющей сетке подведено отрицательное напряжение, которое влияет на электронный поток, но тока в цепи управляющей сетки не создает. Катодный ток (электронный поток) в тетроде перераспределяется между электродами в соответствии с формулами. На них видно начало динатронного провала при, что вполне понятно, если учесть, что в гексоде между сеткой и анодом нет защитной сетки. Анодные характеристики гексода, таким образом, сходны с характеристиками тетрода.

Переход электронов вторичной эмиссии на другой электрод носит название динатронного эффекта. В тетроде этот эффект приводит к появлению падающего участка, на анодной характеристике. Поскольку вторичная эмиссия электронов из анода зависит от ряда случайных факторов, характеристики тетрода на падающем участке нестабильны. Наличие падающего участка на анодной характеристике может привести к искажениям при усилении и самопроизвольной генерации колебаний. Поэтому динатронный эффект является существенным недостатком тетрода.

Наличие в тетроде (экранированной лампе) второй сетки, находящейся под положительным потенциалом, приводит также к некоторым новым явлениям. Особенно интересным является поведение вторичных электронов, выбиваемых основным потоком электронов из анода. В анодной цепи образуется ток, направленный навстречу основному. Такое явление, называемое динатронным эффектом, будет иметь место, пока потенциал анода ниже потенциала экранирующей сетки, но достаточен для сообщения электронам скорости, необходимой для появления вторичной электронной эмиссии. Характеристики тетрода получают в этой области провал.

3. Стабилитрон. Устройство и работа

полевой транзистор электрон электрод

Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера, представляет собой диод особого типа. При прямом включении обычный диод и стабилитрон ведут себя аналогично. Разница между ними проявляется при обратном включении. Обычный диод при подаче обратного напряжения и превышении его номинального значения просто выходит из строя. Для стабилитрона подключение обратного напряжения и его рост до установленной точки является штатным режимом. При достижении определенной точки обратного напряжения в стабилитроне возникает обратимый пробой. Через устройство начинает течь ток. До наступления пробоя стабилитрон находится в нерабочем состоянии и через него протекает только малый ток утечки. На электросхемах стабилитрон обозначается как стрелка-указатель, на конце которой имеет черточка, обозначающая запирание. Стрелка указывает направление тока. Буквенное обозначение на схемах - VD.

Полупроводниковые стабилитроны пришли на смену морально устаревшим стабилитронам тлеющего разряда - ионным газоразрядным электровакуумным приборам. Для изготовления стабилитронов используются кремниевые или германиевые кристаллы (таблетки) с проводимостью n-типа, в которые добавляют примеси сплавным или диффузно-сплавным способом. Для получения электронно-дырочного p-n перехода используются акцепторные примеси, в основном алюминий. Кристаллы заключают в корпуса из полимерных материалов, металла или стекла.

SMD стабилитроны, то есть миниатюрные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, изготавливаются в основном в стеклянных и пластиковых корпусах. Такие элементы могут выпускаться с двумя и тремя выводами. В последнем случае третий вывод является «пустышкой», никакой смысловой нагрузки не несет и предназначается только для надежной фиксации детали на печатной плате.

Принцип действия.

Стабилитрон был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером, именем которого его и назвали. Электрический пробой p-n перехода может быть обусловлен туннельным пробоем (в этом случае пробой носит название Зенеровского), лавинным пробоем, пробоем в результате тепловой неустойчивости, который наступает из-за разрушительного саморазогрева токами утечки.

И инженеры конструируют эти элементы таким образом, чтобы возникновение туннельного и/или лавинного пробоя произошло задолго до того, как в них возникнет вероятность теплового пробоя.

Величина напряжения пробоя зависит от концентрации примесей и способа легирования p-n-перехода. Чем больше концентрация примесей и чем выше их градиент в переходе, тем ниже обратное напряжение, при котором образуется пробой.

Обычный диод при обратном подключении запирает ток, а стабилитрон при достижении обратным напряжением величины, которая называется напряжением стабилизации, начинает пропускать ток в обратном направлении. Это объясняется тем, что при подаче на стабилитрон напряжения, которое превышает U номинального устройства, в полупроводнике возникает процесс, называемый пробоем. Пробой может быть туннельным, лавинным, тепловым. В результате пробоя ток, протекающий через стабилитрон, возрастает до максимального значения, ограниченного резистором. После достижения напряжения пробоя ток остается примерно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка, в которой напряжение запускает ток, может очень точно устанавливаться в процессе производства легированием. Поэтому каждому элементу присваивают определенное напряжение пробоя (стабилизации).

Стабилитрон используется только в режиме «обратного смещения», то есть его анод подключается к минусу источника питания. Способность стабилитрона запускать обратный ток при достижении напряжения пробоя применяется для регулирования и стабилизации напряжения при изменении напряжения питания или подключенной нагрузки. Использование стабилитрона позволяет обеспечить постоянное выходное напряжение для подключенного потребителя при перепадах напряжения ИП или меняющемся токе потребителя.

Вольт-амперная характеристика.

ВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви - прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочим режимом для традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона. Стабилитрон называют опорным диодом, а источник напряжения, в схеме которого есть стабилитрон, называют опорным.

На рабочей обратной ветви опорного диода выделяют три основные значения обратного тока:

- Минимальное. При силе тока, которая меньше минимального значения, стабилитрон остается закрытым.

- Оптимальное. При изменении тока в широких пределах между точками 1 и 3 значение напряжения меняется несущественно.

- Максимальное. При подаче тока выше максимальной величины опорный диод перегреется и выйдет из строя. Максимальное значение тока ограничивается максимально допустимой рассеиваемой мощностью, которая очень зависит от внешних температурных условий.

Области применения.

Основная область применения этих элементов - стабилизация постоянного напряжения в маломощных ИП или в отдельных узлах, мощность которых не более десятков ватт. С помощью опорных диодов обеспечивают нормальный рабочий режим транзисторов, микросхем, микроконтроллеров.

В стабилизаторах простой конструкции стабилитрон является одновременно источником опорного напряжения и регулятором. В более сложных конструкциях стабилитрон служит только источником опорного напряжения, а для силового регулирования применяется внешний силовой транзистор.

Термокомпенсированные стабилитроны и детали со скрытой структурой востребованы в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения. Для защиты электрической аппаратуры от перенапряжений разработаны импульсные лавинные стабилитроны. Для защиты входов электрических приборов и затворов полевых транзисторов в схему устанавливают рядовые маломощные стабилитроны. Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП) изготавливаются с одним кристаллом, на котором расположены: защитный стабилитрон и силовой транзистор.

Основные характеристики.

В паспорте стабилизирующего диода указывают следующие параметры:

- Номинальное напряжение стабилизации Uст. Этот параметр выбирает производитель устройства.

- Диапазон рабочих токов. Минимальный ток - величина тока, при которой начинается процесс стабилизации. Максимальный ток - значение, выше которого устройство разрушается.

- Максимальная мощность рассеивания. В маломощных элементах это паспортная величина. В паспортах мощных стабилитронов для расчета условий охлаждения производитель указывает: максимально допустимую температуру полупроводника и коэффициент теплового сопротивления корпуса.

Помимо параметров, указываемых в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими величинами, среди которых:

- Дифференциальное сопротивление. Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и по току нагрузки. Первый недостаток устраняется запитыванием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй - включением между стабилитроном и нагрузкой буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем.

- Температурный коэффициент напряжения. В соответствии со стандартом эта величина равна отношению относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению наружной температуры. В нетермостабилизированных стабилитронах при нагреве от +25°C до +125°C напряжение стабилизации сдвигается на 5-10% от первоначального значения.

- Дрейф и шум. Эти характеристики для обычных стабилитронов не определяются. Для прецизионных устройств они являются очень важными свойствами. В обычных (непрецизионных) стабилитронах шум создают: большое количество посторонних примесей и дефекты кристаллической решетки в области p-n перехода. Способы снижения шума (если в этом есть необходимость): защитная пассивация оксидом или стеклом (примеси направляются вглубь кристалла) или перемещением вглубь кристалла самого p-n-перехода. Второй способ является более радикальным. Он востребован в диодах с низким уровнем шума со скрытой структурой.

Способы включения - последовательное и параллельное

На детали импортного производства в сопроводительных документах ситуации, при которых возможно последовательное или параллельное соединение, не регламентируются. В документации на отечественные опорные диоды можно встретить два указания:

- В приборах маленькой и средней мощности можно последовательно или параллельно подсоединять любое количество односерийных стабилитронов.

- В приборах средней и значительной мощности можно последовательно соединять любое число стабилизирующих диодов единой серии. При параллельном соединении необходимо произвести расчеты. Общая мощность рассеивания всех параллельно подсоединенных стабилитронов не должна быть выше аналогичного показателя одной детали.

Допускается последовательное подключение опорных диодов разных серий в том случае, если рабочие токи созданной цепи не превышают паспортные токи стабилизации для каждой серии, установленной в схеме.

На практике для умножения напряжения стабилизации чаще всего применяют последовательное соединение двух-трех стабилитронов. К этой мере прибегают в том случае, если не удалось достать деталь на нужное напряжение или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжение отдельных элементов суммируется. В основном этот вид соединения используется при сборке высоковольтных стабилизаторов.

Параллельное соединение деталей служит для того, чтобы повышать ток и мощность. Однако на практике этот вид соединения применяется редко, поскольку различные экземпляры опорных диодов даже одного типа не имеют совершенно одинаковых напряжений стабилизации. Поэтому при параллельном соединении разряд возникнет только в детали с наименьшим напряжением стабилизации, а в остальных пробой не произойдет. Если пробой и возникает, то одни стабилитроны в такой цепи будут работать с недогрузкой, а другие с перегрузкой.

Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны соединяются последовательно и встречно. В первый полупериод синусоиды переменного тока один элемент работает как обычный диод, а второй выполняет функции стабилитрона. Во втором полупериоде элементы меняются функциями. Форма выходного напряжения отличается от входного. Ее конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет отсекаться, и верхушки синусоиды будут срезаны. Последовательное и встречное соединение стабилитронов может применяться в термостабилизированном стабилитроне.

Составные стабилитроны.

Составной стабилитрон - устройство, применяемой в ситуациях, когда необходимы токи и мощность большего значения, чем это допускают технические условия. В этом случае между стабилизирующим диодом и нагрузкой подсоединяют буферный усилитель постоянного тока. В схеме коллекторный переход транзистора включен параллельно стабилизирующему диоду, а эммиттерный переход - последовательно.

Схема обычного составного стабилитрона не предназначена для применения на прямом токе. Но добавление диодного моста превращает составной стабилитрон в систему двойного действия, которая может работать и при прямом, и при обратном токе. Такие стабилитроны еще называют двойными или двуханодными. Стабилитроны, которые могут работать с напряжением только одной полярности, называют несимметричными. А составные стабилитроны, дееспособные при любом направлении тока, называют симметричными.

Виды стабилитронов.

На современном рынке электроники имеется широкий ассортимент стабилитронов, адаптированных к определенным условиям применения.

- Прецизионные - эти устройства обеспечивают высокую стабильность напряжения на выходе. К ним предъявляются дополнительные требования к временной нестабильности напряжения и температурного коэффициента напряжения. К прецизионным относятся устройства;

- Термокомпенсированные. В схему термокомпенсированного стабилитрона входят последовательно соединенные: стабилитрон номинальным напряжением 5,6В (с плюсовым значением температурного коэффициента) и прямоосвещенный диод (с минусовым коэффициентом). При последовательном соединении этих элементов происходит взаимная компенсация температурных коэффициентов. Вместо диода в схеме может использоваться второй стабилитрон, включаемый последовательно и встречно;

- Со скрытой структурой. Ток пробоя в обычном стабилитроне сосредотачивается в приповерхностном кремниевом слое, где находится максимальное количество посторонних примесей и дефектов кристаллической решетки. Эти несовершенства конструкции провоцируют шум и нестабильную работу. В деталях со скрытой структурой ток пробоя «загоняют» внутрь кристалла путем формирования глубокого островка p-типа проводимости.

- Быстродействующие. Для них характерны: низкое значение барьерной емкости, всего десятки пикофарад, и краткий период переходного процесса (наносекунды). Такие особенности позволяют опорному диоду ограничивать и стабилизировать кратковременные импульсы напряжения.

- Стабилизирующие. Диоды могут быть рассчитаны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Высоковольтные стабилитроны устанавливаются на специальные охладители, способные обеспечить нужный теплообмен и уберечь элемент от перегрева и последующего разрушения.

- Регулируемые стабилитроны. При изготовлении стабилизированных блоков питания необходимый стабилитрон может отсутствовать. В этом случае собирают схему регулируемого стабилитрона.

Нужное напряжение стабилизирующего диода подбирают при помощи резистора R1. Для настройки схемы на место резистора R1 подключают переменный резистор номиналом 10 кОм. После получения нужного значения напряжения определяют полученное сопротивление и устанавливают на постоянное место резистор нужного номинала. Для этой схемы можно применить транзисторы КТ342А, КТ3102А.

Способы маркировки.

На корпусе детали имеется буквенная или буквенно-цифровая маркировка, которая характеризует электрические свойства и назначение устройства. Различают два типа маркировки. Детали в стеклянном корпусе маркируются привычным образом. На поверхности элемента пишут напряжение стабилизации с использованием буквы V, которая выполняет функцию десятичной запятой.

Еще один способ обозначения стабилизирующих диодов - цветовая маркировка. Часто применяется японский вариант, который представляет собой два или три цветных кольца. При наличии двух колец, каждое из них обозначает определенную цифру. Если второе кольцо нанесено в удвоенном варианте, то это означает, что между первой и второй цифрой надо поставить запятую.

Как отличить стабилитрон от обычного диода

Оба эти элемента имеют схожее обозначение на схеме. На практике отличить стабилитрон от обычного диода и даже узнать его номинал, если оно не более 35В, можно с помощью приставки к мультиметру.

Как правильно подобрать стабилитрон.

Стабилитроны относятся к стабилизаторам небольшой мощности. Поэтому их необходимо подбирать так, чтобы через них без перегрева мог проходить весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации.

Для правильного выбора стабилитрона для электрической схемы необходимо знать следующие параметры: минимальное и максимальное входное напряжение, напряжение на выходе, минимальный и максимальный ток нагрузки. Напряжение стабилизации стабилитрона равно выходному напряжению. А рассчитать максимальный ток, который может пройти через стабилитрон в конкретной схеме, и мощность рассеивания при максимальном токе, лучше всего с помощью онлайн-калькулятора.

Содержание драгоценных металлов в стабилитронах.

В стабилитронах, как и в других полупроводниках - обычных диодах, тиристорах, варикапах, из драгоценных металлов содержится, в основном, серебро, в некоторых - золото. Конкретное количество указывается в специальных таблицах. Содержание палладия и платины, даже если они и присутствуют в полупроводниках, обычно не указывается, поскольку их концентрация ничтожно мала.

Список использованной литературы

1. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высшая школа, 1998. С.175-185.

2. Пасынков В.В., Чиркин Д.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы М.: Высшая школа, 1981. С.166-248.

3. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для ВУЗов. М.: Радио и связь, 1983.

4. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. Радио, 1979.

5. Радкевич Я. М. Характеристики тетродов. Учебник для вузов. 791 с. М: Высшая школа. 2010 г.

6. В.М. Клевлеев, Ю.П. Попов, "Управление током", Москва, ИНФРА-М, 2004 г.

7. И.П. Кошевая, А.А. Капке "Полупроводниковые приборы, стандартизация и сертификация", Москва, ИД-Форум, ИНФРА-М, 2008 г.

8. С.А. Зайцев, А.Н. Толстов, А.Д. Куранов А.В. "Нормирование радиоэлектронной аппаратуры", Москва, Изд. Центр "Академия", 2004 г.

9. С.А. Варакута "Управление качеством микросхем", М.: ИНФРА-М, 2001 г.

Размещено на Allbest.ru