Устройство и принцип действия стабилитрона и варикапа.

 

Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения и работающий в режиме электрического пробоя.

Стабилитрон обеспечивает на нагрузке R_н заданное напряжение U_н = U_ст при возможных изменениях напряжения источника Е или же изменениях сопротивления нагрузки R_н.

1. Пусть Е ­, а R_н = пост.

Без стабилитрона общий ток в цепи I увеличился бы на DI, а значит и U_н увеличилось бы на DU_н = DI× R_н.

При наличии стабилитрона приращение тока DI («лишний ток») протекает через диод, при этом ток стабилитрона (I_ст увеличивается до величины I_макс, а напряжение U_ст на нем (а значит и напряжение на R_н) остается практически прежним, то есть: U_н = U_ст = const (DU_ст = 0,1…0,2 В - очень мало).

2. Пусть R_н ¯ , а Е = пост.

Без стабилитрона: ¯R_н ® ­I_н ® ­I (так как I = I_н) на ограничительном резисторе R_огр на величину DI ® ­ U_{R огр} ® ¯ U_н (т.к. U_н = Е - U_{R огр}).

При наличии стабилитрона - приращение DI компенсируется частью тока, текущего через диод, при этом ток стабилитрона I_ст становится равным I_мин , а напряжение на стабилитроне опять остается практически постоянным, а значит U_н = U_ст » пост.

Таким образом, при изменении тока через стабилитрон в широких преде-

лах (DI_cт), напряжение на нем остается практически постоянным и равным U_ст .

(Для различных типов стабилитронов: U_ст = 3,3…400 В).

 

Варикап – это полупроводниковый диод, предназначенный для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Принцип действия варикапы основан на свойстве барьерной емкости С_бар изменять свое значение в зависимости от величины приложенного напряжения.

Вольт-фарадная характеристика (ВФХ) варикапа – это зависимость емкости варикапа от величины приложенного к нему обратного напряжения:

С_в = f (U_обр)

ВФХ варикапаУсловное графическое обозначение

Основные параметры

С_В - емкость варикапа при заданном напряжении U = U_зад;

С₀ - максимальная емкость варикапа при U = 0 (С₀ = 10…500 пФ);

С_мин – минимальная емкость варикапа при напряжении U = U_прб ;

к_с = С₀ / С_мин – коэффициент перекрытия по емкости (к_с = 2…5).

Варикапы применяются в ВЧ колебательных контурах, в схемах автоматической подстройки частоты (АПЧ), в схемах умножителей частоты и др.

Схема колебательного контура с варикапом

бательного контура с помощью варикапа в резонанс (так как соединение конденсаторов – последовательное).