Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998), страница 6

~ ~г'г ~2.12) где Х„„я и У,..я -- средние значения прямого тока н прямого напряжения на диоде. Аналогичпо можно рассчитать потери могдпости при обратном токе: г мр — ~ ьр Кар. И, наконец, потери на этапе обратного восстановления определягогся по формуле где / — - частота переменного напряжения. Лсквья 3. Специальныс типы полупроводниковых лиолов После расче1а мощности потерь в диоде следует определить температуру корпуса виола по формуле (2.15) гле Т„„...,. =150"С - максимально лопустимая температура кристалла диода, л„, †. гешювое сопрозивление переход-корпус диода 1приволится в справочных данных на виол), Т„...„- - максимально лопусгимая температура корпуса лиона Диоды г барьерам Шотки Для выпрямленна малых пш:ряжений высокой частоты л:иргко используются лионы с барьером Шотки 1ДШ). В этих лионах вместо р-гьг|ерехола использ)сгся контакт мета~~ическ~й лове)зхиости с полупроводником.

В месте контакта возникают обелпецпые носигелями заряда слои полупроволпика, которые пазывшогся запорпыми. Диоды с барьером Шотки отличаются от диодов с р-вчзерехолом по следующим параметрам более низкое прямее падение напряжения; имеют более низкое обратное напряжение; ° более высокий ток утечки: почти полностью отсутствует заряд образного воссзановлепия. Две основные характеристики лела1от зти диоды незаменимыми при проекзировании пгвковольпзых высокочасзотпых выпрямигелеи: малое прямое падение :".

':. вацряжепия и малое время восстановления обратног.о напряжения. Кроме того. . отсутс1 вис неосповных носителей, требующих время на обратное восстановление, озна юе1 физическое отсугс1вие по|ерь на переключение самого виола В лиолах с барьером Шотки прямое падение напряжения является функцией обратно~о напряжения. Максимальное напряжение современных диодов Шотки гоставляег около 150В. При этом напряжении прямое напряжение ДШ меньше прямого напряжения лиолов с р-л-перехолом па 0,2..0,3В Преимугцесгва диода Шпики становятся особешю заметными при выпрямлении малых напряжений. Например, 45-вольтпый диод Шозки имеет прямое напряжение 0,4...0,бВ, а при том же токе диод с л-л-перекопом имеет падение напряжения 0,5 ..1.0В.

При понижении обратного напряжения ло 15В прямое напряжение уменьшается ло 0,3.. 0.4В. В среднем применение диодов Шогки в выпрямителе ~юзволяет уменьши1ь потери примерно на 10.. 15'4. Максимальная рабочая частота ДШ превгяшает 200кГц при гоке ло ЗОЛ Лекция 3. Специальные типы полупроводниковых диодоа Разновидности полупроводниковых лионов. К специальным полулроволпиковым диодам относятся приборы, в которых используются особые свойства р-в переходов: управляемая полупроволпиковая емкость .. варикапы и варакзоры, миеровский и лавииный прибой сзабилизропы, туш.ельцыи эффек~ .

тунпельвые и обращенные диоды, фотоэффект фотодиолы„. фотонная рекомбинации Раздел й Элементы алек иной техники носителей зарядов — светодиоды; многослойные диоды — динисторы. Кроме того, к диодам относят некоторые типы приборов с тремя выводами, такие, как тнрнсторы и двухбазовые диоды. Варикапы -- зто полупроводниковые диоды„в которых используется барьерная емкость р-и-перехода. Эта емкость зависит от приложенного к диоду обратного напряжения и с увеличением его уменьшается. Добротность барьерной емкогли варикапа может быть достаточно высокой, так как она шунтируется достаточно высоким сопротивлением диода прн обратном смещении. Схематическое изображение варикапа приведено на рис. 3.1 а, а его вольтфарадная характеристика — на рис. 3.1 б.

Условное обозначение варикапа содержит из пять элементов. Первый элемент обозначает материал, из которого изготовлен варнкап (К -- кремний). Второй элемент обозначает принадлежность диода к подклассу варикапов ( — варикап). Третий элемент — цифра, определяющая назначение варнкапа (1 — для подстроечных варикапов, 2 — — щ1я умцожительных варикапов). Четвертый элемент — это порядковый номер разработки.

И наконец, пятый элемент — соответствует разбраковке по параметрам. Так, например, на рнс. 3,1 6 приведена характеристика варикапа КВ117А. Теоретическое значение емкости варикапа можно определить по формуле (3.1) где С, — начальная емкость варикапа прн Ц,жб, Ц, — напряжение на варнкапе, ))з — контакная разность потенциалов. Основными параметрами варикапа являются: его начальная емкость С„ добротность Д,з коэффициент перекрытия по емкости Кс. Добротность варикапа определяется отношением реактивной мощности варикапа Д к мощности Р: (2 а) б) ()ееа, В О 5 1б 15 тй Рис.

3.1. Схематике'.жое изображение варикапа (а) и зависимость емкости варпкапа от обратного низряження (б) е В дальнейглем все диоды (т, е, двухззектродные приборы с пр-переходом) обознанаы ся )')З нлн з), как на рис. 3.1. ЗО зтеггз;ия 3. Специальные типы полуп оводннковых диодов Коэффициент перекрытия по емкости опрелелястся как отношение макси,', мальной емкости С в„варикапа к его минимшгьной емкости Св„ 13.31 Кроме земно, часто указывают температурный козгрфициснт емкости варика па гас--узС17з7 и предельную часго ту увям, при которой добротность варикапа снижаегся до Д=1.

Добротность варикапа увеличивается с увеличением обратного напряжения и с уменьшением рабочей частоты Графики зависимости добротностт1 варвкапа КВ!17А от частоты и обратного напряжении приведены на рис, 3,2 Эквивалентная схема варикапа приведена на рис. 3.3, где Св -- барьерная ';",' ="'емкость, Вм =- сопротивление перехода и шунтирующих ег о утечек, обусловленных б1 ( 0в КВ117А ) 0я 10з 'я КВ117А и,-м В 10Я О зО М 20 25 Рис 2.2 Графики мвиеимоеги лоброгиоом еалгиквла КВ$~2Д гг *заоготы бй от обрмиогг: иаиряаеиия (ГЧ ~ого 11,в С у, МГц 10г 10г 10' 1Ов !Ог !О 10з ",у Рае.ЗЛ.

Вявиваяезгммя екема залгезиеяия вврикагзв М) и завиеимоогя аобротиоеги от ~аетоты ~б1 Ратдет Е Элементы злектронной техники конструкцией варлкапа, Як — сопротивление материала полупроводника, р-л-области и контакта. Полное сопротивление варикапа определяется вы- ражением л„. иекль уХ'в тт»+!" 1 'с„л,.)' 11вйот;л„,)т' !3.4) Добротность варикапа в области низких часто.

в соответс|вин с !3.4) можно определить по формуле Д„„к гоСо Я,„,, (3. 5) из которой следует, что она растет с ростом частоты. На высоких частотах при выполнении условия гоС Л„„,»1 сопротивлением й,, мокло пренебречь н тогда добротность варнкапа зависит от частоты по формуле т е. тлцт уменьшается с ростом частоты. Отсюда следует, что добротность варнкапа имеет максимум, кторый соответствует частоте 1,г '! щм — С,. ) Лкп„' !3 У) прн этом максимальную добро.пюгтгь можно найти по формуле Глк, 0 .«.

= р ), л,', Ркс 34 Сксмв рсзокымкмо коктурк с сксюроккы осрсстрсйкой крк комо~як ввркккков На рис. 3.3 б приведены зависимости добротности Д от частоты для варнкапов, изготовленных нз кремния н арсенггла галлия Из графиков видно, гто для варикапов из арсепида галлия оптимальная частгп а составляет --1 кГц, в то время: как для кремниевых варнкапов она почти лонги~ ает 1 МГгь Варикапы находят применение в разгичных электронных схемах: модуляторах, пересл.раиваемых резонансных кон зурах, генераторах с злект ровной настройкой, параметрических усилителях и генераторах н др. На рис. 3.4 показана схема резонансного контура с злектронной перестройкой прн помощи пощоянного напряжения !/к.

НапряжеЕ„.. нне перестройки подается к Ар Ек среднюго точку двух '. встречно последовательна ' к Ят включенных варикапов Рг)1 и Из2 через догюцни. тельный резнст.ор Вс Такое ' включение варнкапов гюзволяет увелитппь крутиз-: ну перестройки и устраг~ясг ' Лаллил 3.

Специальные типы поит проводииковых диодов .'=:::!4ес1бхо1втмость применения разделительного коцденсатора. специально для таких ,е:,'хен промышленностью выпускаются сдвоенные варикапы типов КВС111 или ,;; 3190 20 ". "':::,Олабилист1ролсы это полупроводниковые .1иодь1, работаклцие в режиме па';'ви1111ого пробоя. При обратном смещении полупроводникового диода возникаег ~',-'электр14чсокнй ЛаВИННЫй ПРобой р-л-перехода.

При этом в широком диапазоне ':;:;:„Шненепия тока через диод напряжение на нем меняется очень незначительно. Для 1'::;,",веграличепия тока через стабилитрон последовательно с пим включаю~ сопро,;";-*1йвеэение. Если в режиме пробоя мощность, расходуемая в нем, не превышает .1~'::,щ11я1е11ы1о допустимую. то в таком режиме стабштитрон может работать неогра. '...:411р1енно долго.

На рис. 3.5 а показано схематическое изображение стабилитронов, 'т:.Э111а РЛС. 3.5 б ПРИВЕДЕНЫ НХ ВОЛЬТ-аМПЕРНЫЕ ХаРаКтЕРИСтИКИ .1".5 Напряжение стабилизации стабилитропов зависит от температуры. На 1,",~жсс3.56 штриховой линией показано перемещение вольт-амперных характерис:" 'т11к прн увеличении температуры. Очевидно, что повышение температуры увели';~ту131вает напряжение лавинного пробоя при У„,>5В и уменьшает его при ~У„,<5В, ;:"';-:~о1аче говоря, стабилитроны с напряжением стабилизации больше 5 В имеют пот~доаятелыеый температурный коэффициент напряжения (ТКН), а при б)ыс5 В ='~фрипателы1ый. При Уе, =6... 5 В ТКН близок к нулю.