 |
Однополупериодный выпрямитель
|
|
|
|
Однополупериодный выпрямитель – это каскад, предназначенный для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Схема однополупериодного выпрямителя:
Принцип работы однополупериодного выпрямителя:
Со входа Uвх на трансформатор T поступает переменное напряжение. Трансформатор T преобразует его в переменное напряжение меньшего уровня.
Если конденсатор C отсутстствует:
При положительной полуволне диод VD открыт и хорошо пропускает ток. Напряжение на нём мало. Почти всё напряжение вторичной обмотки трансформатора прикладывается к резистору R, то есть и к выходу Uвых (так как выход Uвых параллелен резистору R). Поэтому выходное напряжение Uвых повторяет по форме входное Uвх.
При отрицательной полуволне диод VD закрыт и почти не пропускает ток. Напряжение на диоде велико. Почти всё напряжение вторичной обмотки трансформатора прикладывается к диоду VD, а на резисторе R, как и на выходе Uвых, напряжение близко к нулю.
При включении в цепь конденсатора C он начинает заряжаться и разряжаться, благодаря чему напряжение становится близко к постоянному.
Амплитудно-временные характеристики однополупериодного выпрямителя:
Стабилитрон
Принцип работы стабилитрона основан на лавинном пробое p-n перехода.
Стабилитроны обычно работают в обратном включении (поскольку лавинный пробой не возникает в прямом включении).
Подвидом стабилитрона является стабистор, который работает в прямом включении.
ВАХ стабилитрона:
Основные параметры стабилитрона:
|
|
|
- Uст – напряжение стабилизации – обратное напряжение, при котором наступает устойчивый лавинный пробой;
- Iстmin – минимальный ток стабилизации – минимальный обратный ток, при котором наступает устойчивый лавинный пробой;
- Iстmax – максимальный ток стабилизации – максимальный допустимый обратный ток, при котором не возникает опасности теплового пробоя.
- rдиф = DUст / (Iстmax – Iстmin) – дифференциальное сопротивление.
Стабилитрон предназначен для удерживания напряжения на одном уровне и используется в стабилизаторах напряжения.
Параметрический стабилизатор напряжения:
Принцип работы:
Uвх = UR0 + UVD; UVD = Uст = Uвых
При увеличении (уменьшении) входного напряжения Uвх, увеличивается (уменьшается) напряжение на резисторе R0, а напряжение на стабилитроне VD, равно как и на выходе, остаётся неизменным (при условии, что ток не выходит за пределы лавинного пробоя).
Варикап
Принцип работы варикапа основан на барьерной ёмкости p-n перехода.
Варикапы обычно работают в обратном включении (поскольку барьерная ёмкость возникает в основном в обратном включении).
Вольт-фарадная харатеристика варикапа:
Основные параметры варикапа:
- Cном при Uобр – номинальная ёмкость при заданном обратном напряжении;
- Cmax при Uобрmin – максимальная ёмкость при заданном минимальном обратном напряжении;
- Cmin при Uобрmax – минимальная ёмкость при заданном максимальном обратном напряжении;
- Kc = Cmax / Cmin – диапазон перекрытия емкостей.
Варикап используется в качестве элемента, ёмкость которого зависит от приложенного напряжения. Это свойство используется в колебательных контурах с регулируемой ёмкостью.
Колебательный контур с регулируемой ёмкостью:
|
|
|
Принцип работы:
Катушка L, конденсатор C и варикап VD образуют колебательный контур, который не пропускает со входа Uвх колебания резонансной частоты fрез:
fрез = 1 / (2pÖ(L×(C + CVD)))
Меняя напряжение источника питания Uпит или переменного резитора R2, можно регулировать ёмкость варикапа VD и, следовательно, резонансную частоту.
Туннельный диод
Принцип работы туннельного диода основан на туннельном пробое p-n перехода.
Туннельные диоды изготавливают из вырожденных полупроводников.
ВАХ туннельного диода:
Основные параметры туннельного диода:
- Iп – ток пика;
- Iв – ток впадины;
- Uп – напряжение пика;
- Uв – напряжение впадины;
- rдиф = (Uвп – Uп) / (Iвп – Iп) – дифференциальное сопротивление (отрицательное);
- Cд – ёмкость диода.
Принцип работы туннельного диода: в обратном включении из-за туннельного эффекта возникает туннельный пробой, поэтому ток велик. В прямом включении на участке между нулевым значением напряжения и пиком также возникает туннельный пробой. Между пиком и впадиной туннельный эффект уменьшается, поэтому ток падает. После впадины ОПЗ полностью исчезает, поэтому ток вновь становится велик.
В схемах туннельный диод обычно работает в прямом включении на участке отрицательного дифференциального сопротивления (от пика до впадины). Туннельный диод используется для восполнения потерь энергии в колебательных контурах (схема 1), а также в некоторых высокочастотных усилителях (схема 2).
Схема 1 Схема 2
Обращённый диод
Принцип работы обращённого диода основан на туннельном пробое p-n перехода.
Обращённые диоды изготавливают из полупроводников с высокой концентрацией примесей, но меньше, чем в вырожденных полупроводниках.
ВАХ обращённого диода:
Принцип работы обращённого диода:
В обратном включении из-за туннельного эффекта возникает туннельный пробой, поэтому ток велик.
|
|
|
В прямом включении туннельный эффект не возникает, но внутреннее электрическое поле очень велико. Поэтому ток через диод мал. Когда ОПЗ исчезает, ток резко увеличивается.
Обращённый диод используется на высоких и сверхвысоких частотах. При этом может использоваться как их односторонняя проводимость, так и нелинейность ВАХ.
Транзисторы
Транзистор – это электропреобразовательный прибор, в котором малые токи и электрические поля управляют большими токами.
|
|
|
