Устройство, принцип действия и характеристики тиристоров, варикапов

МИНИСТРЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕРЕДАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 «ЮЖНО – УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Филиал ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) в г.Златоусте

Кафедра «Электрооборудование и автоматизация производственных процессов»

 

Устройство, принцип действия и характеристики тиристоров, варикапов

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Общая электротехника и электроника»

ЗлМ-349.270102.2012.887.08 Р

Нормоконтроль:

Е.В. Шведова

_____________ 

«__»______2012 г.

Руководитель:

Е.В. Шведова

_____________

     «__»______2012 г.

Автор проекта:

                  студент группы ЗлМ-349

                 Пургина Е.А.

 _____________

      «__»______2012 г.

     Проект защищен 

                   с оценкой

   _____________

        «__»______2012 г.

Златоуст

2012
АННОТАЦИЯ

 

                      Пургина Е.А. Устройство, принцип действия и

характеристики тиристоров, варикапов.

                    —Филиал ГОУ ВПО ЮУрГУ в г.Златоусте.

           Машиностроительный факультет. 2012,    с.

                                                Библиографический список —  5 наименований.

В данном реферате описаны характеристики, устройство и принцип действия тиристоров, варикапов.

	Филиал ГОУ ВПО ЮУрГУ в г.Златоусте

СОДЕРЖАНИЕ

 ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….4 

1.ТИРИСТОРЫ…………………………………………………………………5   

1.1. Устройство тиристора………………………………………………………

1.2. Принцип действия тиристора………….…………………………………..

1.3. Характеристики тиристоров ……………………………………………….                                                             
                                  

2. ВАРИКАПЫ…………………………………………………………………...

2.1. Устройство варикапов……………………………………………………....

2.2. Принцип действия варикапов………………………………………………

2.3. Характеристики варикапов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие полупроводниковой электроники идет в двух основных направлениях: улучшение параметров полупроводниковых приборов, использование их в новых режимах. Сегодня полупроводниковые диоды применяют в большом количестве областей.

Полупроводниковый диод стали широко использовать и как управляемую емкость (варикап). Как известно, в качестве управляемой емкости можно использовать реактивные лампы. Однако варикапы могут работать на более высоких частотах, чем реактивные лампы, варикапы долговечнее и надежнее реактивных ламп, потребляют меньше энергии схемы с варикапами проще. Варикапы успешно соперничают с варикондами, так как они имеют ряд серьезных недостатков: сравнительно низкую добротность, сильную зависимость емкости от температуры, нестабильность во времени.

Варикапы применяются для параметрического усиления слабых сигналов, для электронной настройки контуров и фильтров, в счетных устройствах и во многих других схемах. Также существуют фотоварикапы, которые используются для параметрического усиления слабых фототоков.

 Об основных параметрах, принципе действия и области применения варикапов в данном реферате. Также приведены теоретическое и практическое описания принципа действия тиристоров и схемы этих устройств.

1.     ТИРИСТОРЫ

Тиристор - полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости.

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ)          (Рис. 1). Она имеет несколько участков:

·                    Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.

·                    В точке 1 происходит включение тиристора.

·                    Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

·                    Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).

·                    В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток I_h.

·                    Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.

·                    Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора).

Рис. 1 – Вольт-амперная характеристика тиристора

1.1.         Устройство тиристора

Основная схема структуры тиристора показана на рис. 2. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором. В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду.

Рис. 1 -Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n-структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как их ВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком. Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Рис. 2 – Обозначение тиристора на схемах

Рис. 3 -  Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора.

1.2.         Принцип действия тиристоров

При включении динистора по схеме, приведенной на рис. 4, коллекторный p-n-переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малый ток (участок 1 на рис. 5).

Рис. 4 – Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора)

Рис. 5 – Вольтамперная характеристика динистора

Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения U_вкл.

При напряжении U_вкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода.

Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 5). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области - избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.

После перехода коллекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока, как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение U_вкл при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (U_упр). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным. На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именно элемент. Если к тиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности, то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

1.3.        Параметры тиристоров

1. Напряжение включения (U_вкл) – это такое напряжение, при котором тиристор переходит в открытое состояние.

2. Повторяющееся импульсное обратное напряжение (U_o6p.max ) - это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Для большинства тиристоров U_вкл = U_o6p.max.

3. Максимально допустимый прямой, средний за период ток.

4. Прямое падение напряжения на открытом тиристоре (U_np = 0,5/1В).

5. Обратный максимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновных носителей при приложении напряжения обратной полярности.

6. Ток удержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.

7. Время отключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.

8. Предельная скорость нарастания анодного тока. Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-n переходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будет происходить местный перегрев и тепловой пробой .

9.   Предельная скорость нарастания анодного напряжения. Если предельная скорость нарастания анодного напряжения будет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться от электромагнитной помехи.

10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, которое необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

2.          ВАРИКАПЫ

2.1.  Понятие о варикапе

     Варикапом называется полупроводниковый нелинейный управляемый конденсатор, сконструированный таким об­разом, чтобы потери в диапазоне рабочих частот были минимальными.

2.2. Принцип действия варикапов

Изменяя напряжение на варикапе, подключенном к коле­бательному контуру, можно обеспечить дистанционное и безинерционное управление резонансной частотой контура. Нелинейность емкости p-n перехода позволила создать новые типы радиотехнических устройств - параметрические уси­лители, схемы умножения и деления частоты и др. Основные области применения барьерной емкости р-n перехода следующие:

— усиление и генерация СВЧ сигналов (так называемые параметрические диоды);

— умножение частоты в широком диапазоне частот, включая СВЧ (умножительные диоды, работающие иногда и в области диффузионной емкости);

— электронная перестройка частоты колебательных контуров в диапазонах KB, УКВ, ДЦВ (собственно вари­капы);

— в системах автоматики (варикапы с большими вели­чинами номинальной емкости, не менее 1000 пФ).

Рассмотрим принцип действия варикапов. Величина объемного заряда Q₀ зависит от приложенной к переходу разности потенциалов U. Это свидетельствует о том, что переход имеет некоторую емкость.

Во всех перечисленных работах рассматривается одномерная модель  p-n перехода, и зависимость С = f (U) в общем виде получается путем решения уравнения Пуассона:

                                             ,                                      (1)

где ρ плотность объемного заряда, которую можно запи­сать следующим образом:

                                           .                                (2)

После ряда упрощений и решения уравнения Пуассона получается выражение для барьерной емкости p-n перехода:

                                                        C=εε₀S4πd,                                              (3)

где S-площадь p-n перехода, d-ширина области объемного заряда (ширина p-n перехода).

Таким образом, емкость p-n перехода равна емкости плоского конденсатора с площадью пластин, равной площади p-n перехода, и с расстоянием между пластинами равной ширине области объемного заряда.

Для сплавных p-n переходов (т. е при ступенчатом изменении примесей)

                                                                              (4)

                                                                                             (5)

Для диффузионных переходов (т. е в случае линейного распределения концентрации примесей) с градиентом примесей а:

                                                                                            (6)

Для большинства реальных p-n переходов справедливо соотношение

                                                     ,                                 (7)

где А - постоянный для этого случая коэффициент, а n лежит в пределах

Концентрации примесей в частях полупроводника, содер­жащего                p-n переход, как правило, резко отличаются: Если исходный материал имеет электронную проводимость, то концентрация акцепторов в области p на несколько поряд­ков больше концентраций доноров в n-области. В этом слу­чае можно считать, что объемный заряд проникает лишь в n-область.

2.3.        Малосигнальная эквивалентная схема варикапа

Знание емкости p-n перехода не может дать полного представления о работе диода в качестве управляемой ем­кости. Поведение варикапа будет определяться параметрами эквивалентной схемы, а поэтому необходимо знать значения параметров, которые они могут принимать в различных условиях.

Полная эквивалентная схема варикапа, изображенная на рис.                                6- а, применима от низких до сверхвысоких частот (2, 11, 12, 13).  Собственно p-n переход заменен RC-цепочкой, характеризующей работу варикапа на низких частотах. На высоких частотах решающее значение приобретает сопро­тивление , включенное последовательно с RC-цепочкой;  представляет собой емкость корпуса. Для известных типов варикапов величина емкости  не превышает 1-1,5 пФ. 

Рис. 6 – Эквивалентные схемы варикапа: а – полная; б – упрощенная; в – на низких частотах; г – на высоких частотах

 

Индуктивность выводов Ls составляет величину в несколько миллимикрогенри, и, как уже указывалось, в диапазоне рабочих частот ее можно не учитывать. Пренеб­регая малыми величинами , можно изобразить эквивалентную схему варикапа, как показано на рис.6 - б.

Последовательное сопротивление  практически опре­деляет добротность варикапа в диапазоне рабочих частот и характеризует температурные свойства добротности. Оно представляет собой омическое сопротивление вари­капа и состоит из распределенного сопротивления базы и сопротивления омического контакта. Сопротивление базы зависит от удельного сопротивления исходного материала  (кремния) и геометрических размеров базы:

                                                      ,                                              (8)

где w — толщина базы.

Рис. 7 – Зависимость сопротивления контакта от удельного сопротивления кремния

Формула (8) справедлива в тех случаях, когда р-n переход расположен по всей пластине кремния или диаметр перехода превышает расстояние между переходом и омическим контактом. Из формулы (8) видно, что для уменьше­ния сопротивления базы необходимо уменьшать удельное

сопротивление материала и толщину базы. Сопротивление омического контакта также становится меньше при снижении величины удельного сопротивления материала и полупро­водника. Однако минимально допустимую вели­чину удельного сопротивления материала необходимо выби­рать с учетом требований, предъявляемых к величине рабочего напряжения и к пределам изменения емкости.

Дифференциальное сопротивление, шунтирующее емкость p-n перехода, определяется физическими процессами в переходе, его вольтамперной характеристикой. Практически величина дифференциального сопротивления определяется величиной токов утечки, возникающих вследствие загрязнения поверхности p-n перехода. Поэтому величина дифференциального сопротивления оказывается ниже расчетной, однако не ниже мегома.

2.4. Фотоварикапы

При определенных условиях емкость p-n перехода может изменяться под действием светового потока. Для этой цели могут быть использованы полупроводниковые фотодиоды. Напомним принцип действия полупроводникового фотодиода. В полупроводниковом фотодиоде p-n

переход расположен близко к поверхности полупроводника (рис. 8, а). Свет, падающий на полупроводник, создает вблизи поверхности нары электрон -дырка. Большинство этих пар доходит до p-n перехода. Электрическое поле p-n перехода разделяет эти пары: электроны переходят в область n, а дырки - в область р. Благодаря этому при разомкнутых выводах в области n возникает отрицательный заряд, а в области p - положительный. Таким образом, при освещении между областями p и n возникает фото-э.д.с. Е_ф. Очевидно, что при этом емкость p-n перехода изменится на такую же вели-

чину, как и при действии внешнего напряжения, равного по величине фото- э.д.с. Если замкнуть накоротко или через сопротивление нагрузки выводы от областей p и n, то во внешней цепи пойдет фототок I_ф. Описанный режим работы фотодиода без внешнего напряжения, приложенного к фотодиоду, называется вентильным режимом.

Рис. 8 – Принцип действия фотоварикапа: а – вентильный режим (холостой ход); б – фотодиодный режим

Режим работы с подачей запирающего внешнего напряжения называется фотодиодным режимом. Если фотодиод не освещен, то через него идет малый обратный ток I_т. Этот ток называется темновым. При повышении температуры темновой ток резко возрастает (так же, как и в обычном полупроводниковом диоде). Изменение темнового тока приводит к изменению падения напряжения на сопротивлении нагрузки R_н (рис.8, б), а следовательно, и к изменению емкости фотоварикапа. Поэтому использовать фотоварикапы в фотодиодном режиме целесообразно лишь тогда, когда фототок значительно превышает темновой ток.

2.5.         Основные параметры варикапа

• Общая ёмкость — ёмкость, измеренная между выводами варикапа при заданном обратном напряжении.
• Коэффициент перекрытия по ёмкости — отношение ёмкостей при двух заданных значениях обратного напряжения на варикапе.
• Добротность — отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при заданном значении ёмкости или обратного напряжения.
• Постоянный обратный ток — постоянный ток, протекающий через варикап при заданном обратном напряжении.
• Максимально допустимое постоянное обратное напряжение.
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

2.6.Рабочий интервал напряжений варикапов

Когда обратное напряжение достигает некоторого критического значения, обратный ток резко возрастает. Это значение напряжения называется пробивным. Максимальное напряжение на варикапе U_max, очевидно, должно быть меньше пробивного напряжения  U_пр (значения U_max или U_пр обычно приводятся в паспорте диода). С другой стороны, рабочий интервал напряжений ограничен напряжением, близким к нулю, при котором емкость шунтируется сопротивлением отпертого диода и ее добротность резко уменьшается. Для германиевых варикапов обратное напряжение должно быть не менее 0,2-0,3 В. Кремниевые варикапы могут иметь высокую добротность и при малых прямых напряжениях (порядка 0,1 В).

Глубину изменения емкости варикапов в рабочем интервале напряжений удобно характеризовать коэффициентом перекрытия, который равен отношению максимального значения барьерной емкости к ее минимальному значению.

Формула для коэффициента перекрытия:

                       К_п =  .                            (11)

Во многих случаях важно знать относительное изменение емкости при изменении напряжения. Этот параметр называется коэффициентом нелинейности  К_н.

2.7.        Рабочий диапазон частот

Барьерная емкость не зависит от частоты во всем радиотехническом диапазоне (вплоть до миллиметровых волн). Однако во всяком полупроводниковом диоде, помимо емкости, имеется сопротивление утечки R_ш p-n перехода и последовательное сопротивление R_п, складывающееся из сопротивления материала полупроводника и сопротивления контактов. Значение барьерной емкости для различных типов варикапов лежит в пределах от десятых долей пикофарады (для диапазона сверхвысоких частот) до десятых долей микрофарады (для диапазона низких частот). Значение сопротивления R_ш запертого p-n перехода обычно лежит в пределах от нескольких сотен килоом до нескольких десятков мегом. Значение последовательного сопротивления R_п обычно лежит в пределах от нескольких десятых долей ома до нескольких ом. Для работы в диапазоне звуковых частот нужны диоды с высоким сопротивлением утечки p-n перехода, т. е. с малыми обратными токами. Известно, что у кремниевых диодов обратные токи значительно меньше, чем у германиевых (при одинаковой площади p-n перехода). Поэтому в качестве низкочастотных варикапов используются кремниевые диоды большой площади. У этих

варикапов площадь p-n перехода примерно от 1 до 10 см².

При создании варикапов для диапазона сверхвысоких частот принимаются специальные меры по уменьшению последовательного сопротивления диода. У современных сверхвысокочастотных варикапов верхняя граничная частота лежит в диапазоне сантиметровых или миллиметровых волн.

2.8.        Применение варикапов

1. Электронная настройка колебательного контура

Обычно колебательные контуры радиоприемников и радиопередатчиков настраиваются при помощи воздушных конденсаторов переменной емкости. При необходимости применять электронную настройку до сих пор использовались дроссели с переменной индуктивностью, вариконды и реактивные лампы. Однако громоздкость дросселей, низкая добротность варикондов и большое потребление энергии реактивными лампами препятствовали широкому внедрению электронной настройки. Использование варикапов в этой области открывает возможность электронной настройки колебательного контура простыми и удобными техническими средствами. На рис. 5 – а) приведена схема включения варикапа в колебательный контур. Контур образован индуктивностью L и емкостью варикапа С_в. Разделительный конденсатор С_р служит для того, чтобы индуктивность L не закорачивала варикап по постоянному току. Емкость конденсатора С_р должна быть в несколько десятков или сотен раз больше емкости варикапа. В качестве варикапов в колебательных контурах радиоприемников могут быть использованы, например, кремниевые стабилитроны Д808 - Д817.

Рис. 5 – Принципиальная схема электронной настройки колебательного контура

Включение варикапов по схеме, показанной на рис. 5 – б), позволяет значительно уменьшить расстройку контура при действии переменного напряжения. В этой схеме варикапы включены по высокой частоте последовательно и, что самое главное, встречно. Благодаря встречному включению при любом изменении напряжения на контуре напряжение на одном из варикапов увеличивается, а на другом уменьшается.

Варикапы применяются также для автоматической электронной настройки контуров, например, для автоматической подстройки частоты (АПЧ) гетеродина приемника частотно-модулированных сигналов в диапазоне ультракоротких волн.

2. Преобразователь постоянного напряжения в переменное

Малые переменные напряжения легче усиливать, чем малые постоянные. Поэтому преобразование малых постоянных напряжений в

переменные широко применяется в усилительной технике. Устройство для преобразования постоянного напряжения в переменное с использованием варикапов не требует механических или иных преобразователей и транзисторов. В основе преобразователя на варикапах лежит мостовая схема (Рис.6). Аналогичные схемы используются также для параметрических усилителей, усилителей фототоков, стабилизаторов напряжения и различных измерительных устройств. Мостовая схема не только преобразует постоянное входное напряжение в переменное, но и усиливает входной сигнал по мощности. Достоинством описываемой схемы (помимо высокого входного сопротивления) является отсутствие механических прерывателей или транзисторов. Недостатком схемы является температурный уход нуля, т. е. возникновение напряжения разбаланса при изменении температуры (и при отсутствии входного сигнала).

Рис. 6 – Преобразователь постоянного напряжения в переменное

3. Параметрический усилитель низкой частоты

В настоящее время параметрические усилители широко используются для усиления слабых сигналов. Важным преимуществом параметрических усилителей является малый уровень собственных шумов. Варикапы C_В1 и С_В2 с подстроечными конденсаторами C₁ и С₂ включены в плечи резонансной мостовой схемы, настроенной на частоту раскачки f_р, которая выбирается много выше усиливаемой низкой частоты. Варикапы включены таким образом, что при действии входного напряжения низкой частоты U_BX емкость одного из них увеличивается, а емкость другого уменьшается. Батареи постоянного смещения Б₁ и Б₂ заблокированы для частоты раскачки емкостями С_бл1 и С_бл2. Блокировочная емкость С_бл3 служит для заземления катушки индуктивности L для частоты раскачки. Для источника входного сигнала низкой частоты эта емкость является высоким сопротивлением. При отсутствии входного сигнала мост немного разбалансирован, т. е. в точке А имеется напряжение частоты раскачки. При действии входного сигнала происходит изменение емкости варикапов и, следовательно, большая или меньшая разбалансировка моста. В результате этого выходное напряжение моста модулируется с частотой сигнала. Затем это модулированное напряжение усиливается усилителем У и детектируется детектором Д. Напряжение низкой частоты на выходе детектора пропорционально входному сигналу. Поскольку напряжение разбаланса на выходе детектора отфильтровывается и не попадает в нагрузку, то величина разбаланса моста не критична. В описываемой схеме может быть достигнут меньший уровень собственных шумов, чем в ламповых или транзисторных усилителях низкой частоты.

Рис. 7 – Параметрический усилитель низкой частоты

4. Параметрический усилитель фототоков

Усиление фототоков с использованием фотоварикапов состоит в том, что фотоварикап включается в одно из плеч моста параметрического усилителя. Изменение светового потока, падающего на фотоварикап, приводит к изменению напряжения на p-n переходе и к изменению емкости p-n перехода, что в свою очередь приводит к появлению сигнала на выходе параметрического усилителя.

Рис. 8 - Параметрический усилитель фототоков

5.  

5.Стабилизация малых постоянных напряжений

Зависимость емкости варикапа от постоянного напряжения может быть использована для стабилизации постоянных напряжений. Напряжение стабилизации стабилитронов, выпускаемых промышленностью, лежит в пределах 5,6—40 В (стабилитроны 2С156А, Д817). При меньших напряжениях целесообразно использовать варикапы, тем более что при уменьшении постоянного напряжения коэффициент нелинейности варикапа увеличивается. Схема стабилизации постоянного напряжения; использующая варикапы, приведена на рис. 9.

Рис. 9 – Схема для стабилизации малых постоянных напряжений

Напряжение источника питания U приложено к транзистору Т, в коллекторной цепи которого включено сопротивление нагрузки R_H. Напряжение на нагрузке U_H определяется током коллектора транзистора, протекающим через сопротивление нагрузки. Напряжение U_Н приложено в запорном направлении к варикапу, который включен в одно из плеч мостовой схемы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение тиристоров в таких устройствах, как регуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора. А также делают эти устройства более надежными, компактными и экономичными в использовании. Снижается и себестоимость регулятора мощности, в результате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.

Среди полупроводниковых приборов варикап занимает особое место. Несмотря на свою молодость, он уверенно входит в радиоэлектронику. Применение варикапов далеко не исчерпывается примерами из данного реферата.  Варикапы используются также для частотной модуляции ДС и LC автогенераторов, для электронной перестройки фильтров, в схемах автоматического поиска радиоприемником передающей станции, в триггерных схемах, в схемах регулируемой задержки и др. Во многих вычислительных машинах используются параметроны — генераторы параметрических колебаний на варикапах. В ближайшие годы получат широкое применение фотоварикапы, так как они позволяют сочетать в одном полупроводниковом приборе преобразование светового сигнала в электрический и параметрическое усиление электрического сигнала, в частности, перспективным является использование фотоварикапов в схемах автоматики, управляемых световыми сигналами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.     Касаткин А.С., Немцов М.В.Электротехника: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 440 с., ил.

2.     Интернет-ресурс www.ph4s.ru/book_elektroteh.html 2011.

3.     Чернышова Т.И., Чернышов Н.Г. Электронные компоненты РЭС. Лаб. практикум (ТГТУ). 2005.28 с.

4.     Интернет-ресурс RadioStorage.net.

5.     Интернет-ресурс wikipedia.org