Александр Кульский - КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

«Н»:Чудеса, да и только! Это что же выходит? При одном и том же напряжении ток может изменяться вдвое?

«А»:Ну почему вдвое? А в пять, в десять раз при том же напряжении не хочешь?

«Н»:Минуточку, а как же тогда быть с законом Ома?…

«С»:Твой вопрос, Незнайкин, не застал меня врасплох! Но прошу внимательно взглянуть на рис. 11.3, б …

«А»:На обратной ветви я вижу ДВЕ кривые!

«С»:Да. И они соответствуют двум различным видам (механизмам) ПРОБОЯ р-n -перехода. Первый — это так называемый ЛАВИННЫЙ пробой (кривая 1 ). Второй — ТЕПЛОВОЙ пробой. Сразу оговорю, что если судьба какого-либо диода пошла по кривой 2 , то единственное, что здесь можно сделать — это как можно быстрее выпаять его из схемы и сдать на металлолом! Поскольку это означает тепловое разрушение кристалла и, естественно, расплавление р — n -перехода!

«А»:А если карты выпадут так, что ВАХ пойдет по кривой 1 ?

«С»:Тогда все не так страшно! Как вообще проявляет себя пробой р-n -перехода? Он проявляется, прежде всего, в резком увеличении тока, протекающего в обратном направлении. Это бывает при достижении определенного КРИТИЧЕСКОГО значения ОБРАТНОГО напряжения. Если подходить очень строго, то существуют три вида пробоя перехода: лавинный, туннельный и тепловой. Просто в силу ряда причин практического характера мы оставляем пока без рассмотрения туннельный пробой…

«Н»:Ну, а лавинный и тепловой?

«С»:А вот о них поговорим обязательно! В основе механизма лавинного пробоя лежит явление лавинного размножения подвижных носителей электрического заряда в сильном электрическом поле р-n -перехода! То есть электрон и дырка, ускоренные электрическим полем, могут разорвать одну из ковалентных связей нейтрального атома полупроводника, в результате чего образуется новая электронно-дырочная пара. Которая тоже ускоряется под воздействием электрического поля. В результате этой УДАРНОЙ ионизации развивается ЛАВИНА подвижных носителей заряда, что приводит к резкому увеличению обратного тока.

«А»:Но ведь ток во внешней цепи регулируют резистором?

«С»:Да, вот именно! В отличие от чисто теплового пробоя…

«Н»:А как используется лавинный пробой?

«С»:Взгляни еще раз на нижний рисунок. А именно, сравни между собой точки кривой 1 — «А» и «Б». Что ты видишь?

«Н»:Только то, что значения напряжения для точек «А» и «Б» практически одинаковы, а ток через них, между тем, проходит совершенно различный!

«С»:Ну вот тебе и чисто практическое применение эффекта — СТАБИЛИЗАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ! Чтобы было понятнее, я изобразил здесь простейшую схему параметрического стабилизатора напряжения (рис. 11.4).

В зависимости от типа СТАБИЛИТРОНА (а именно так называются полупроводниковые диоды, в которых используется участок А-Б обратной ветви характеристики) мы выбираем исходную величину напряжения стабилизации, которая более всего подходит нам в каждом конкретном случае.

«Н»:И это могут быть любые напряжения?

«А»:Не совсем, Незнайкин! Есть некий стандартный ряд. Вот, например, для стабилитронов общего применения: 3,3 вольта; 3,9 В; 4,7 В; 5,6 В; 6,8 В; 7,5 В; 8,2 В; 9,1 В; 10 В и т. д.

«С»:Ты, очевидно, имеешь в виду серию КС133, КС147, КС156, КС168 и все такое прочее? Да, действительно, эти миниатюрные стабилитроны неплохо зарекомендовали себя в работе. Как и двуханодные стабилитроны типа КС162, КС175, КС182, КС191 и т. д.

«Н»:И как вы все это запоминаете?…

«С»:Привычка — вторая натура! А вообще я предлагаю собравшимся, поскольку мы занимаемся рассмотрением конкретных элементов электронных схем, завести своего рода самодельный справочник, куда с этих пор будем заносить типы и технические характеристики (хотя бы основные) компонентов, которые предполагается использовать при разработке нашего приемника.

«А»:Принято!.. Но давайте закончим рассмотрение схемы простейшего стабилизатора. Пусть это будет КС168, напряжение стабилизации которого равно — 6,8 вольта…

«Н»:Следует ли это понимать так, что в самом названии типа стабилитрона уже содержится указание на величину стабилизируемого напряжения?

«А»:Безусловно! Например, КС133 предназначен для стабилизации, примерно, 3,3 вольта. КС156 — 5,6 вольта.

«С»:Итак…для рассматриваемого КС168, точка «А» — минимальный ток стабилитрона. Тогда точка «Б» соответствует максимальному току через стабилитрон. Пусть в таком случае:

I мин= 3 мА; I макс= 20 мА.

Произведем следующий расчет…

«Н»:Но я не получил еще никакого ответа на свой вопрос о применимости закона Ома!

«С»:Это весьма философский вопрос!.. Если утверждать, что закон Ома констатирует только тот факт, что при увеличении тока через резистор R вдвое (или втрое, вчетверо и т. д.), падение напряжения на нем также возрастет вдвое (или втрое, вчетверо…), то тогда мы просто вынуждены отметить для случая стабилитрона, что ДА, Закон Ома в данном случае НЕ СОБЛЮДАЕТСЯ!

Но если принять ту точку зрения, что зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) может быть, в принципе, ЛЮБОЙ, даже ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ, вообще какой угодно… тогда, вопреки здравому смыслу, мы можем сказать — да здравствует Закон Ома!

Но в среде электронщиков, особенно при рассмотрении характеристик и параметров современных компонентов, второе утверждение всуе и вслух произносить не принято!..

«А»:Спасибо за науку! А как же выражаться при работе со стабилитронами?

«С»:Исключительно вежливо! Понятие СОПРОТИВЛЕНИЕ по отношению к стабилитрону абсолютно не звучит! Поэтому стабилитроны характеризуются таким понятием, как ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. Рассмотрим уже знакомый нам участок А — Б. Теперь дадим определение дифференциального сопротивления:

R дифф= ΔU/ ΔI

Легко найти, что, например, для КС168 R дифф= 20 Ом!

«А»:А теперь вернемся к схемке стабилизации. Пусть напряжение питания U = 15 В, U ст = 6,8 В, R oгр= 510 Ом. А вот R нможет быть различным. Пусть R н= 680 Ом, R и2= 4 КОм.

А теперь посмотрим, что будет происходить в схеме.

I 1 = I 2 + I 3; U = 15 — 6,8 = 8,2 В.

Тогда:

I 1 = 16 мА; I 3 = 6,8/ R н1 = 6800/680 = 10 мА.

Откуда:

I 2 = 16–10 = 6 мА.