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:
Iмин = 3 мА; Iмакс = 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:
Rдифф = ΔU/ΔI
Легко найти, что, например, для КС168 Rдифф = 20 Ом!
"А": А теперь вернемся к схемке стабилизации. Пусть напряжение питания U = 15 В, Uст = 6,8 В, Roгр = 510 Ом. А вот Rн может быть различным. Пусть Rн = 680 Ом, Rи2 = 4 КОм.
А теперь посмотрим, что будет происходить в схеме.
I1 = I2+ I3; U = 15 - 6,8 = 8,2 В.
Тогда:
I1 = 16 мА; I3 = 6,8/Rн1 = 6800/680 = 10 мА.
Откуда:
I2= 16–10 = 6 мА.
В этом случае ток через стабилитрон равен 6 мА.
Подставим значение Rн2. Тогда:
I1 = 16 мА; I3 = 1,7 мА.
Откуда:
I2= 16 - 1,7 = 14,3 мА.
В этом случае ток через стабилитрон равен 14,3 миллиампер.
"Н": Я понял! Если бы не стабилитрон, напряжение в точке α изменялось бы в довольно широких пределах, при варьировании величины Rн! А применение стабилитрона позволяет сделать напряжение в этой точке НЕЗАВИСИМЫМ ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАГРУЗКИ!
"А": Умница! Более того, напряжение в точке α НЕ ЗАВИСИТ ОТ величины U!
"С": В достаточно широких пределах это, действительно, так. Вот вам пример того, что диод может быть применен вовсе не для выпрямления или детектирования!
"А": Но это ведь не единственный пример?
"С": Ну, безусловно! Вот еще один, кстати более чем просто актуальный для нашей разработки. Ты, дорогой Аматор, помнится, волновался о том, куда мы поместим трехсекционный конденсатор переменной емкости, необходимый для настройки?
Не волнуйся! Никаких конденсаторов переменной емкости в нашем приемнике не предвидится! Вместо них в современной аппаратуре применяются особые диоды, так называемые ВАРИКАПЫ или ВАРАКТОРЫ.
Варикап - это диод, емкость которого изменяется в зависимости от величины приложенного к нему напряжения. Возможность замены механических систем настройки электронными позволяет:
а) произвольно увеличивать количество одновременно перестраиваемых контуров;
б) располагать варикапы непосредственно около контурных катушек; что резко уменьшает конструктивные емкостные связи между каскадами;
в) полностью избавиться от микрофонного эффекта;
г) создавать приемники с автоматическим поиском станций без использования громоздких механических узлов.
"А": Так ведь и габариты не сравнить!
"С": И это верно… Вообще перечислять достоинства варикапов и их возможности дело благодарное, но хлопотное! Рассмотрим, вкратце, принципы работы варикапа. Его (варикапа) емкость изменяется в зависимости от ширины запорного слоя. Это часть объема кристалла, свободная от подвижных зарядов и расположенная между р- и n-областями.
Ширина запорного слоя зависит от величины напряжения обратного смещения, подаваемого на диод, что ведет к изменению его емкости.
Зависимость емкости запорного слоя кремниевых варикапов от напряжения смещения определяется соотношением:
где С - емкость, пФ; К - постоянная величина; Еупр - внешнее управляющее напряжение, приложенное к переходу; U0 - контактная разность потенциалов перехода, равная 0,8–0,9 вольта; n - 0,45.
"А": А как в таком случае подсчитать коэффициент перекрытия варикапа по емкости?
"С": Да вот, хотя бы по этой формуле: