А теперь, чтобы лучше закрепить в памяти твое представление о свойствах диодов, предлагаю провести такой опыт. В электрическую цепь, составленную из батареи 3336Л и лампочки накаливания, рассчитанной на напряжение 3,5 В и ток накала 0,28 А, включи любой плоскостной диод из серии Д226 или Д7, но так, чтобы анод диода был соединен непосредственно или через лампочку с положительным выводом батареи, а катод с отрицательным выводом (рис. 80, а). Лампочка должна гореть почти так же, как если бы диода не было в цени. Измени порядок включения электродов диода в цепь на обратный (рис. 80, б). Теперь лампочка гореть не должна. А если горит, значит, диод оказался с пробитым р-n переходом. Такой диод можно разломать, чтобы посмотреть, как он устроен, — для работы как выпрямитель он все равно непригоден. Но, надеюсь, диод был хорошим и опыт удался.

Рис. 80. Опыты с плоскостным диодом

Почему при первом включении диода в цепь лампочка горела, а при втором не горела? В первом случае диод был открыт, так как на него подавалось прямое напряжение U_пр, сопротивление диода было мало и через него протекал прямой ток I_пр, значение которого определялось нагрузкой цепи — лампочкой. Во втором случае диод был закрыт, так как к нему прикладывалось обратное напряжение U_обр, равное напряжению батареи. Сопротивление диода было очень большое, и в цепи тек лишь незначительный обратный ток I_обр, который не мог накалить нить лампочки.

В этом опыте лампочка выполняла двоякую функцию. Она, во-первых, была индикатором наличия тока в цепи, а во-вторых, ограничивала ток в цепи до 0,28 А и таким образом защищала диод от перегрузки.

Стабилитрон — это тоже диод, кремниевый, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, т. е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Внешний вид одной из конструкций наиболее распространенных среди радиолюбителей стабилитронов и его графическое обозначение показаны на рис. 81.

Рис. 81. Стабилитрон и его графическое обозначение на схемах

По устройству и принципу работы кремниевые стабилитроны широкого применения аналогичны плоскостным выпрямительным диодам. Но работает стабилитрон не на прямом, как выпрямительные или высокочастотные диоды, а на том участке обратной ветви вольт-амперней характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор. Разобраться в сущности действия стабилитрона тебе поможет его вольт-амперная характеристика, показанная на рис. 82, а. Здесь (как и на рис. 75) по горизонтальной оси отложены в некотором масштабе обратное напряжение U_oбp, а по вертикальной оси вниз — обратный ток I_обр. Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности, т. е. включают так, чтобы его анод был соединен с отрицательным полюсом источника питания. При таком включении через стабилитрон течет обратный ток I_обр.

Рис. 82. Вольт-амперная характеристика стабилитрона (а) и схема параметрического стабилизатора напряжения (б)

По мере увеличения обратного напряжения обратный ток растет очень медленно — характеристика идет почти параллельно оси U_oбp. Но при некотором напряжении U_oбp (на рис. 82, а — около 8 В) р-n переход стабилитрона пробивается и через него начинает течь значительный обратный ток. Теперь вольт-амперная характеристика резко поворачивает и идет вниз почти параллельно оси I_обр. Этот участок и является для стабилитрона работам. Пробой же р-n перехода не ведет к порче прибора, если ток через него не превышает некоторого допустимого значения.

На рис. 82, б приведена схема возможного практического применения стабилитрона. Это так называемый параметрический стабилизатор напряжения. При таком включении через стабилизатор V течет обратный ток I_обр, создающийся источником питания, напряжение которого может изменяться в значительных пределах. Под действием этого напряжения ток I_обр, текущий через стабилитрон, тоже изменяется, а напряжение на нем, а значит, и на подключенной к нему нагрузке R_н остается практически неизменным — стабильным. Резистор R ограничивает максимально допустимый ток, текущий через стабилитрон. Со стабилизаторами напряжения тебе неоднократно придется иметь дело на практике.

Вот наиболее важные параметры стабилитрона: напряжение стабилизации U_обр, ток стабилизации I_ст, минимальный ток стабилизации I_ст.min. и максимальный ток стабилизации I_ст.max.Параметр U_ст - это то напряжение, которое создается между выводами стабилизатора в рабочем режиме. Наша промышленность выпускает кремниевые стабилитроны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до 180 В. Минимальный ток стабилизации I_ст.min - это наименьший ток через прибор, при котором начинается устойчивая работа в режиме пробоя (на рис. 82, а — штриховая линия I_ст.min); с уменьшением этого тока прибор перестает стабилизировать напряжение.

Максимально допустимый ток стабилизации I_ст.max — это наибольший ток через прибор (не путай с током, текущим в цепи, питающейся от стабилизатора напряжения), при котором температура его р-n перехода не превышает допустимой (на рис. 82, а — штриховая линия I_ст.max). Превышение тока I_ст.max ведет к тепловому пробою р-n перехода и, естественно, к выходу прибора из строя. Основные параметры некоторых стабилитронов, наиболее часто используемых в радиолюбительских конструкциях, приведены в приложении 3.

В сетевом блоке питания, например, о котором я буду рассказывать в восьмой беседе, будет использован стабилитрон Д813. Напряжение его стабилизации (при I_ст = 5 мА) может быть от 11,5 до 14 В, I_ст.min = 3 мА, I_ст.max = 20 мА, максимальная рассеиваемая мощность Р_max(U_ст·I_{ст. max}) = 280 мВт.

Перейдем к транзисторам.

В большую «семью» полупроводниковых приборов, называемых транзисторами, входят два вида: биполярные и полевые. Первые из них, чтобы как-то отличить их от вторых, часто называют обычными транзисторами. Биполярные транзисторы используются наиболее широко. С них я и начну рассказ.

Термин «транзистор» образован из двух английских слов: transfer — преобразователь и resistor — сопротивление. В упрощенном виде биполярный транзистор представляет собой пластину полупроводника с тремя (как в слоеном пироге) чередующимися областями разной электропроводности (рис. 83), которые образуют два р-n перехода. Две крайние области обладают электропроводностью одного типа, средняя — электропроводностью другого типа.