Электронные системы автомобилей

Болштянский А.П.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЕЙ

Учебное пособие

Для студентов, обучающихся по специальности 190110.65

«Транспортные средства специального назначения»

И по направлению 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

УДК 629.113

ББК 39.8

Учебное пособие

Болштянский Александр Павлович

ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЯ

Учебное пособие для вузов

Учебное пособие написано для студентов, обучающихся по направлению 190600.62«Эксплуатация транспортных машин» подготовки бакалавров, а также для студентов специальности 190110.65 «Транспортные средства специального назначения» и содержит сведения по устройству и принципу действия электронных систем автомобилей. Будет также полезно специалистам, работающим в области автосервиса и для самообразования

ISBN

© А. П. Болштянский, 2010

© Омский государственный технический университет, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

1. Понятие об электрическом токе ………………….. …………………….….5

2. Понятие об автоматическом управлении ………….……………….……..14

3. Основные элементы электронных устройств....………………………..…18

4. Полупроводниковые диоды ……………………………………………..…24

5. Транзисторы ………………………………………………………..…….…32

6. Тиристоры …………………………………………………………………...38

7. Микросхемы …………………………………………………………..…….42

8. Получение высокого напряжения для свечей зажигания ………………..45

9. Схемы систем зажигания ……………………….………………………….48

10. Электронные системы зажигания ………………………………………..54

11. Электронные устройства управления моментом зажигания …………...57

12. Микропроцессорные системы зажигания ………………………………..71

13. Объединенные системы управления ДВС………………………………..81

14. Система впрыска топлива “L-Jetronic” ……………………..………..…..87

15. Система впрыска топлива “Mono-Jetronic” ………………………………91

16. Измерители расхода воздуха ……………………………………..………93

17. Измерители расхода топлива ……………………………………………..96

18. Датчики давления ………………………………………………………….98

19. Датчики перемещения и детонации ……………………………………..101

20. Датчики кислорода …………………………………………………..…...103

21. Электромагнитные форсунки …………………………..………………..105

22. Пусковая форсунка, тепловое реле и клапан добавочного воздуха …..107

23. Управление тормозными системами ……………………………………110

24. Противобуксовочные системы …………………………………………..119

ЗКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………123

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………..……………………124

ВВЕДЕНИЕ

С появлением малогабаритных полупроводниковых приборов, которые обычно называют электронными компонентами, вычислительная техника резко шагнула практически во все виды человеческой деятельности. Не минула эта участь и автомобильный транспорт.

К концу 60-х годов прошлого столетия обычные механические системы управления практически исчерпали свои возможности, и хотя они продолжали постоянно совершенствоваться, дальнейший прогресс создатели технических устройств все более начали связывать с управлением, материальная часть которого содержала электронные компоненты.

Сначала элементы электронного управления являлись вспомогательными, позволявшими несколько облегчить или уточнить управление механическими системами. Ярким примером такого подхода является установка на обычный карбюратор различных корректирующих устройств, управление которыми осуществлялось от электронного блока, получавшего информацию от различных датчиков. Однако в дальнейшем стало ясно, что системой топливоподачи гораздо проще управлять, непосредственно корректируя количество подаваемого топлива, и карбюраторные системы начали интенсивно вытесняться системами впрыска топлива с электронным управлением.

Аналогичный процесс произошел и с катушечно-конденсаторной системой зажигания, которая почти 70 лет с момента ее изобретения К.Ф. Кеттерингом (1908 г.) практически не изменялась, дополняясь лишь различными механическими корректорами угла опережения зажигания.

В настоящее время практически все фирмы, занимающиеся разработкой и производством автомобильной техники, широко используют современные достижения электронной техники для совершенствования выпускаемых автомобилей.

Электронные системы позволяют, прежде всего, облегчить управление автотранспортом, повысить безопасность движения и безопасность автомобиля, как составляющей технологической среды. Так, например, если у автомобиля с карбюраторной системой топливопитания содержание угарного газа в выхлопе практически не может быть ниже 1,5%, то у современных автотранспортных средств оно не превышает 0,2%, а количество сжигаемого топлива снижается до полутора раз.

Целью настоящего учебного пособия является ознакомление учащихся с современными электронными системами управления автомобилем. Оно состоит из отдельных глав, каждая из которых имеет свое самостоятельное значение, однако с целью лучшего и наиболее полного восприятия материала необходимо начинать его изучение последовательно, начиная с первого раздела. Каждый раздел заканчивается набором контрольных вопросов, отвечая на которые читатель может определить, насколько полно он усвоил представленный в разделе материал.

Состав систем автоматики

Основное назначение системы автоматики – это получение информации об управляемом процессе, ее обработка и использование для формирования управляющего воздействия на процесс.

В зависимости от назначения различают следующие автоматические системы:

1. Системы автоматической сигнализации. Извещают водителя о состоянии систем автомобиля.

2. Системы автоматического контроля. Без участия водителя осуществляют контроль различных параметров и величин, характеризующих работу какого-либо агрегата автомобиля.

3. Системы блокировки и защиты. Предотвращают возникновение аварийных ситуаций.

4. Системы автоматического пуска и остановки. Включают и останавливают различные приводы, при необходимости реверсируют направление движения рабочих органов по заранее заданной программе.

5. Системы автоматического управления. Осуществляют управление теми или иными агрегатами или процессами.

Важнейшей функцией системы автоматического управления является управление как таковое. В широком смысле слова управление – это организация какого-либо процесса, обеспечивающего достижение поставленной цели. Управление осуществляется путем получения, хранения, анализа и преобразования исходной информации в сигнал, подлежащий исполнению. Подобные процессы изучает кибернетика. Таким образом, изучение систем автоматики является одной из задач кибернетики.

Системы управления содержат технические средства, с помощью которых осуществляется выполнение заданных функций. Эти средства называются элементами автоматики. Каждый элемент имеет свое назначение.

Рассмотрим (рис. 1) общую функциональную схему системы автоматического регулирования (сокращенно – САР).

Рис. 1. Функциональная схема системы автоматического регулирования

· y(t) – функция, описывающая изменение во времени регулируемой величины, то есть – регулируемая величина;

· g(t)- функция, характеризующая требуемый закон изменения регулируемой величины, назовем ее задающим воздействием;

· Д – датчик, измеряющий контролируемую величину;

· ДЗ – датчик задания, вырабатывающий сигнал задания (задающее воздействие);

· ЭС – элемент сравнения;

· У – усилитель сигнала;

· ИЭ – исполнительный элемент;

· ОР – объект регулирования.

Основная задача САР сводится к обеспечению равенства g(t)=y(t). Большинство САР решают эту задачу, используя регулирование по отклонению. То есть при регулировании стараются сократить разность D= g(t)-y(t) .

Суть принципа такого регулирования заключается в следующем. Регулируемая величина y(t) измеряется с помощью датчика Д и поступает на элемент сравнения ЭС. На этот же элемент сравнения от датчика задания ДЗ поступает задающее воздействие g(t) . В элементе сравнения ЭС величины g(t) и y(t) сравниваются, то есть вычисляется отклонение D= g(t)-y(t) . На выходе ЭС формируется сигнал, равный этому отклонению, то есть равный ошибке управления. Этот сигнал усиливается усилителем У и подается на исполнительный элемент ИЭ, который оказывает регулирующее воздействие на объект регулирования ОР. Это воздействие будет производиться до тех пор, пока регулируемая величина y(t) с заданной точностью не приблизится к заданной g(t) .

На объект регулирования постоянно действуют какие-либо внешние возмущения. Например, если объектом регулирования является гидроцилиндр, с помощью которого мы должны перемещать некоторую массу с заданной скоростью (регулируемая величина y(t) ), то такими возмущениями будут силы инерции и силы трения. Эти возмущения стремятся изменить заданную скорость перемещения (задаваемая величина g(t) ), и в задачу САР входит сделать разность между этими величинами как можно меньше, приблизить ее к нулю.

По своему назначению элементы, входящие в состав САР разделяются на чувствительные, усилительные и исполнительные.

Датчики являются чувствительными элементами. Они измеряют регулируемую величину объекта регулирования и вырабатывают на выходе сигнал, пропорциональный этой величине. Входной величиной датчика может быть в принципе любая физическая величина: перемещение, давление, температура, расход, влажность, усилие и т.д.

Датчик может использоваться и для формирования задающего воздействия. В этом случае входной сигнал может поступать от какого-либо механического, электрического или электронного устройства, от ЭВМ, с перфорированной или магнитной ленты.

Контрольные вопросы

1. Для чего используются электронные системы управления автомобилем?
2. Для чего используются средства автоматики?
3. Что такое «датчики», и какие функции они выполняют в системах автоматического управления?
4. Из чего состоят системы автоматики?
5. В чем преимущество электрического сигнала?
6. Какие Вы знаете автоматические системы?
7. Что такое «управление»?
8. Нарисуйте схему автоматического управления с обратной связью и поясните ее работу.

Конденсаторы.

Электрический конденсатор представляет собой систему из двух проводников электрического тока (обкладок), разделенных диэлектриком, и обладает способностью накапливать электрическую энергию (рис. 1).

	Рис. 1. Схематичное изображение электрического конденсатора (а) и его условные обозначения на электрических схемах: б -неполярный конденсатор постоянной емкости; в – неполярный конденсатор переменной емкости (емкость изменяется в больших пределах); г – неполярный подстроечный конденсатор (емкость изменяется в небольшом диапазоне); д ‑ полярный конденсатор

Емкость конденсатора С (измеряется в Фарадах) определяется отношением накапливаемого в нем электрического заряда к приложенному напряжению. Она зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения обкладок. Для плоского конденсатора с двумя обкладками (рис. 1):

где ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S – площадь обкладки, d ‑ толщина диэлектрика.

Для плоского многопластинчатого конденсатора (рис. 2):

где n – число обкладок.

		Рис. 2. Плоский многопластинчатый конденсатор с четырьмя пластинами(2+2 пластины)

Для цилиндрического конденсатора (рис. 3):

где l – длина цилиндра, D₁ – внешний диаметр внутреннего цилиндра, D₂ – внутренний диаметр внешнего цилиндра.

Для спирального конденсатора, получаемого намоткой, с обкладками и диэлектриком ленточного вида:

где b и l – соответственно ширина и длина развернутой плоской ленточной обкладки.

В приведенных формулах единица емкости – пикофарада (10^-12 Ф), площади – квадратный миллиметр, линейные размеры – миллиметры.

Внешний вид некоторый типов конденсаторов приведен на рис. 4.

Основные характеристики конденсаторов:

· Удельная емкость – отношение емкости к массе конденсатора.

· Номинальная емкость – емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией и маркировкой. Фактическая емкость отличается от номинальной на величину допуска, который в зависимости от класса точности колеблется от ±0,1 % до ±20 % и более. Номинальная емкость не может быть любой, для нее существуют ряды чисел, образованных как геометрическая прогрессия со знаменателем q, определяемым как корень степени Е из десяти, где Е – индекс ряда. Например, для ряда с Е = 6:

для ряда с Е = 48:

· Электрическая прочность конденсатора характеризуется следующими показателями: номинальное рабочее напряжение – максимальное напряжение, при котором конденсатор может отработать положенный ресурс; испытательное напряжение – максимальное напряжение, при котором испытывается конденсатор (обычно превышает номинальное в 1,5‑3 раза); пробивное напряжение – минимальное напряжение, при котором происходит электрический пробой конденсатора при быстром (в течение нескольких секунд) поднятии напряжения.

· Сопротивление изоляции – сопротивление конденсатора постоянному току, определяется соотношением R_ИЗ = U/I_УТ , где U – напряжение, приложенное к конденсатору, I_УТ– ток проводимости или утечки.

· Постоянная времени τ_Счаще всего выражается в секундах, основная характеристика конденсатора при его использовании в цепи постоянного тока, характеризует время, в течение которого напряжение на обкладках полностью заряженного конденсатора после снятия напряжения уменьшится до 37 % от первоначального; этот параметр зависит от сопротивления изоляции конденсатора и от ее свойств.

· Частотные свойства.Емкость конденсатора зависит от частоты приложенного переменного напряжения, т.к. с изменением частоты меняются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и величины собственных паразитных параметров – собственная индуктивность и сопротивление потерь. С повышением частоты конденсатор начинает работать как резонансный контур с собственной емкостью, индуктивностью и сопротивлением. При наступлении резонанса конденсатор ведет себя как чистая катушка индуктивности, в связи с чем его можно использовать лишь на частотах в2‑3 раза ниже резонансных.

· Стабильность параметров. Электрические свойства и срок службы конденсаторов зависят от условий (температура, влажность, вибрация, радиация и т.д.). С изменением температуры емкость меняется вплоть до десятков процентов. Кроме того, при возвращении температуры к исходной емкость может не восстановиться. На емкость заметно воздействует давление, влажность, время.

Слюдяные конденсаторы

Имеют высокие электрические показатели, выпускаются на большие напряжения (от 100 до 1500 В), сравнительно громоздки. Номинальная емкость от 51 до 10.000 пФ. Сопротивление изоляции 7,7‑50 ГОм. Обозначения: КСО, СГМ.

Керамические конденсаторы

Имеют высокие электрические показатели, сопротивление изоляции – 5‑10 ГОм, имеют большую удельную емкость и малую стоимость. Пределы номинальной емкости от 0,47 до 2.200.000 пФ. Номинальное напряжение от 5 до 750 В. Обозначения – КЛГ, КЛС, КМ, КД, КДО, КДУ, КО, КТ, КТП, К10-23 и т.д.

Стеклянные конденсаторы

Это стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы, сопротивление изоляции 10‑50 ГОм и более, удельная емкость такая же, как у керамических, номинальная емкость от 2,2 до 120.000 пФ, номинальное напряжение от 25 до 1000 В. Обозначения – К21У-2, К21-7, СКМ-Т и т.д.

Резисторы.

По виду вольтамперной характеристики разделяются на линейные (постоянного и переменного сопротивления) и нелинейные, у которых в качестве токопроводящего слоя применяются полупроводниковые материалы.

По конструкции разделяются на проволочные, объемные и пленочные, по материалу резистивного слоя – на пленочные, углеродные, металлопленочные, металлоокисные, металлодиэлектрические, композиционные и полупроводниковые. По применимости – на резисторы общего и специального назначения, к которым предъявляются высокие требования по точности изготовления и стабильности параметров.

Внешний вид резисторов и условные обозначения см. на рис. 5.

Номинальное сопротивление резистора должно соответствовать одному из рядов, как и емкость конденсатора. Фактическое сопротивление отличается от номинального на величину допуска.

Номинальная мощность – максимально допустимая мощность, которая может быть рассеяна н резисторе при сохранении его рабочих параметров в течение срока службы, определяется падением напряжения на резисторе и его сопротивлением.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – относительное изменение сопротивления резистора при изменении его температуры на 1 С. У обычных резисторов этот коэффициент положительный, у специальных – отрицательный.

Электрическая прочность резистора – предельное напряжение, при котором резистор может работать в течение всего срока службы без электрического пробоя.

Уровень собственных шумов резисторов определяется случайными колебаниями разности потенциалов, возникающими на резистивном элементе вследствие флуктуаций объемной концентрации носителей заряда. По уровню шумов резисторы делятся на две группы. К первой группе (А) относятся резисторы с уровнем шумов до 1 мкВ/В, ко второй – не более 5 мкВ/В в диапазоне частот 60 Гц‑6 кГц. У специальных резисторов уровень шумов менее 0,1 мкВ/В. У переменных резисторов этот показатель гораздо хуже из-за процессов, происходящих в зоне переходного контакта.

Частотные свойства резисторов определяются номинальным сопротивлением и распределенными паразитными параметрами – индуктивностью и емкостью, которые зависят от конструкции резистора. Активное сопротивление резистора на переменном токе зависит от его номинального сопротивления, индуктивности, емкости и частоты тока, а также от формы спиральной нарезки на теле резистора (если она есть). С увеличением частоты сопротивление высокоомных резисторов уменьшается. Так, сопротивление резистора МЛТ-2 с номинальным сопротивлением 100 кОм на частоте 100 МГц составляет около 60 кОм. Полное сопротивление низкоомных резисторов, не имеющих спиральной нарезки на резистивном элементе, с ростом частоты возрастает, и на частоте резонанса достигает максимального значения.

Маркировка резисторов. На корпусе резистора краской наносится буквенное обозначение типа (С – постоянное сопротивление, СП – переменное сопротивление) и цифровое. Цифра после буквы обозначает: 1 – углеродистый, 2 – металлопленочный или металлоокисный, 3 – пленочный композиционный, 4 – объемный композиционный, 5 – проволочный. Далее через дефис следует номер разработки.

Номинальное сопротивление обозначается цифрами и буквами. Сопротивление до 100 Ом обозначается буквой Е и цифрами, от 100 Ом до 100 кОм – буквой К, от 100 кОм до 100 МОм – в мегаомах и обозначается буквой М.

Если сопротивление выражается целым числом, то буква ставится после него, например – 20Е означает 20 Ом, 10М – 10 мегом и т.д.

Если сопротивление обозначается дробью меньшей единицы, то ноль и запятая после него не ставится, а буква ставится перед числом меньше единицы. Например – 4,7 кОм обозначается 4К7, 0,47 МОм – М47 и т.д.

Номинальная мощность обозначается только на резисторах, имеющих большие размеры, например – МЛТ-0,25 (0,25 Вт), мощность резисторов с малыми размерами определяется по габаритным размерам. В последнее время в связи с миниатюризацией электронной техники очень часто используются резисторы постоянного сопротивления таких малых размеров, что на них невозможно нанести цифры или буквы. Такие резисторы имеют обозначение в виде нескольких цветных полосок, цвет и последовательность чередования которых соответствуют некоторому номинальному значению сопротивления.

Резисторы переменного сопротивления применяются для регулирования силы тока и напряжения. По конструкции делятся на одинарные и сдвоенные, одно- и многооборотные, с выключателем и без него. По назначению – на подстроечные для разовой подстройки и регулировочные для многократной регулировки в процессе эксплуатации. По материалу резистивного элемента на проволочные и непроволочные, по реализуемой зависимости – на линейные, логарифмические, обратные логарифмические и другие специальные.

Терморезисторы – это термочувствительные резисторы, сопротивление которых значительно изменяется при изменении температуры, применяются для термокомпенсации в электронных схемах и в качестве датчиков температуры. Основные характеристики терморезисторов – температурный коэффициент сопротивления (ТКС), вольтамперная характеристика, инерционность (постоянная времени), стабильность.

Термисторы – характеризуются отрицательным ТКС (сопротивление уменьшается с повышением температуры). Для большинства термисторов справедливо соотношение:

где Т₀ – абсолютная температура, при которой сопротивление резистора равно R₀, Т – абсолютная температура, при которой определяется сопротивление R_Т, В ‑ постоянный коэффициент (принимает значения в диапазоне 2000 – 7000 К), е – основание натурального логарифма. Величина ТКС (размерность ‑ %/К) для большинства термисторов лежит в диапазоне 2,4 – 8,4.

Постоянной времени термистора принято считать время, в течение которого его сопротивление уменьшится в е раз при резком изменении температуры окружающей среды от +20 С до + 120 С, она колеблется в пределах 30‑100 с. Обозначения термисторов - КМТ, ММТ, СТ1, СТ3, номинальные сопротивления при 20 С – от 1 Ом до 1000 кОм.

Позисторы – резисторы с большим положительным ТКС в определенном интервале температур, при более низких температурах ТКС отрицателен. Обозначения – СТ5, СТ6, номинальные сопротивления при 20 С от 0,003 до 10 кОм. Чаще всего используются совместно с термисторами для получения явно выраженных экстремумов в зависимости сопротивления от температуры.

Контрольные вопросы

1. Что собой представляет электрический конденсатор?
2. От чего зависит емкость конденсатора, и в чем она измеряется?
3. Какие по конструкции обкладок бывают конденсаторы?
4. Каковы основные параметры конденсаторов?
5. Как разделяются резисторы по виду вольтамперной характеристики?
6. Какие параметры имеют резисторы?
7. Для чего применяются резисторы переменного сопротивления?
8. Что такое терморезисторы и термисторы, и для чего они применяются?

Полупроводниковые диоды

Диод – это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление проходящему по нему току в прямом и большое сопротивление в обратном направлении. Работа диодов основана на p–n – переходе.

По конструктивно-технологическим признакам (рис. 1) диоды делятся на точечные и плоскостные. У первых p-n переход образуется в месте контакта металлической иглы с полупроводниковой пластиной, у вторых – на границе раздела полупроводников с разной электропроводимостью.

У плоскостных диодов больше площадь проводного слоя и поэтому они пропускают большие токи. Недостаток – большая емкость проводного слоя, в связи с чем они не могут применяться при больших частотах.

Для изготовления диодов применяют германий (не выше + 70 С), кремний (до 125-150 С), арсенид и фосфид галлия.

По применению диоды бывают выпрямительные, универсальные, импульсные, варикапы, туннельные и туннельные обращенные, излучающие, сверхвысокочастотные, стабилитроны и стабисторы (условные обозначения см. на рис. 2, внешний вид некоторых диодов – на рис. 3).

Вольтамперная характеристика диода выражает зависимость тока I, протекающего через диод, от величины и полярности приложенного к нему напряжения U (рис. 4).

Чем круче прямая ветвь и чем ближе к горизонтальной оси обратная ветвь, тем лучше выпрямительные свойства диода. При достаточно большом обратном напряжении наступает пробой, т.е. резко возрастает обратный ток и диод перестает выполнять свои функции.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления тока низкой частоты (менее 50 Гц), выполнены обычно плоскостными для передачи больших токов, материал полупроводника – кремний.

Основные параметры:

· постоянное прямое и обратное напряжение при заданном постоянном токе;

· постоянный прямой ток в прямом направлении;

· постоянный обратный ток при заданном обратном напряжении.

Максимально допустимые параметры:

· максимально допустимое постоянное обратное напряжение;

· максимально допустимый постоянный прямой ток;

· максимально допустимый средний прямой ток;

· максимально допустимый средний выпрямленный прямой ток;

· максимально допустимая средняя рассеиваемая мощность диода.

Высокочастотные диоды – приборы универсального назначения: для выпрямления токов в широком диапазоне частот (до нескольких сотен МГц), для модуляции, детектирования и других нелинейных преобразований. По конструкции – точечные диоды. Имеют те же свойства, что и выпрямительные, но в гораздо более широком частотном диапазоне.

Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсных сигналов (в детекторах видеосигналов, ключевых и логических устройствах), в основном – точечной конструкции.

Основные параметры:

· импульсное (пиковое) прямое напряжение при заданном импульсе прямого тока;

· импульсное (пиковое) обратное напряжение;

· емкость, измеренная между выводами диода при заданных напряжении и частоте;

· время установления прямого напряжения – интервал времени с момента подачи импульса прямого тока на диод до достижения заданного прямого напряжения;

· время восстановления обратного сопротивления – интервал времени с момента прохождения через нуль после переключения диода из состояния заданного тока в состояние заданного обратного напряжения до момента достижения заданного обратного тока;

· заряд переключения – часть накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратное.

К максимально допустимым параметрам относятся: максимально допустимый прямой импульсный ток, максимальная и минимальная рабочие температуры.

Внешне импульсные диоды представляют собой небольшой (несколько миллиметров в длину) стеклянный (старые конструкции) или пластмассовый корпус различной конфигурации с двумя металлическими выводами.

Стабилитроны и стабисторы.

Эти полупроводниковые приборы предназначены для стабилизации уровня напряжения при изменении протекающего через диод тока. У стабилитронов рабочим является пробойный участок вольтамперной характеристики в области обратных напряжений (рис. 5). На этом участке напряжение на диоде остается практически постоянным при значительном изменении тока, протекающего через диод.

У стабисторов рабочим служит прямой участок вольтамперной характеристики (рис. 6).

Основные параметры:

· напряжение стабилизации – напряжение на стабилитроне при заданном токе стабилизации;

· допускаемый разброс напряжений стабилизации – отклонение напряжения стабилизации от номинального;

· температурный коэффициент напряжения стабилизации – отношение изменения напряжения стабилизации к изменению температуры при постоянном токе стабилизации;

· полная емкость стабилитрона – емкость между выводами при заданном напряжении.

К максимальным допустимым параметрам относятся максимальный и минимальный токи стабилизации, максимальный прямой ток, максимальный импульсный прямой ток, максимальная рассеиваемая мощность.

Внешне стабилитроны и стабисторы напоминают обычные диоды (рис. 3).

Варикапы.

Это полупроводниковые диоды специальной конструкции, емкость которых можно изменять в значительных пределах. С изменением обратного напряжения U емкость p - n перехода изменяется по закону:

где С_U – емкость диода при напряжении U; С₀ – то же при нулевом обратном напряжении, j_К – контактный потенциал, составляет доли вольта; n – коэффициент, зависящий от типа варикапа, равен 2‑3.

Варикапы используют для электронной подстройки частоты, генераторах, гетеродинах. Варикап, предназначенный для умножения частоты сигнала, называют варактором.

Основные параметры:

· емкость варикапа, измеряется между выводами при заданном обратном напряжении;

· коэффициент перекрытия по емкости – отношение емкостей при двух заданных обратных напряжениях;

· добротность варикапа – отношение реактивного сопротивления на заданной частоте переменного сигнала к сопротивлению потерь при заданной емкости или обратном напряжении;

· постоянный обратный ток, протекающий диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

·

К максимально допустимым параметрам относятся обратное напряжение и максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Внешне варикапы похожи на обычные диоды (рис. 3).

Туннельный диод.

Это диод, вольтамперная характеристика которого (рис. 7) содержит участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (отношение приращения напряжения к приращению тока).

Такая характеристика позволяет использовать диод в усилителях, генераторах, импульсных устройствах. Туннельный диод выполняет свои функции в некотором пределе по частоте f_r:

где С_Д – емкость диода, r_Д – дифференциальное сопротивление (величина, обратная крутизне вольтамперной характеристики), r_П – суммарное сопротивление кристалла, контактных присоединений и выводов.

Остальные основные параметры:

§ пиковый ток I_П – прямой ток в точке максимума вольтамперной характеристики;

§ ток впадины I_В прямой ток в точке минимума вольтамперной характеристики;

§ напряжение пика U_П – прямое напряжение, соответствующее пиковому току;

§ напряжение впадины U_В – прямое напряжение, соответствующее току впадины;

§ напряжение раствора U_РР – прямое напряжение, большее напряжения впадины, при котором ток равен пиковому;

§ индуктивность диода L_Д – полная последовательная эквивалентная индуктивность диода при заданных условиях;

§ резонансная частота f₀ – расчетная частота, при которой общее реактивное сопротивление p – n перехода и индуктивности корпуса туннельного диода обращается в нуль;

§ шумовая постоянная К_Ш – определяет шум диода.

Максимально допустимые параметры: максимальный допустимый прямой, обратный и импульсный токи, максимально допустимая рассеиваемая СВЧ – мощность.

Обращенный туннельный диод.

Это туннельный диод с очень маленьким значением пикового тока, так же как у туннельных, у них ток при малых обратных смещениях больше, чем у прямых. Поэтому проводящим участком у них является обратная ветвь вольтамперной характеристики (рис. 9).

Основные параметры обращенных туннельных диодов такие же, как у туннельных, кроме U_РР. Дополнительно задаются параметры обратной ветви характеристики (напряжение при заданном обратном токе).

Внешне туннельные диоды представляют собой небольшой цилиндр высотой 2-3 мм и диаметром 4-6 мм с двумя выврдами.

Светодиод

Специально сконструированный полупроводниковый прибор, создающий некогерентное оптическое излучение определенного спектрального состава при прохождении через него прямого тока. В зав<