Стабилитроны. Полупроводниковые диоды, имеющие на ВАХ участок со слабой зависимостью напряжения от тока, называются стабилитронами

Полупроводниковые диоды, имеющие на ВАХ участок со слабой зависимостью напряжения от тока, называются стабилитронами. В качестве исходного материала для изготовления стабилитронов используется кремний, обеспечивающий малые обратные токи, большой температурный диапазон, большую крутизну ВАХ на участке стабилизации.

Принцип действия основан на использовании электрического пробоя в p-n-переходе. При малой концентрации примеси в базе реализуется лавинный механизм пробоя (U_ст>6,3 В), а при высокой концентрации примеси туннельный (U_ст­<6,3 В).

На рис. 1.13 показана ВАХ стабилитрона. Основными параметрами стабилитронов являются U_ст - напряжение стабилизации; I_ст - ток стабилизации; I_{ст min} - минимальный ток стабилизации (при меньшем токе увеличивается дифференциальное сопротивление); I_{ст max} - максимальный ток стабилизации - наибольший ток, определяемый из максимально допустимой мощности; - дифференциальное сопротивление при заданном токе стабилизации; - статическое сопротивление, K_D=R_ст/r_диф критерий качества стабилитрона; - температурный коэффициент стабилизации.

Для стабилитронов U_ст=3-200 В. Изменение напряжения стабилизации осуществляется за счет изменения концентрации носителей в базе.

С ростом температуры у стабилитронов с лавинным механизмом пробоя напряжение стабилизации увеличивается за счет возрастания теплового рассеяния, и уменьшения длины свободного пробега носителей, а у стабилитронов с туннельным механизмом уменьшается, вследствие уменьшения ширины запрещенной зоны.

Схема стабилизации напряжения приведена на рис. 1.14. При увеличении U, как только ток через стабилитрон становится больше I_{ст min} напряжение на стабилитроне перестает увеличиваться и остается равным U_ст. Дальнейшее увеличение U приводит лишь к увеличению падения напряжения на R.

I

I_{ст max}

I_{ст min}

I_ст

U

P_max

+u

-u

U_ст

Рис. 1.13

	R

I

I_ст

I_н  

R_н

U

Рис. 1.14

Напряжение на нагрузке поддерживается постоянным. Величина R при заданных U и I_ст выбирается из условия:

. (1.4.1)

Коэффициент стабилизации равен .

Для схемы на рис. 1.14

.

Прецинзионные стабилитроны обладают температурным коэффициентом напряжения стабилизации a_ст=10^-5 град^-1. Они представляют собой три последовательно включенных p-n-перехода. Стабилизирующий p-n-переход включен в обратном направлении, а два термокомпенсирующих в прямом. С ростом температуры напряжение на обратно включенном p-n-переходе увеличивается, а на прямо включенных диодах уменьшается. Общее же напряжение изменяется незначительно. Последовательно включенные прямосмещённые диоды увеличивают дифференциальное сопротивление прецинзионных стабилитронов.

Стабисторы. Диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ, называется стабистором. Напряжение стабилизации стабистора с одним p-n-переходом ~0,7 В. Применяются стабисторы с несколькими последовательно включенными p-n-переходами.

Обращенные импульсные диоды имеют рабочую точку вблизи напряжения пробоя. На рис 1.15 точка А. Участок лавинного пробоя рассматривается как прямая ветвь ВАХ импульсного диода, а прямая ветвь ВАХ стабилитрона, как обратная ветвь ВАХ импульсного диода. Лавинное нарастание тока обеспечивает высокое быстродействие.

Двуполярные стабилитроны представляют собой p-n-p-структуру используемую для двуполярного ограничения напряжения и работающую как два встречно включенных стабилитрона.

Дата добавления: 2014-01-07