Стабилитроны

Стабилитроны — это диоды, применяемые в схемах стабилиза­ции напряжения. Диод содержит /?-я-переход и в связи с этим прояв­ляет эффект односторонней проводимости. Вольтамперная характе­ристика стабилитронов несимметричная, ее общий вид и рабочая область представлены на рис. 8.13.

Из рис. 8.13 видно, что при больших значениях обратного напря­жения U_o6 обратный ток /_об, протекающий через стабилитрон, резко возрастает при малых изменениях приложенного напряжения. Это состояние стабилитрона вызвано пробоем /?-я-перехода и является его рабочим режимом. Напряжение пробоя р-п-перехода принято считать напряжением стабилизации U_CT стабилитрона, а возникаю­щий при этом обратный ток — током стабилизации

У стабилитронов величина напряжения стабилизации U_CT может изме­няться в широких пределах — от 3,5 до 400 В и выше, в зависимости от удельного сопротивления кремния, а токи стабилизации /_ст достигать при этом значений до нескольких десятков ампер. Таким образом, рабочей обла­стью ВАХ является участок АБ (см. рис. 8.13, а) и участок, лежащий между Ст.мин ^и Лт.макс (^см- Р^ис- 8.13, б) и соответствующий электрическому пробою р-п перехода стабилитрона. На реальных ВАХ этот участок имеет некоторый наклон (см. рис. 8.13, б), так как напряжение стабилизации j7_CT, хотя и очень слабо, но все же зависит от тока стабилизации /_ст. Величина /_{ст мин} является минимальным значением тока стабилизации, который соответствует началу устойчивого электрического пробоя />-я-перехода. При токах, меньших /_стмин, в диоде возникают шумы, происхождение которых связано с механиз­мом лавинного пробоя. Эти шумы в предпробивной области используют в специальных приборах — полупроводниковых генераторах шумов. Величина ^ст макс соответствует максимальному значению тока стабилизации, который

Рис. 8.13. ВАХ кремниевого стабилитрона (на примере КС168А) — аи общий вид рабочей области ВАХ стабилитрона — б

ограничен допустимой мощностью рассеяния Р_шкс (температурой нагрева) и возможностью перехода электрического пробоя в тепловой. В рабочем режи­ме напряжение на диоде сохраняется практически постоянным при значи­тельных изменениях протекающего через него тока.

В производстве стабилитронов кремний для этой цели более предпочти­телен, чем германий.

В табл. 8.9 приведены основные характеристики некоторых стабилитро­нов; U_CT — напряжение стабилизации (напряжение пробоя) — измеряется между выводами стабилитрона [17_ст = (*7_стмакс + U_CTMilH)/2, см. рис. 8.13, б];

— ток стабилизации, текущий через стабилитрон; _мин — наименьшее значение тока стабилизации; /_{ст макс} — наибольший ток стабилизации, при котором нагрев стабилитрона не выходит за допустимые пределы (+100 °С); г_диф — дифференциальное (динамическое) сопротивление, Ом, определяемое как отношение приращения напряжения стабилизации A tf_CT на стабилитроне к вызвавшему его малому приращению тока стабилизации Ав заданной точке ВАХ:

^„ф = А(/„ /Д/_Ст. (8-26)

Дифференциальное сопротивление г_ДИф характеризует качество стабилиза­ции и определяется углом наклона ВАЛ в области пробоя, оно возрастает с ростом напряжения стабилизации.

Важной характеристикой стабилитронов является статическое сопротив­ление Ом,

= UJL (8-27)

и температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) — а_ст, %/>С, при постоянном токе стабилизации

a_CT = [AUJ(U_CTAT)]m%. (8.28)

У кремния изменение знака а_ст происходит при концентрации примеси око­ло 5-Ю²³ м^-3. При U_CT= 5—7 В коэффициент а_ст минимальный. У высоко­вольтных стабилитронов а_ст > 0, у низковольтных а_ст < 0. Это объясняется зависимостью механизма пробоя от концентрации легирующей примеси в полупроводнике.

Важной эксплуатационной характеристикой стабилитронов является также максимальная мощность рассеяния Р_макс.

Дата добавления: 2015-08-09