Вопрос 9. Полупроводниковые стабилитроны – устройство,принцип действия, особенности применения, характеристики и параметры.
Так называются диоды в которых лавинный или туннельный пробой p-n перехода используется с целью стабилизации напряжения. Рабочим участком ВАХ стабилитрона является участок обратной ветви, соответствующий пробою.
Наличие участка АБ, где малому изменению напряжения соответствует большое изменение тока, позволяет использовать стабилитроны в качестве стабилизаторов напряжения или эталонных (опорных) источников напряжения. Германиевые диоды здесь не могут быть использованы, т.к. им свойственен тепловой (необратимый) пробой.
Если входное напряжение изменить на ΔUнест , то ток через стабилитрон получит приращение ΔIст, а
выходное напряжение . Так как подставляя получим:
или Отсюда следует, что чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона тем меньше изменение выходного напряжения вызванное изменением входного.
Такой стабилизатор напряжения называется параметрическим.
Особенности применения.
В области электрического пробоя изменяется очень мало, что позволяет применять его для стабилизации обратного напряжения.
Параметры стабилитронов.
1. -номинальное напряжение стабилизации – падение напряжения на стабилитроне при заданном значении тока. Как у отечественных, так и у зарубежных стабилитронов эта величина лежит в пределах от 2 до 300 В. Низковольтные стабилитроны (от 2 до5 В) изготавливаются на основе сильно легированного кремния и в них имеет место туннельный пробой. В стабилитронах с Uст.ном от 5 до 7 В одновременно имеет место как туннельный, так и лавинный пробой, при Uст.ном выше 10 В основную роль играет лавинный пробой.
2. и -соответственно минимальный и максимальный ток стабилизации. Минимальный ток стабилизации ограничивается условием существования устойчивого пробоя и имеет порядок единиц – десятков миллиампер. максимальный ток стабилизации ограничен допустимым перегревом
перехода т.е. максимальной мощностью рассеивания . У современных стабилитронов Iст.мах лежит в пределах от единиц миллиампер до единиц ампер, а Pмах от сотен милливатт до единиц ватт.
3. -дифференциальное сопротивление на рабочей ветви ВАХ от десятых долей Ом у мощных низковольтных стабилитронов, до сотен Ом у высоковольтных. Этот параметр в основном определяется сопротивлением толщи
полупроводника за пределами p-n перехода. У наиболее распространённых в употреблении маломощных, низковольтных стабилитронов эта величина лежит в пределах 10-50 Ом.
4. -температурный коэффициент напряжения. Его размерность % / Co.
Величина и знак ТКН зависят от характера пробоя. Туннельный эффект характеризуется отрицательным ТКН, а лавинный положительным. Наименьший ТКН имеют стабилитроны с номинальным напряжением стабилизации около 5,6В.
5. Pmax – максимальная мощность, которая может рассеиваться в конструкции стабилитрона.
Для лавинного пробоя – с ростом температуры напряжение стабилизации напряжение пробоя – растёт, а для туннельного – уменьшается.
Для увеличения мощности – стабилитроны параллельно подключать не рекомендуется! Нужно с очень большим вниманием это делать, поскольку так, чтобы мощность, которая должна рассеиваться на параллельном включении была меньше,чем такая у каждого стабилитрона в противном случае один выходит из строя и полетело в тар-тарары :)
