Файл: Tverdotila_elektronika.pdf

меншого шляху набув кінетичної енергії, достатньої для іонізації нейтральних атомів, треба мати більше прискорювальне поле.

Параметри випрямних діодів

До цих параметрів належать:

постійна Uï ð , виміряна при даному постійному Iï ð ;

постійний I çâ , виміряний при даній постійній U çâ ;

середнє значення випрямленого струму Iâñåð усереднюється за період;

прямий Rï ð та зворотний Rçâ опори діода при даних

Uï ð та U çâ ;

диференціальний опір діода rä dU / dI ;

максимально допустима зворотна напруга Uçâmax ;

максимально допустимий середній прямий струм

Iï ðñåð max ;

максимально допустима середня розсіювана

2.3 Напівпровідникові стабілітрони

Стабілітронами називаються діоди, які призначені для стабілізації рівня напруги в електронних схемах. З цією метою використовують діоди, ВАХ яких має ділянку зі слабкою залежністю напруги від струму, що протікає. Як стабілітрони використовуються площинні кремнієві діоди, на зворотній гілці ВАХ яких ділянка стабілізації створюється внаслідок лавинного або тунельного пробою

(рис. 2.2).

На ВАХ рис. 2.2 межі ділянки стабілізації позначені точками А та В. Положенню точки А відповідає напруга

49

пробою стабілітрона Uï ðî á , яка залежить від питомого

опору вихідного матеріалу, тобто від концентрації домішок. Точка В відповідає граничному режиму, в якому на стабілітроні розсіюється максимально допустима потужність.

Рисунок 2.2 – ВАХ напівпровідникового стабілітрона

Низьковольтні стабілітрони (Uñò 6 В) виготовляють із сильнолегованого кремнію (з великими концентраціями N A та N Ä ), p-n перехід у них вузький, у ньому тунельний

пробій відбувається при невеликих напругах. Стабілітрони з Uñò 8 В виготовляються з малою концентрацією домішок,

p-n перехід у них широкий, і в ньому більш імовірним є

лавинний пробій.

При напругах стабілізації від 6 до 8 В у стабілітронах може бути як лавинний, так і тунельний пробій. Концентрація домішок впливає не лише на величину Uï ðî á (Uñò ), а й на зміну ВАХ при зміні температури.

Для стабілітронів з малою концентрацією домішок зростання температури приводить до збільшення кількості

50

вільних носіїв заряду і зменшення їх рухомості. Тому в таких стабілітронах при зростанні температури розвиток лавиноподібного процесу розмноження носіїв унаслідок ударної іонізації почнеться при більшій зворотній напрузі, тобто Uï ðî á збільшується (рис. 2.2).

У низьковольтних стабілітронах (з великою концентрацією домішок) зі зростанням температури зменшується ширина ЗЗ, зростає ймовірність тунельного пробою (переходу носія з ВЗ однієї області в ЗП іншої області), який і відбувається при менших напругах, ніж це було при початковій температурі, тобто Uï ðî á зменшується.

Для стабілізації низьких напруг (біля одного вольта) використовують пряму гілку ВАХ діода при Uï ðî á >UK . У

цьому режимі в кремнієвих діодах також спостерігається слабка залежність напруги від струму, що протікає. Такі прилади називають стабісторами, їх характеристика зображена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 – Характеристика стабістора

До параметрів стабілітронів належать:

напруга стабілізації Uñò при даному струмі стабілізації;

мінімально допустимий струм стабілізації Iñò min ;

51

максимально допустимий струм Iñò max ;

максимально допустима потужність Pmax , що

розсіюється стабілітроном;

диференціальний опір rñò dUñò / dIñò ;

температурний коефіцієнт напруги стабілізації (ТКН), який визначається відношенням відносної зміни напруги стабілізації ( Uñò /Uñò ) до абсолютної зміни температури при постійному Iñò :

Із розглянутої температурної зміни ВАХ стабілітронів випливає, що низьковольтні стабілітрони (Uñò 6 В) мають

від’ємний ТКН, високовольтні (Uñò 8В) – додатний ТКН. Для зменшення температурної залежності Uñò послідовно

зі стабілітроном включають у прямому напрямі діод, який має ТНК протилежного знака. Цей спосіб використовується в прецизійних стабілітронах типу Д818, які мають усередині одного корпуса кілька послідовно з’єднаних переходів.

Прикладом стабілітрона може бути КС 168А – стабілітрон кремнієвий, призначений для пристроїв широкого вжитку, напруга стабілізації 6,8 В, допустима максимальна потужність не перевищує 0,3 Вт. Приклад стабістора: 2С107А – стабістор кремнієвий спеціального призначення, напруга стабілізації Uñò 0, 7 В, допустима

потужність Pmax 0,3Вт.

Застосування стабілітронів розглянемо на прикладі найпростішого параметричного стабілізатора постійної напруги (рис. 2.4). При збільшенні U âõ одразу зростає Uâèõ ,

робоча точка на ділянці стабілізації зміщується донизу, що означає зменшення опору стабілітрона. Струм через

52

2.4 Універсальні діоди

До універсальних (високочастотних) діодів належать одноперехідні напівпровідникові прилади, що застосовують для випрямлення (при меншому електричному навантаженні), модуляції, детектування та інших нелінійних перетворювань електричних сигналів, частота яких не перевищує 1000 МГц. Третій елемент їх позначення – цифра 4.

На високих частотах можна вважати, що діод має односторонню провідність, якщо Zçâ Zï ð , де Z çâ , Zï ð

повні зворотний та прямий опори діода.

При прямому включенні діода ємність Ñäèô зашунто-

53

точково-контактного або мікросплавного способів його виготовлення. Тому універсальні діоди – це здебільшого точкові або мікросплавні діоди. Останні розраховані на більші допустимі струми і мають кращі характеристики при зворотному включенні.

ВАХ універсального діода (рис. 2.5) не має ділянки насичення на зворотній гілці. Це пояснюється, зокрема, нагріванням унаслідок незадовільного відведення тепла й ударною іонізацією, що спричиняється неоднорідністю електричного поля у переході.

До параметрів універсальних діодів належать, крім перелічених у п. 2.2, ємність діодів при заданій зворотній напрузі, а також діапазон робочих частот і температур.

54