Навигация
3.2 Стабилитроны
Полупроводниковый стабилитрон – это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения.
В полупроводниковых стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на р-n- переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое. Это связано с тем, что небольшое увеличение напряжения на р-n- переходе в режиме электрического пробоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заряда и значительное увеличение обратного тока.
Низковольтные стабилитроны изготовляют на основе сильнолегированного (низкоомного) материала. В этом случае образуется узкий плоскостный переход, в котором при сравнительно низких обратных напряжениях (менее 6В) возникает туннельный электрический пробой. Высоковольтные стабилитроны изготавливают на основе слаболегированного (высокоомного) материала. Поэтому их принцип действия связан с лавинным электрическим пробоем.
Основные параметры стабилитронов:
· напряжение стабилизации Uст (Uст = 1…1000В);
· минимальный Iст міn и максимальный Iст мах токи стабилизации (Iст міn » 1,0…10мА, Iст мах » 0,05…2,0А);
· максимально допустимая рассеиваемая мощность Рмах;
· дифференциальное сопротивление на участке стабилизации rд = DUст/DIст , (rд » 0,5…200Ом);
· температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации:
TKU стабилитрона показывает на сколько процентов изменится стабилизирующее напряжение при изменении температуры полупроводника на 1°С
(TKU = −0,5…+0,2 %/°С).
Рисунок 3.6 – Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его условное графическое обозначение
Стабилитроны используют для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней напряжений в различных схемах.
Стабилизацию низковольтного напряжения в пределах 0,3…1В можно получить при использовании прямой ветви ВАХ кремниевых диодов. Диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ, называют стабистором. Существуют также двухсторонние (симметричные) стабилитроны, имеющие симметричную ВАХ относительно начала координат.
Стабилитроны допускают последовательное включение, при этом результирующее стабилизирующее напряжение равно сумме напряжений стабилитронов:
Uст = Uст1 + Uст2 +…
Параллельное соединение стабилитронов недопустимо, т.к. из-за разброса характеристик и параметров из всех параллельно соединенных стабилитронов ток будет возникать только в одном, имеющем наименьшее стабилизирующее напряжение Uст, что вызовет перегрев стабилитрона.
3.3 Туннельные и обращенные диоды
Туннельный диод – это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт - амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательного дифференциального сопротивления.
Туннельный диод изготовляется из германия или арсенида галлия с очень большой концентрацией примесей, т.е. с очень малым удельным сопротивлением. Такие полупроводники с малым сопротивлением называют вырожденными. Это позволяет получить очень узкий р-n- переход. В таких переходах возникают условия для относительно свободного туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер (туннельный эффект). Туннельный эффект приводит к появлению на прямой ветви ВАХ диода участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Туннельный эффект состоит в том, что при достаточно малой высоте потенциального барьера возможно проникновение электронов через барьер без изменения их энергии.
Основные параметры туннельных диодов:
· пиковый ток Iп – прямой ток в точке максимума ВАХ;
· ток впадины Iв − прямой ток в точке минимума ВАХ;
· отношение токов туннельного диода Iп/Iв;
· напряжение пика Uп – прямое напряжение, соответствующее пиковому току;
· напряжение впадины Uв − прямое напряжение, соответствующее току впадины;
· напряжение раствора Uрр.
Туннельные диоды используются для генерации и усиления электромагнитных колебаний, а также в быстродействующих переключающих и импульсных схемах.
Рисунок 3.7 – Вольт-амперная характеристика туннельного диода
Обращенный диод – диод на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.
Принцип действия обращенного диода основан на использовании туннельного эффекта. Но в обращенных диодах концентрацию примесей делают меньше, чем в обычных туннельных. Поэтому контактная разность потенциалов у обращенных диодов меньше, а толщина р-n- перехода больше. Это приводит к тому, что под действием прямого напряжения прямой туннельный ток не создается. Прямой ток в обращенных диодах создается инжекцией не основных носителей зарядов через р-n- переход, т.е. прямой ток является диффузионным. При обратном напряжении через переход протекает значительный туннельный ток, создаваемый перемещение электронов сквозь потенциальный барьер из р- области в n-область. Рабочим участком ВАХ обращенного диода является обратная ветвь.
Таким образом, обращенные диоды обладают выпрямляющим эффектом, но пропускное (проводящее) направление у них соответствует обратному включению, а запирающее (непроводящее) – прямому включению.
Рисунок 3.8 – Вольт-амперная характеристика обращенного диода
Обращенные диоды применяют в импульсных устройствах, а также в качестве преобразователей сигналов (смесителей и детекторов) в радиотехнических устройствах.
Похожие работы
... , то двухполупериодный выпрямитель может быть выполнен на двух диодах (рис. 13). Рисунок 13 7. Стабилитроны, варикапы, светодиоды и фотодиоды Стабилитроны. Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации уровня постоянного напряжения. Стабилизация – поддержание какого-то уровня неизменным. По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и кремниевые. ...
... лупроводники с преобладанием дырочкой проводимости над электрон- ной называют полупронодниками р-типа (от слова positiv — положительный). 2.Основные полупроводниковые приборы (Строение и применение) Существуют два основных полупроводниковых приборов : диод и транзистор. Диод. В нястояшее время для выпрямления электрическигй тока в радиосхемах наряду с двухэлектродными лампами вся больше ...
... не происходит в прямом направлении, то нечему рассасываться в момент закрытия барьерного перехода, что происходит практически мгновенно (0,1 нс и менее Fраб = 3-15 ГГц). Стабилитроны - это полупроводниковые диоды, обладающие большой крутизной обратной ветви ВАХ (рис. 6) в области напряжения лавинного пробоя Uпроб. Рис. 6. Принцип стабилизации напряжения с помощьюполупроводникового стабилитрона ...
... Сопротивление р - n - перехода возрастает, а ток уменьшается (в 1000 раз по сравнению с прямым током). Этот ток называется обратным. Точечно-плоскостные полупроводниковые диоды имеют особенность в строении. У этих диодов кристалл германия (кремния) не вплавляется в донорную или акцепторную примесь. В германиевом диоде на пластину с электро проводимостью наклеивается табличка из индия. В процессе ...
0 комментариев