Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Стабилитроны

Стабилитроны – это диоды, использующие участок вольт-амперной характеристики р-n-перехода, соответствующий обратному электрическому пробою (рис. 1.5, а). Стабилитрону, как показывает само название, свойственна стабильность, т.е. неизменность падения напряжения на нем при изменениях в несколько раз тока, протекающего через него. Благодаря этому свойству, стабилитроны широко применяются в качестве источников опорного напряжения, которое должно оставаться неизменным при каких-либо изменениях других параметров схемы. Применяются они и как стабилизаторы напряжения при небольших мощностях нагрузки.

Во избежание теплового пробоя последовательно со стабилитроном включают резистор R0 (рис. 1.5, б), ограничивающий ток Iст, который является обратным током для р-n-структуры стабилитрона. При изменениях входного напряжения ΔUΒΧ (рис. 1.5, в) меняются ток ΔIст и падение напряжения от этого тока на R0. Значения тока Iст и его изменений определяются точками А, B и С пересечения вольт-амперной характеристики р-n-перехода и прямых, проведенных под углом arctgR0 из точек Uвх и его изменений, отложенных на оси Uобр. Точка A определяет значение UCT при среднем значении Uвх, а точки В и С – изменения ΔUст при изменениях ΔUвх.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке ВС равно

(1.1)

Если напряжение Uвх может изменяться в обе стороны от своего среднего значения, то точку А выбирают на середине линейного участка вольт-амперной характеристики стабилитрона, причем

(1.2)

Перейдя от (1.2) к приращениям, запишем:

а подставив ΔIст из (1.1), получим:

откуда

При R0 >> rдиф получим, что ΔUст<<ΔUвх и стабилизация тем лучше, чем больше отношение R0 / rдиф.

Стабилитрон

Рис. 1.5. Стабилитрон:

а – условное обозначение; б – схема включения; в – вольт-амперная характеристика

Основными параметрами стабилитронов являются:

  • • напряжение стабилизации Uст;
  • • минимальный ток стабилизации Iст.min, при котором наступает устойчивый электрический пробой р-n-перехода;
  • • максимальный ток стабилизации Iст.mах, при котором мощность, рассеиваемая на стабилитроне, не превышает допустимого значения;
  • • дифференциальное сопротивление rдиф;
  • • максимальная мощность рассеяния Ртах, при которой еще не наступает тепловой пробой р-n-перехода;
  • • температурный коэффициент стабилизации αст – отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды (выражается в %/град):

Выпускаются кремниевые стабилитроны на напряжение стабилизации от 5 до 400 В и на мощность от 250 мВт до 50 Вт.

Диоды Шоттки

В основе выпрямляющего диода может использоваться не только переход между полупроводниками р- и n-типа, но и между полупроводником и металлом. Такие диоды называются диодами Шоттки.

Рассмотрим структуру металл–полупроводник n-типа. Если работа выхода электронов у металла выше, чем у полупроводника, то преобладающим будет перемещение электронов из полупроводника в металл (свободным электронам металла труднее приобрести энергию, равную работе выхода, чем электронам полупроводника). В результате металл заряжается отрицательно, а оставшиеся в полупроводнике ионы донорной примеси создают в его приграничном слое положительный потенциал (рис. 1.6, а). Такое распределение зарядов создает контактную разность потенциалов Uк (потенциальный барьер), препятствующий дальнейшему перемещению электронов. При этом тонкий приграничный слой полупроводника обедняется носителями. Таким образом, в месте контакта металла и полупроводника возникает переход, аналогичный р-n-переходу. Если к такому переходу приложить обратное напряжение, совпадающее с Uк, то ширина обедненной области увеличится, а сопротивление перехода возрастет. Если приложить прямое напряжение, то оно будет противодействовать Uк, при этом переход сужается, потенциальный барьер уменьшается и через переход начинает течь ток. Вольт-амперные характеристики такого перехода и р-n-перехода оказываются аналогичными.

Металлополупроводниковый диод Шоттки

Рис. 1.6. Металлополупроводниковый диод Шоттки:

а – структура диода; б – условное обозначение; в – вольт-амперная характеристика; 1 – переход Шоттки: 2 – р-п-переход

Основной отличительной особенностью характеристик диода Шоттки является значительно меньшее прямое падение напряжения по сравнению с диодами на основе р-n-перехода (рис. 1.6, в). Это объясняется тем, что в диоде Шоттки одно из веществ перехода – металл, и следовательно, его электрическое сопротивление (и соответствующее падение напряжения на нем) значительно меньше, чем у полупроводника.

Другая особенность диода Шоттки – отсутствие проникновения неосновных носителей заряда из металла в полупроводник (в рассматриваемом случае – дырок, которые для n-области являются неосновными). Это значительно повышает быстродействие диодов Шоттки по сравнению с обычными диодами, так как отпадает необходимость в рассасывании таких носителей при смене полярности внешнего напряжения.

Диоды Шоттки, у которых выпрямляющий переход представляет собой тонкую пленку молибдена или алюминия, нанесенную на пластинку кремния методом вакуумного напыления, обладают емкостью, не превышающей 0,01 пФ. Это обеспечивает чрезвычайно малое время их переключения (доли наносекунды) и предельно высокую частоту работы (десятки гигагерц). Мощные диоды позволяют пропускать токи в десятки ампер при обратных напряжениях до 500 В. Благодаря меньшему прямому напряжению (0,3 В вместо 0,7 В у диодов р-n-типа) они обеспечивают более высокий КПД. Условное обозначение металлополупроводникового диода Шоттки приведено на рис. 1.6, б.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы