Полупроводниковые стабилитроны
Изучение схемы практического применения электрического пробоя p-n-перехода для стабилизации напряжения. Характеристика параметров, описание устройства и действие стабилитронов - полупроводниковых диодов, работающих при обратном смещении в режиме пробоя.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.07.2013 |
| Размер файла | 152,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Полупроводниковые стабилитроны
стабилизация напряжение пробой полупроводниковый диод
Режим электрического пробоя р-n-перехода находит практическое применение для стабилизации напряжения. Такие диоды носят название полупроводниковых стабилитронов.
Их изготовляют из кремния, обеспечивающего получение необходимой вольт-амперной характеристики. Германиевые диоды для стабилизации напряжения непригодны, так как пробой у них легко приобретает форму теплового и характеристика в этом режиме имеет неустойчивый падающий участок.
Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона показана на рис. 2.21. В точке А, где пробой является достаточно устойчивым, ток обычно имеет величину порядка 50--100 мкА. После точки А ток резко возрастает и допустимая величина его Imах ограничивается лишь мощностью рассеяния
Рmах: Imах = Рmах /Uст.
Допустимая рассеиваемая мощность Рmах определяется тепловым сопротивлением диода Rт, допустимой температурой перехода Tп mах и температурой окружающей среды Т0 в соответствии с соотношением (2.21):
Рmax = (Тп max - То)/RТ(2.48)
В современных стабилитронах максимальный ток колеблется в пределах от нескольких десятков миллиампер до нескольких ампер. Превышение максимального тока приводит к выходу диода из строя.
Рабочее напряжение стабилитрона, являющееся напряжением пробоя р-n-перехода, зависит согласно соотношению (2.16) от концентрации примесей в р-n-структуре и лежит в пределах 4-200 В.
Напряжение стабилитрона в рабочем режиме мало зависит от тока, что является основой применения этих приборов. На рабочем участке характеристики (от Imin до Imах) зависимость напряжения от тока характеризует дифференциальное сопротивление стабилитрона (см. рис. 2.21):
rд = dU/dI = ?Uст/?Iст .
Оно составляет несколько десятков и даже единиц Ом, причем меньшая величина соответствует стабилитронам, имеющим рабочее напряжение 7-15 В и большой рабочий ток.
При использовании стабилитрона для стабилизации напряжения его включают параллельно нагрузке Rн (рис. 2.22). В неразветвленную часть цепи включают ограничительный резистор, сопротивление Rо которого должно быть значительно больше дифференциального сопротивления стабилитрона rд, (чем больше отношение Rо/rд, тем лучше стабилизация напряжения).
Если напряжение питания во время работы может изменяться самопроизвольно в обе стороны относительно некоторого значения Ео рабочую точку на характеристике стабилитрона выбирают посередине рабочего участка, т. е. берут ток стабилитрона в исходной точке:
Iст = (Imax + Imin )/ 2.
Для этого напряжение питания должно быть равно
Ео = Uст + Rо(Iн + Iст)
Принцип стабилизации напряжения заключается в следующем. Пусть напряжение питания вследствие нестабильности изменяется в пределах ДЕо. Тогда напряжение на стабилитроне и нагрузке будет изменяться на величину ДUст, которая, как видно из рис. 2.21, значительно меньше ДЕо. Из выражения (2.49) находим
ДЕо = ДUст + Rо(ДIRн + ДIст) = ДUст + Rо[(ДUст/Rн) + (ДUст/rд)]
Отсюда
ДUст = ДЕо/(1 + Rо/Rн + Rо/rд).
При Rо/rд >> 1 получаем, что ДUст << ДЕо, т. е. напряжение на выходе изменяется значительно меньше, чем напряжение на входе стабилитрона.
Стабилизация напряжения имеет место и при изменении сопротивления нагрузки. Пусть по этой причине ток нагрузки возрос на ДIн. Тогда напряжение на стабилитроне должно снизиться на RоДIн. Однако этого не происходит, так как сразу же резко уменьшается ток стабилитрона и результирующее изменение тока в неразветвленной цепи будет меньше изменения тока нагрузки:
ДIo = ДIн - ДIст.
При этом результирующее изменение напряжения нагрузки
ДUст = Rо(ДIн - ДIст) (2.51)
получается меньше, чем при отсутствии стабилитрона.
Так как ДIст = ДUст/ rд, то, подставив выражение (2.51), найдем
ДUст = RоДIн/(1 + Rо/rд).
Отсюда можно видеть, что стабилизация тем выше, чем больше отношение Rо/rд. Однако чрезмерное увеличение сопротивления сопряжено с большой потерей мощности в нем и поэтому является невыгодным.
При использовании стабилитрона в прецизионных стабилизаторах Необходимо учитывать, что напряжение стабилизации Uст зависит от температуры. Температурный коэффициент напряжения стабилизации в соответствии с выражением (1.1)
ТКU = 1/Uст (ДU/ДT)
лежит в пределах 0,1% на 1 oС. Величина и направление зависят от напряжения стабилизации (рис. 2.23). Для напряжений ниже 5 В, соответствующих узким р-n-переходам, где преобладает туннельный пробой, ТКU отрицателен. Для напряжений выше 6 В, соответствующих более широким переходам, в которых основным становится лавинный пробой, ТКU положителен, так как при увеличении температуры снижается подвижность носителей заряда в переходе и для ударной ионизации, т. е. для лавинного пробоя, необходима большая величина напряженности электрического поля.
Для компенсации температурного дрейфа напряжения прибегают к включению последовательно со стабилитроном термозависимого резистора R(Т), имеющего обратный температурный коэффициент (см. рис. 2.22).
Для стабилитронов с положительным
ТКU для этой цели обычно используют
Риc. 2.23
Р-n-переходы, включенные в прямом направлении. Подобные приборы с успехом применяют в качестве эталонных источников напряжения даже в переносной аппаратуре.
Чтобы получить большое напряжение стабилизации, стабилитроны включают последовательно, при этом для компенсации разброса параметров иногда необходимо подключать к ним уравнительные резисторы. Параллельное включение стабилитронов также допустимо, но, поскольку ток между ними вследствие разброса параметров распределяется неравномерно, во избежание повреждения среднюю мощность рассеяния на прибор следует брать значительно меньше величины, допустимой для одного прибора; кроме того, можно выравнять токи диодов с помощью резисторов, включенных последовательно с ними; при этом, однако, ухудшаются стабилизирующие свойства ввиду увеличения результирующего дифференциального сопротивления приборов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структура и элементы схемы измерительной цепи. Изучение конструкции и принципов работы полупроводниковых стабилитронов. Их главные параметры и критерии измерения. Исследование оценка изменения параметров стабилитронов от внешних факторов (температуры).
лабораторная работа [706,8 K], добавлен 25.06.2015Полупроводниковые приборы. Выпрямительные свойства диодов. Динамический режим работы диодов. Принцип действия диода. Шотки, стабилитроны, стабисторы, варикапы. Туннельные диоды. Обращённый диод. Статическая характеристика и применение обращённого диода.
реферат [515,0 K], добавлен 14.11.2008Характеристика свойств и параметров полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов и стабилитронов. Расчет стабилизаторов напряжения, выпрямителей с емкостным фильтром. Выбор стандартного трансформатора. Определение коэффициента полезного действия.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 19.02.2013Анализ электрических характеристик интегральных схем и модели их элементов. Моделирование диодов на основе р-п-перехода в программе PSPICE: эмиссия, температурный потенциал, напряжение пробоя, диффузионная емкость, вольтфарадная характеристика.
реферат [432,2 K], добавлен 13.06.2009Предельные эксплуатационные параметры полупроводникового прибора КД409А. Поиск напряжения пробоя транзистора. Электрический расчет схемы автоколебательного симметричного мультивибратора. Полупроводниковые диоды, их виды, конструкция и параметры.
контрольная работа [694,5 K], добавлен 22.03.2015Рассмотрение принципов работы полупроводников, биполярных и полевых транзисторов, полупроводниковых и туннельных диодов, стабилитронов, варикапов, варисторов, оптронов, тиристоров, фототиристоров, терморезисторов, полупроводниковых светодиодов.
реферат [72,5 K], добавлен 14.03.2010Изучение свойств германиевого и кремниевого выпрямительных полупроводниковых диодов при изменении температуры окружающей среды. Измерение их вольт-амперных характеристик и определение основных параметров. Расчет дифференциального сопротивления диода.
лабораторная работа [29,7 K], добавлен 13.03.2013Разработка прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Классификация полупроводниковых диодов, характеристика их видов. Принципиальная схема лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.11.2013Закономерности протекания тока в p–n переходе полупроводников. Построение вольтамперных характеристик стабилитрона, определение тока насыщения диода и напряжения пробоя (напряжения стабилизации). Расчет концентрации основных носителей в базе диода.
лабораторная работа [171,4 K], добавлен 27.07.2013Параметры интегральных полупроводниковых диодов и биполярных транзисторов в интервале температур 250-400К. Величина контактной разности потенциалов. Толщина квазинейтральной области. Глубина залегания эмиттерного перехода. Транзисторы с p-n переходом.
курсовая работа [270,1 K], добавлен 19.02.2013Свойства полупроводниковых материалов, применяемых для производства транзисторов и диодов. Понятие электронно-дырочного перехода (n-p-перехода), определение его вольтамперной характеристики. Расчет зависимости плотности тока насыщения от температуры.
курсовая работа [612,5 K], добавлен 12.12.2011Ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Принцип действия стабилитрона тлеющего разряда. Основные физические закономерности. Область стабилизации напряжения. Работа параметрического стабилизатора.
контрольная работа [89,3 K], добавлен 28.10.2011Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов. Назначение, область применения и общий принцип их действия. Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов. Диод Есаки (туннельный диод) и его модификации.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 19.10.2009Проведение исследования области применения полупроводникового диода BY228 и полупроводникового стабилитрона 1N4733. Снятие осциллограммы входного и выходного напряжений. Проведение сравнительного анализа характера изменения входных и выходных напряжений.
контрольная работа [202,7 K], добавлен 02.12.2010Диод как электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами. Его вольт-амперная характеристика. Основные типы диодов: выпрямительные, высокочастотные, переключающие, стабилитроны, сарикапы и диоды Шотки.
реферат [1017,8 K], добавлен 22.02.2015Обоснование способа и силовой схемы регулирования выпрямленного напряжения. Расчет параметров управляемого выпрямителя и выбор типа силовых полупроводниковых приборов. Анализ работы управляемого выпрямителя. Система импульсно-фазового управления.
курсовая работа [628,3 K], добавлен 31.03.2018Физико-топологическая модель как модель расчета электрических параметров. Расчет распределения концентрации акцепторной и донорной примеси, скорости диффузии, расчет остальных параметров биполярного транзистора. Определение напряжения лавинного пробоя.
реферат [433,1 K], добавлен 12.06.2009Инжекционный механизм накачки. Величина смещающего напряжения. Основные характеристики полупроводниковых лазеров и их группы. Типичный спектр излучения полупроводникового лазера. Величины пороговых токов. Мощность излучения лазера в импульсном режиме.
презентация [103,2 K], добавлен 19.02.2014Физические модели p-n переходов в равновесном состоянии и при электрическом смещении. Влияние процессов генерации-рекомбинации на вид ВАХ для PSPICE модели полупроводникового диода, связь концентрации и температуры с равновесной барьерной емкостью.
лабораторная работа [3,4 M], добавлен 31.10.2009Электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках (полупроводниковые приборы). Классификация полупроводниковых приборов по назначению и принципу действия, типу материала, конструкции и технологии, применению.
реферат [1,6 M], добавлен 17.03.2011
