Стабилитроны

Стабилитроны предназначены для стабилизации питающих напряжений, фиксации уровня и т.д. стабилитроны изготавливаются на основе n-кpемния. Выбор материалов для них обусловлен отличительными особенностями кремниевых диодов:

· малым обратным током;

· резким переходом в область лавинного или туннельного пробоя при незначительных изменениях обратного напряжения;

· высоким значением допустимой температуры перехода.

Принцип стабилизации заключается в том, что в полупроводниковом кристалле (как правило, кремниевом), сильно легированном примесями в обеих областях, с тонким и резко выраженном p-n-переходом, быстро развивается и устанавливается электрический пробой, при котором значительное увеличение обратного тока (тока пробоя) происходит при сравнительно низком и примерно постоянном обратном напряжении (для каждого типа прибора). В p-n-переходе небольшой толщины при воздействии обратного напряжения возникает сильное электрическое поле с высокой напряженностью (порядка ), которое становится причиной электрического пробоя p-n-перехода.

Используя пластины n-Si с различной концентрацией примесей, можно изготавливать стабилитроны с различной величиной напряжения , которое соответствует переходу в область лавинообразного роста обратного тока, а, следовательно, и с различными значениями напряжения стабилизации .

При , преобладает туннельный пробой, при значениях , наряду с туннельным развивается и лавинный пробой, при , лавинный пробой становится доминирующим. Типичная ВАХ стабилитрона (обратная ветвь) представлена на рис.1.1.10. Прямой ток в зависимости от напряжения изменяется, как у любого диода, по экспоненциальному закону. Ветвь обратного тока характеризует рабочий режим стабилитрона.

Принцип работы стабилитрона основан на очень малом изменении напряжения (в области пробоя) при значительном увеличении обратного тока.

возрасти, при этом напряжение на резисторе увеличивается. Однако избыток токав общей цепи поглощается стабилитроном. Ток, протекающий через стабилитрон растет, а напряжение на его зажимах, а следовательно и на резисторе, остается неизменным.

Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации - значение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока

стабилитроны: промышленностью выпускаются стабилитроны с напряжением стабилизации от 3 до 400 В.

Важными параметрами также являются максимальный и минимальный токи стабилизации и , соответственно. Эти характеристики ограничивают область ВАХ, которая применяется для стабилизации напряжения при условии обеспечения надежной работы прибора.

В качестве параметров также используются дифференциальное сопротивление

(1.1.21)

и статистическое сопротивление стабилитрона

. (1.1.22)

В данных выражениях и - напряжение и ток в заданной рабочей точке, а и - малые приращения этих величин. Как видно из графика ВАХ (рис 1.1.10) напряжение стабилизации зависит от температуры. Для оценки температурного влияния на напряжение стабилизации используется температурный коэффициент напряжения стабилизации:

, (1.1.23)

где - это отклонение от номинального значения при изменении температуры на .