Лекция 5. Полупроводниковые стабилитроны. Параметры, классификация, анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения

Лекция 5. Полупроводниковые стабилитроны. Параметры, классификация, анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения

5.1. Основные параметры стабилитронов

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона ничем не отличается от ВАХ обычного кремниевого диода, а обратная ветвь из-за специальной конструкции и малой концентрации примесей в p-n переходе обладает «жесткой» формой в зоне электрического (лавинного) пробоя. Вид ВАХ стабилитрона представлен на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Вольтамперная характеристика стабилитрона

В зоне лавинного пробоя на рабочем участке характеристики напряжение на стабилитроне меняется весьма мало. Границы рабочего участка определяются с одной стороны минимальным током стабилизации I_ст.мин, при котором возникает устойчивый лавинный пробой, а с другой стороны максимальным током стабилизации I_ст.мах, при котором p-n переход нагревается до предельно допустимой температуры.

Основными параметрами стабилитронов являются:

- номинальное напряжение стабилизации U_ст.ном;

- номинальный ток стабилизации I_ст.ном;

- допустимая мощность рассеяния Р_ст;

- динамическое сопротивление r_ст;

- температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН).

Номинальное напряжение стабилизации U_ст.ном зависит от температуры p-n перехода и определяется при заданных условиях охлаждения и номинальном токе I_ст.ном.

Допустимая мощность рассеяния Р_ст = U_стI_{ст.макс.} устанавливается для длительного режима работы. Она зависит от интенсивности охлаждения, и может быть увеличена установкой стабилитрона на радиатор (если это предусмотрено конструкцией корпуса стабилитрона).

Динамическое сопротивление определяет качество стабилитрона. Чем меньше динамическое сопротивление, тем меньше изменяется напряжение на рабочем участке ВАХ стабилитрона, и тем точнее поддерживается стабилизированное напряжение.

Температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН) определяется по формуле:

; , (5.1)

где t = t_макс – t_мин – разность температур окружающей среды, при которых эксплуатируется стабилитрон.

Высоковольтные стабилитроны обладают положительным ТКСН, а низковольтные – отрицательным. Это объясняется различием в механизмах лавинного пробоя «широких» высоковольтных и «узких» низковольтных p-n переходов.