Cтабилитроны

Стабилитроны (СТ) - п/п диоды, принцип действия которых основан на использовании пробоя p-n-перехода (электрического пробоя). Существует полевой и лавинный пробой, поэтому используют полевые и лавинные стабилитроны.

При напряжении до 5В – туннельный, более 7В- лавинный. Если 5<Uпр<7- смешанный.

Выпускают стабилитроны на напряжения от единиц до сотен вольт и на токи от единиц миллиампер до сотен ампер. Пробивное напряжение зависит от концентрации, то, изменяя концентрацию, можно в широких пределах менять напряжение стабилизации в стабилитроне. Изготавливают из Si, т.к. лучше тепловые характеристики, более резкая зависимость характеристики в области пробоя. Стабилитрон работает на обратном включении.

ВАХ стабилитрона:

 
 

 

 


Параметры стабилитрона:

1 Напряжение стабилизации определяется конструкцией.

2 Минимальный ток стабилизации величина, ограниченная значением ВАХ, где наблюдается нестабильность.

3 Максимальный ток стабилизации-величина этого тока ограничена значением тока через стабилитрон, при котором стабилитрон еще может отводить выделяемое тепло. Превышение значения максимально допустимого тока ведет к перегреву прибора. Между этими токами находится диапазон токов стабилизации (допустимых токов)- номинальный ток стабилизации (середина диапазона)

4 Динамическое сопротивление стабилитрона . Чем меньше тем лучше, чтобы было меньшее падение напряжения на нем. или 300 Ом.

 

 

5 Статическое сопротивление

6 Температурный коэффициент напряжения стабилитрона- относительное изменение при изменении температуры на . Имеет разную величину для стабилитронов с разными . График пересекает от 5 до 7 В. С увеличением температуры увеличивается напряжение стабилизации. Чем больше , тем больше .

 

У сильно легированных характеристика ближе к 7 В. Это свойство используется в эталонных источниках (стараются сделать эту зависимость меньше, последовательно соединяя два стабилитрона полевого и лавинного пробоя или включают последовательно со стабилитроном лавинного пробоя (их больше) один или несколько прямосмещенных p-n-переходов (диодов)).

Стабилитроны допускают последовательное включение при этом суммарное равно сумме каждого стабилитрона.

Для увеличения тока стабилизации можно включать и параллельно, но в этом случае необходим тщательный подбор стабилитронов, т.к. при параллельном соединении работают не очень хорошо (лучше не пользоваться).

 

Существуют сплавной, диффузионный и эпитаксиальный методы получения p-n-переходов.


Схема осуществления стабилизации

Задача стабилитрона стабилизировать ток через нагрузку.

При увеличении растет , а ток нагрузки не изменяется, при уменьшении уменьшается , а ток нагрузки не изменяется. Задача стабилитрона- сбрасывать через себя большие обратные токи, оставляя при этом Iн постоянным. В результате получаем неизменный ток нагрузки. Стабилизацию напряжения осуществляет сопротивление нагрузки.

 

Туннельный диод (ТД)

 

ТД - полупроводниковый прибор, в котором используют туннельный эффект перехода.

Туннельный эффект наблюдается в переходе с высокой концентрацией областей, составляющих переход, полупроводники являются вырожденными (по свойствам близки к металлам), в этом случае для р-полупроводника уровень Ферми находится в валентной зоне, для полупроводника n–типа - в зоне проводимости. Зонные диаграммы такого перехода:

 


И в валентной зоне и в зоне проводимости могут находится свободные электроны и свободные уровни (обычно, все валентные зоны заняты).

Переход этого типа имеет очень маленькую величину до 10-8 м (0,01 мкм)

Если приложить напряжение, то происходит искривление, при нулевом напряжении- динамическое равновесие.

(1-2)-участок отрицательного дифференциального сопротивления (туннельные эффект). Это и отличает ТД от обычного.