5.6. Конструкции таблеточных диодов

В таком диоде выпрямительный элемент помещен в металлокерамический корпус между двумя медными основаниями, обладающими повышенной теплоэлектропроводностью. В отличие от диодов штыревой конструкции его не припаивают к основаниям, а прижимают к ним через вольфрамовые пластины при сборке на заводе. Прижимные контакты позволяют снизить механические напряжения, возникающие в элементе при резких изменениях температуры. В результате этого, а так же благодаря двухстороннему отводу тепла, повышается стойкость диодов к перегрузкам. Вентили таблеточной конструкции зажимают контактными поверхностями между двумя половинками охладителей, изолированными друг от друга.

Выпрямительные установки тяговых подстанций и электроподвижных составов комплектуются лавинными диодами. При применении лавинных диодов отпадает необходимость в применении специальных средств защиты диодов от перенапряжения и сами диоды могут быть выбраны с меньшим запасом по напряжению по сравнению с не лавинными, имеющими тоже значение напряжения пробоя.

5.7. Стабилитрон (опорный диод)

Стабилитрон – полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения.

Особенностью стабилитрона является наличие обратной ветви ВАХ области электрического пробоя p-n-перехода (рис. 5.3, участок аб), на которой напряжение на диоде практически не меняется, что позволяет использовать диод для стабилизации напряжения.

Для изготовления стабилитронов используют кремний с высокой степенью очистки. Напряжение, при котором возникает пробой, зависит от ширины p-n- перехода и удельного сопротивления материала. Изменяя это сопротивление и параметры технологического процесса (температуру, степень насыщенности примесями) можно получить различные значения напряжения стабилизации.

Примерами использования стабилитронов могут служить:

1. схема стабилизации постоянного напряжения (рис. 5.4).

На схеме R_огр – ограничивающий резистор, служащий для ограничения тока через стабилитрон. При увеличении входного напряжения U_вх увеличивается ток стабилизации I_стаб и падение напряжения ∆U на резисторе R_огр. Напряжение на выходе U_вых, на стабилитроне и R_н, остается почти неизменным.

Рис. 5.3. Вольтамперная характеристика стабилитрона

Рис. 5.4. Схема стабилизации постоянного напряжения

При изменении R_н происходит перераспределение тока между сопротивлением нагрузки и стабилитроном, но напряжение на выходе не изменяется.

В кремниевых стабилитронах напряжение стабилизации возрастает с увеличением температуры, для компенсации этого изменения последовательно со стабилитроном включают терморезистор R_т, нелинейное сопротивление которого уменьшается с ростом температуры. Такое включение позволяет сделать напряжение стабилизации независимым от температуры;

2. датчик, реагирующий на изменение напряжения (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Датчик, реагирующий на изменение напряжения

В системах автоматики стабилитроны часто используют в качестве датчика, реагирующего на изменение напряжения. Если входное напряжение U_вх возрастает выше определенного уровня, стабилитрон пробивается и через включенный последовательно с ним прибор (например, катушка реле), начнет протекать ток, при этом подается сигнал на срабатывание соответствующих устройств.