БОЛЬШОЙ набор материала по курсу / 2.5б Принцип работы стабилитрона
.docПринцип работы стабилитрона.
Конструктивно стабилитрон подобен обычным плоскостным кремниевым диодам.
Основная особенность стабилитрона состоит в том, что он специально предназначен для работы при обратных напряжениях, превышающих напряжение пробоя p-n перехода. Такой режим работы становится возможным, если принять меры для предотвращения перегрева p-n перехода обратным током (усилить теплоотвод от перехода, ограничить величину обратного тока внешним сопротивлением).
Стабилитрон изготавливается на основе p - n перехода, процессы в котором основываются на явлениях туннельного или лавинного пробоев p - n перехода, и который содержит на обратной ветви ВАХ участок с малым сопротивлением при определённом напряжении - это напряжение и будет напряжением стабилизации
В режиме лавинного пробоя самое незначительное увеличение обратного напряжения приводит к резкому возрастанию числа свободных электронов и дырок за счет эффекта Зенера и эффекта лавинного умножения. Эффект лавинного умножения состоит в том, что быстро движущийся носитель заряда – дырка или электрон - при соударении может передать часть своей энергии валентному электрону, перебросив его в зону проводимости. В результате создается новая пара носителей заряда – электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне, которые в свою очередь могут передать энергию другим электронам и т.д. При достаточной величине внешнего поля процесс приобретает лавинный характер, обратный ток резко увеличивается.
Другим механизмом работы стабилитрона является туннельный пробой.
Вольтамперная характеристика стабилитрона представлена на рис. .
Стабилитрон изготавливают, как правило, на основе слаболегированного кремния.
При подаче больших обратных напряжений, которые соответствуют на энергетической диаграмме большому смещению энергетических зон, в p - n переходе образуется большое ускоряющее поле для неосновных носителей заряда. Неосновных носители ускоряются в поле p - n перехода и ионизируют атомы основного вещества, которые в свою очередь ускоряются в этом же поле и ионизируют другие атомы . При этом количество подвижных носителей резко (лавинообразно) возрастает и ток через p - n переход в обратном направлении резко возрастает. Обратный ток ограничивается только внешними элементами электрической цепи. При этом напряжение на стабилитроне практически не меняется.
При малых напряжениях стабилизации <6 Вольт имеет место туннельный пробой p - n перехода, а при больших – лавинный.
На основе p - n перехода, процессы в котором основываются на явлениях туннельного и лавинного пробоев p - n перехода, и который содержит на обратной ветви ВАХ участок с малым сопротивлением при определённом напряжении √ это напряжение стабилизации.
Стабилитрон изготавливают, как правило, на основе слаболегированного кремния.
При этом в p - n переходе образуется большое ускоряющее поле для неосновных носителей заряда и при обратном направлении порядка неосновных носители ускоряются в поле p - n перехода ионизируют атомы основного вещества, которые в свою очередь ускоряются в этом же поле и ионизируют другие атомы . При этом количество подвижных носителей резко (лавинообразно) возрастает и ток через p - n переход в обратном направлении резко возрастает.
И он ограничивается только внешними элементами электрической цепи.
При этом напряжение на стабилитроне практически не меняется.
При малых напряжениях стабилизации <6 Вольт имеет место туннельный пробой p - n перехода.
Схема включения стабилитрона.
Параметрический стабилизатор при обратном включении.
Используется стабилитрон при обратном включении.
R б - балластное сопротивление,
D - стабилитрон,
Rн - сопротивление нагрузки, на котором выделяется стабильное напряжение
Конструктивно стабилитрон подобен обычным плоскостным кремниевым диодам.
Основная особенность стабилитрона состоит в том, что он специально предназначен для работы при обратных напряжениях, превышающих напряжение пробоя p-n перехода. Такой режим работы становится возможным, если принять меры для предотвращения перегрева p-n перехода обратным током (усилить теплоотвод от перехода, ограничить величину обратного тока внешним сопротивлением).
В таком режиме самое незначительное увеличение обратного напряжения приводит к резкому возрастанию числа свободных электронов и дырок за счет эффекта Зенера и эффекта лавинного умножения. Эффект лавинного умножения состоит в том, что быстро движущийся носитель заряда – дырка или электрон - при соударении может передать часть своей энергии валентному электрону, перебросив его в зону проводимости. В результате создается новая пара носителей заряда – электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне, которые в свою очередь могут передать энергию другим электронам и т.д. При достаточной величине внешнего поля процесс приобретает лавинный характер, обратный ток резко увеличивается.
Вольтамперная характеристика стабилитрона представлена на рис. 5.