2.6. Кремниевые стабилитроны (опорные диоды).

2.7. Условные обозначения кремниевых стабилитронов.

С

табилитронами, или опорными диодами называется кремниевые диоды, принцип работы которых основан на использовании явления лавинного или туннельного пробоя p-n перехода. Следовательно, рабочим участком вольтамперной характеристики стабилитрона является участок обратной ветви характеристики p-n перехода, соответствующий пробою.

В ольтамперная характеристика кремниевого стабилитрона показана на (рис.2.5). Наличие участка АБ, где большему изменению тока соответствует малое изменение напряжения, позволяет использовать стабилитроны для стабилизации напряжения и в качестве источников эталонного напря­жения (германиевые диоды не имеют такого участка, так как пробой у них сразу переходит в тепловой, и поэтому не могут быть использованы для подобных целей).

2.8.Параметры стабилитронов.

Основными параметрами стабилитрона является:

1. Номинальное напряжение стабилизации U_{ст ном} - падение напряжения на стабилитроне при протекании через него определенного тока. Отечест­венной промышленностью выпускаются стабилитроны на напряжения стабили­зации от 3 до 300 В.

Различное напряжение стабилизации обеспечивается подбором удельного сопротивления кремния (т.е. концентрации примесей). Так, низковольтные стабилитроны изготавливаются из сильного легированного кремния. В таком переходе развивается туннельный пробой. Практи­чески туннельный пробой имеет место при U_{ст ном}  5 В. При U_{ст ном} = (5  7)В одновременно существуют туннельный и лавинный пробой. В дальнейшем с ростом U_{ст ном} вклад туннельного пробоя уменьшается и при напряжениях более 10 В основную роль играет лавинный пробой.

2 . Минимальный I_{ст мин} и максимальный I_{ст макс} токи стабилизации. Минимальный ток стабилизации определяется условием получения устойчивого пробоя р-п перехода и имеет порядок единиц десятков миллиампер. Максимальный ток стабилизации ограничивается мощностью рассеяния

. 0В выпускаемых стабилитронах лежит в пределах от нескольких десятков миллиампер до нескольких ампер, - от сотен милливатт до единиц ватт.

3. Дифференциальное сопротивление , вычисляемое на рабо­чем участке. Оно может быть от десятых долей ома для низковольтных мощных стабилитронов до (100  200) 0м для стабилитронов на более вы­сокие напряжения. Низковольтные стабилитроны малой мощности имеют R_диф. порядка единиц - десятков 0м.

4. Сопротивление постоянному току Это сопротивление всегда больше R _диф. (на рабочем участке).

5.Температурный коэффициент напряжения стабилизации

представляет собой отношение относительного приращения напряжения стабилизации к приращению температуры окружающей среды. ТКН обычно из­меряется в .

Величина и знак ТКН зависят от напряжения стабилизации (рис. 2.6) у стабилитронов с U_{ст. ном}  5В ТКН положителен, т.к. пробой носит преи­мущественно лавинный характер. В низковольтных стабилитронах, у кото­рых имеет место туннельный пробой, ТКН отрицателен.

Температурный коэффициент напряжения может быть от тысячных до десятых долей процента на градус.

Для уменьшения ТКН последовательно c p-n переходом, работающим при обратном смещении, включают p-n переход (один или несколько), смещенный в прямом направлении. Поскольку прямое напряжение на p-n переходе уменьшается с ростом температуры, то результирующий ТКН, равный алгебраической сумме ТКН отдельных переходов, может быть сделан достаточно малым. Примером такого стабилитрона служит прецизионный стаби­литрон Д818, у которого последовательно с основным включены два компенсирующих p-n перехода. Среднее значение ТКН при этом в диапазоне температур от –60⁰С до +120⁰С получается не более .