Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для работы в импульсных режимах и поэтому должны иметь малую длительность переходных процессов. Основной параметр − быстродействие, т.е. время переключения диода из открытого состояния в закрытое и наоборот.

При переключении прямого напряжения U_пр. на обратное U_{обр .} рассасывание носителей происходит не мгновенно, а характеризуется временем восстановления t_{восст .} обратного сопротивления (рисунок 4.5). При отпирании диода подается импульс прямого тока I_пр, начинается накопление подвижных носителей, длительность которого характеризуется временем установления t_уст прямого сопротивления.

 

4.4 Стабилитроны

Стабилитроны − это кремниевые плоскостные диоды с нормированным напряжением пробоя и резким возрастанием обратного тока в точке пробоя. Напряжение на нем сохраняется с определенной точностью при изменении проходящего через него тока в заданном диапазоне. Принцип действия диода основан на использовании лавинного пробоя.

За счет высокой концентрации примесей и узкого перехода лавинный пробой наступает при низких обратных напряжениях. Так как рассеиваемая мощность мала, лавинный пробой не переходит в тепловой.

Выпускаются промышленностью:

а) стабилитроны общего назначения, которые используются в схемах стабилизации источников питания, ограничителях напряжения;

б) прецизионные – с высокой точностью стабилизации и термокомпенсации уровня напряжения;

в) импульсные – для стабилизации постоянного и импульсного напряжения;

г) двуханодные – в схемах стабилизаторов напряжения, ограничителях напряжения различной полярности;

д) стабисторы – для стабилизации малых значений напряжений и как термокомпенсирующие элементы для поддержания заданного напряжения стабилизации при изменении температуры.

 

Вольт-амперная характеристика стабилитрона приведена на рисунке 4.6,а. На рисунке 4.6,б изображен параметрический стабилизатор напряжения, принцип работы которого заключается в том, что при изменении напряжения Е изменяется ток, протекающий через стабилитрон, а напряжение на стабилитроне и подключенной параллельно ему нагрузке практически не меняется.

 

Построим линию нагрузки E = I_СТ R_б + U_СТ на вольт-амперной характеристике стабилитрона. При I_СТ = 0 U_СТ = Е, при U_СТ = 0 I_СТ = E/R_б.

Соединим эти точки. При увеличении Е линия нагрузки сдвинется параллельно влево, рабочая точка (точка пересечения линии нагрузки с ВАХ) смещается вниз, т.е. ток через стабилитрон увеличится. Излишек напряжения падает на балластном сопротивлении R_б, а напряжение на стабилитроне и, следовательно, на нагрузке останется тем же.

 

Основными параметрами кремниевых стабилитронов являются:

а) напряжение стабилизации U_СТ;

б) минимальный I_{СТ min} и максимальный I_{СТ mах} токи стабилизации;

в) максимально допустимая рассеиваемая мощность Р _mах;

г) дифференциальное сопротивление r_дф = dU_CТ / dI_CТ;

д)температурный коэффициент напряжения (ТКН) - отношение относительного изменения U_CT к абсолютному изменению температуры при постоянном токе стабилизации._.

У современных стабилитронов напряжение стабилизации лежит в пределах от 1 до 1000 В при токах стабилизации от 1 мА до 2 А. Значение I_{СТ min} = 1…10 мА ограничено нелинейным участком (начало стабилизации) характеристики стабилитрона, значение I_{СТ mах} = 50…2000 мА – допустимой температурой полупроводника (началом теплового пробоя).

Для стабилизации низких напряжений до 1 В используется прямая ветвь ВАХ кремниевого диода, называемого стабистором.

Дифференциальное сопротивление на участке стабилизации примерно постоянно и для большинства стабилитронов составляет 0,5…200 Ом. Температурный коэффициент может быть положительным у высоковольтных стабилитронов и отрицательным – у низковольтных, в области напряжений около 5 В его значение близко к нулю.