Стабілітрон. ВАХ стабілітрона. Параметри стабілітрона

Стабілітрон - це напівпровідниковий прилад, напруга на якому в області електричного пробою при зворотному зміщенні слабо залежить від струму в заданому його діапазоні. Стабілітрон призначений для стабілізації напруги.

Стабілітрон є кремнієвим напівпровідниковим діодом з великим змістом домішок, який нормально працює при електричному пробої n-p- переходу. При цьому напруга на діоді трохи залежить від протікаючого струму.

Електричний пробій не викликає руйнування переходу, якщо обмежити струм ВАХ стабілітрона і його умовне графічне позначення приведені на рисунку 1.15.

Рисунок 1.15 – Вольт-амперні характеристики стабілітрона і його графічне зображення

У стабілітронах при відносно невеликій зворотній напрузі розвивається електричний пробій - у стабілітронів з малою напругою стабілізації (до 5 В) має місце тунельний пробій, а у стабілітронів з - лавинний (при напрузі стабілізації поблизу 5 В пробій визначається спільною взаємодією тунельного і лавинного механізмів). В цьому випадку зміна струму через стабілітрон відбувається при майже незмінній напрузі. Якщо обмежити зворотний струм через стабілітрон на рівні , де - максимально допустимий зворотний струм через стабілітрон, то тепловий пробій не настає і стабілітрон може працювати в режимі електричного пробою необмежений час. Робоча ділянка ВАХ знаходиться між рівнем , коли вже спостерігається стійкий пробій, і рівнем, при якому температура p-n- переходу ще недостатня, щоб виник тепловий пробій.

Основні параметри стабілітрона:

1 - напруга стабілізації – напруга на стабілітроні при деякому постійному зворотному струмі = 3÷100В;

2 - мінімальний струм стабілізації через стабілітрон. При мінімальному струмі починається стійкий електричний пробій;

3 - максимальний струм стабілізації через стабілітрон. При максимальному струмі гарантовано не настає тепловий пробій;

4 P _ст.max - максимальна потужність;

5 Диференціальний опір стабілітрона: . Диференціальний опір визначається для робочої ділянки ВАХ стабілітрона (ділянки між и ) і складає 0,5÷200 Ом.

Диференціальний опір - це параметр, що характеризує якість стабілітрона в області робочих струмів.

Для вибраної ділянки ВАХ можна визначити динамічний опір:
Rдин. = . Диференціальний опір стабілітрона залежить від струму, що проходить через стабілітрон. Зразковий вид залежності приведений на рисунку 1.16.

Рисунок 1.16 - Диференціальний опір стабілітрона

6 Температурний коефіцієнт напруги стабілізації

%; де - відносний приріст напруги стабілізації. ТКН чисельно дорівнює відносному приросту напруги стабілізації при зміні температури на 1 градус (Кельвіна або Цельсія). ТКН може бути як позитивним, так і негативним і залежить від напруги стабілізації.

Зменшити температурну залежність напруги стабілізації можна за рахунок послідовного включення стабілітрона і діода або двох стабілітронів, що мають близькі по абсолютному значенню, але протилежні по знаку ТКН. Також виконують прецизійні стабілітрони, де температурна компенсація (зменшення ТКН) досягається за рахунок виконання на одному кристалі напівпровідника двох (і більше) p-n- переходів з рівними, але протилежними по знаку ТКН.

Двосторонню стабілізацію напруги можна виконати за рахунок зустрічного включення двох стабілітронів.