4.3 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.

П ри переключении прямого напряжения U_пр. на обратное U_обр. рассасывание носителей происходит не мгновенно, а характеризуется временем восстановления _восст. обратного сопротивления (рисунок 4.7). При отпирании диода подается импульс прямого тока I_пр, начинается накопление подвижных носителей, длительность которого характеризуется временем установления _уст прямого сопротивления.

Рисунок 4.7

4.4 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 концентрации примесей и узкого перехода лавинный пробой наступает при низких обратных напряжениях. Т.к. рассеиваемая мощность мала, лавинный пробой не переходит в тепловой.

Выпускаются промышленностью:

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

2 прецизионные – с высокой точностью стабилизации и термокомпенсации уровня напряжения.

3 импульсные – для стабилизации постоянного и импульсного напряжения.

4 двуханодные – в схемах стабилизаторов напряжения, ограничителях напряжения различной полярности.

5 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 4.8,а), условное обозначение – на рисунке 4.8,б).

E/R_Н

I _{ст max}

Рисунок 4.8

На рисунке 4.9 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.

Рисунок 4.9

П остроим линию нагрузки E = I_СТ R_б + U_СТ на ВАХ 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:

напряжение стабилизации U_СТ:

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

максимально допустимая рассеиваемая мощность Р _mах ;

дифференциальное сопротивление r_дф = dU_CТ / dI_CТ ;

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 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.