Стабилитроны

Стабилитроны – полупроводниковые диоды, работающие в режиме электрического пробоя (принцип работы стабилитрона основан на том, что при обратном напряжении на p-n-переходе в области электрического пробоя напряжение на нем практически не изменяется при значительном изменении тока). Это полупроводниковые диоды, принцип работы которых основан на том, что при обратном напряжении на р-n-переходе в области электрического пробоя напряжение на нем изменяется незначительно при значительном изменении тока. Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжений и используются в параметрических стабилизаторах напряжения, в качестве источников опорных напряжений, в схемах ограничения импульсов и др. Напряжение стабилизации (пробивное напряжение) является рабочим. Оно зависит от свойств полупроводника, из которого изготовляют диод, а также технологии изготовления прибора.

Если используется исходный полупроводник с высокой концентрацией примеси (низкоомный), то р-n-переход будет узким и наблюдается туннельный пробой. Рабочее напряжение при этом небольшое (до 6 В). В высокоомных полупроводниках р-n-переход широкий, пробой носит характер лавинного, рабочее напряжение несколько больше (порядка 8 В и более).

Все стабилитроны изготовляют на основе n-Si, так как его применение обеспечивает малый обратный ток до наступления пробоя, в рабочем режиме не превышающий прямого тока, резкий переход в режим пробоя при незначительных изменениях обратного напряжения и допускает нагрев р-n-перехода до высоких температур. Вольт-амперная характеристика стабилитрона для разных температур, условное обозначение в схемах и простейшая схема стабилизации постоянного напряжения с помощью стабилитрона показаны на рис. 1.24, а, б, соответственно.

Если напряжение источника питания UВХ возрастает, в отсутствие стабилитрона должны возрасти ток в общей цепи и в резисторе нагрузки RН, а следовательно, и напряжение на резисторе. Этого не произойдет, если в схему включить стабилитрон. Сопротивление стабилитрона при повышении UВХ резко уменьшается, избыточный ток замыкается через него, но при увеличении тока через стабилитрон напряжение на нем останется неизменным, поэтому неизменным будет и напряжение на резисторе RН, а следовательно, и UВХ. Избыточное напряжение гасится на ограничивающем резисторе R0.

Рис. 1.24. Вольт-амперная характеристика стабилитрона для разных температур и простейшая схема стабилизации постоянного напряжения с помощью стабилитрона

Основными параметрами стабилитронов являются напряжение стабилизации – значение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации (от 3 до 400 В при максимальном токе в несколько десятков и сотен миллиампер), допустимая мощность, рассеиваемая в стабилитроне (от сотен милливатт до единиц ватт), а также дифференциальное сопротивление .