Полупроводниковые стабилитроны – это диоды, предназначенные для стабилизации уровня напряжения в схеме.
Разновидности корпусов стабилитронов
Для этого используются приборы, у которых на вольт-амперной характеристике имеется участок со слабой зависимостью напряжения от протекающего тока. Такой участок наблюдается на обратной ветви вольт-амперной характеристики кремниевого диода в режиме лавинного или туннельного пробоя. Поэтому в качестве полупроводниковых стабилитронов используются кремниевые диоды. Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона изображена на рис. 1.18, а.
Рисунок 1.18 - Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона
На характеристике точками А и Б отмечены границы рабочего участка. Положению точки А соответствует напряжение пробоя перехода, которое определяется типом исходного материала и концентрации в нем примесей. Точка Б соответствует предельному режиму, в котором на стабилитроне рассеивается максимально допустимая мощность.
Для стабилизации низких напряжений (порядка одного вольта) используют прямую ветвь вольт-амперной характеристики диода при (рис. 1.18, б). В этом режиме также наблюдается слабая зависимость напряжения на диоде от протекающего тока. Такие приборы называют стабисторами. Лучшие параметры, по сравнению с кремниевыми, имеют стабисторы, изготовленные из селена.
Полупроводниковые стабилитроны характеризуются следующими основными параметрами:
напряжением стабилизации ;
максимально допустимым током стабилизации ;
минимально допустимым током стабилизации ;
максимально допустимой рассеиваемой мощностью ;
дифференциальным сопротивлением .
В основном стабилитроны применяются для стабилизации напряжения в источниках электропитания. Стабилизация напряжения с помощью стабилитронов происходит следующим образом. Стабилитрон присоединяют параллельно нагрузке , а в общую цепь включают ограничительный резистор (рис. 1.19).
Рисунок 1.19 - Схема включения полупроводникового стабилитрона
Увеличение напряжения источника питания на величину приводит к увеличению общего тока в цепи
Поскольку при изменении тока через стабилитрон напряжение на нем практически остается неизменным и равным напряжению стабилизации, то изменением тока нагрузки можно пренебречь. Приращение напряжения источника питания на величину почти целиком произойдет на ограничительном резисторе .
При уменьшении напряжения источника питания на величину общий ток в цепи уменьшится, что приведет к уменьшению тока через стабилитрон.
Если уменьшение тока через стабилитрон не вышло из пределов стабилизации, то в этом случае при сохранении постоянного напряжения на нагрузке напряжение на резисторе уменьшится на величину .
Таким образом, ограничительный резистор в стабилизаторе напряжения является функционально необходимым элементом. Для схемы, показанной на рис. 1.19, справедливо уравнение
откуда
.Помимо стабилизации постоянного напряжения стабилитроны используются в ограничителях импульсного напряжения, схемах выпрямления, шумовых генераторов и импульсных устройствах.