Практическая работа №1.
Расчет параметров кремниевого стабилитрона
Общие сведения
|
При равномерном распределении тока лавинного пробоя по площади р–n -пере хода полупроводниковый прибор способен пропустить значительный обратный ток без его повреждения. Это явление используется в диодах малой мощности, получивших название кремниевых стабилитронов или опорных диодов. Стабилитрон имеет схемное обозначение (рис. 2.1).
При изготовлении стабилитронов наиболее широко используются сплавной и диффузионный методы получения р–n -перехода. Исходным материалом при изготовлении стабилитронов служит пластинка кремния n -типа. В нее вплавляется алюминий, являющийся акцепторной примесью для кремния. Кристалл с р–n -переходом помещается обычно в герметизированный металлический корпус.
Нормальным режимом работы стабилитронов является работа при обратном напряжении, соответствующем обратному электрическому пробою р–n -перехода. Лавинный механизм электрического пробоя р–n -перехода наблюдается как у кремниевых, так и у германиевых диодов. Однако выделение тепла, сопровождающее эти процессы, приводит для германия к дополнительной тепловой генерации носителей заряда, искажающей картину лавинного пробоя. В этой связи в качестве исходного материала для полупроводниковых стабилитронов используется кремний, обладающий более высокой температурной стабильностью.
Вольт -амперная характеристика стабилитрона
Важнейшей характеристикой стабилитрона является его вольт-амперная характеристика (рис. 2.2).
В прямом включении вольт-амперная характеристика стабилитрона
практически не отличается от прямой ветви любого кремниевого диода.
Обратная ветвь характеристики имеет вид прямой вертикальной линии,
проходящей почти параллельно оси токов. Благодаря этому при изменении
в широких пределах обратного тока 
падение напряжения 
на приборе
практически не изменяется. Это свойство кремниевых стабилитронов
позволяет использовать их в качестве стабилизаторов.
Поскольку электрический пробой стабилитрона наступает при сравнительно
низком обратном напряжении, то мощность, выделяющаяся в р–n -переходе даже
при значительных обратных токах, будет небольшой, что предохраняет
р–n -переход от необратимого теплового пробоя. Превышение предельно
допустимого обратного тока стабилитрона приводит, как и в обычных диодах,
к выходу прибора из строя.
Основные параметры стабилитрона
Основные параметры кремниевых стабилитронов.
Напряжение стабилизации – значение напряжения на стабилитроне
при протекании заданного тока стабилизации  . Этим значениям
соответствует рабочая точка  на обратной ветви ВАХ.
Минимальный ток стабилизации  – ток, при котором возникает
устойчивый лавинный пробой и обеспечивается заданная надежность
работы. Этому значению тока соответствует точка  на рис. 2.2.
|
|
М аксимально допустимый ток стабилизации 
– ток, при котором достигается максимально допустимая мощность рассеивания 
. Это значение тока показано буквой 
на рис. 2.2.
Дифференциальное сопротивление 
– отношение приращения напряжения на стабилитроне к приращению тока в режиме стабилизации
. (2.1)
|
 . (2.2)
|
Величина характеризует степень постоянства напряжения стабилизации при изменении тока пробоя и определяется из построений, приведенных на рис. 2.3.
Максимальная мощность рассеивания – наибольшая мощность, выделяющаяся в р–n -переходе, при которой не возникает тепловой пробой перехода.
Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) – отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры 
окружающей среды, %/°С,
Величина 
показывает на сколько процентов изменится напряжение стабилизации при изменении температуры на 1 °С.
Важнейшие параметры стабилитрона 
соответствуют рабочей точке вольт-амперной характеристики стабилитрона (рис. 2.2). Обычно точка располагается на середине рабочего участка 
обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона.
В качестве примера в табл. 2.1 приведены основные параметры стабилитрона Д814Д, используемого в цепях стабилизации блоков управления электровозов.
Таблица 2.1
