Важнейшей характеристикой стабилитрона является его вольт-амперная характеристика (рис. 9.5). В прямом направле[н-1и вольт-амиерная характеристика стабилитрона практически не отличается от прямой ветви любого кремниевого диода. Обратная ветвь ее имеет вид прямой вертикальной линии, проходящей почти параллельно оси токов. Поэтому при изменении в широких пределах тока падение напряжения на приборе практически не изменяется. Это свойство кремниевых диодов и позволяет использовать нхв качестве стабилизаторов напряжения.

Так как электрический пробой наступает при сравнительно низком обратном напряжении, мощность, выделяющаяся в р - «-переходе даже при значительных обратных токах, будет небольшой, что предохраняет р - /г-переход от теплового (необратимого) пробоя. Превышение предельно допустимого обратного тока стабилитрона приводит, как и в обычных диодах, к выходу прибора из строя.

Основными параметрами кремниевых стабилитронов являются:

Напряжение стабилизации От - падение напряжения на стабилитроне в области стабилизации при номинальном значении тока.

Минимальный ток стабилизации 1стты - такое значение тока через стабилитрон, при котором возникает устойчивый пробой.

Максимальный ток стабилизации /cmmx -такое значение тока через стабилитрон, при котором мощность, рассеиваемая на стабилитроне, не превышает допустимого значения.

Динамическое сопротивление - отношение приращения напряжения на стабилитроне к приращению тока в режиме стабилизации

д=- (9.1)

Величина /?д характеризует степень стабильности напряжения стабилизации при изменении тока пробоя.

Максимальная моиность рассеивания Рст гпяа ~~~ наиоольшая мощность, выделяющаяся в р - /г-переходе, при которой не возникает тепловой пробой перехода.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТК/) - отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды (выражается в %/° С):

= -и:;- (9-2)

Наиболее простая, но достаточно распространенная схема стабилизатора постоянного напряжения на кремниевом стабилитроне приведена на рис. 9.6. Схема представляет собой, по существу, делитель напряжения, состоящий из резистора и стабилитрона Д. При изменении питающего напряжения Vx напряжение на стабилитроне и на нагрузке изменяется незначительно, в чем и выражается стабилизирующее действие схемы.

Одна нз возможных схем стабилизатора переменного напряжения на кремниевых стабилитронах приведена на рис. 9.7, а. Напряжение

сети через трансформатор Тр поступает в схему, состоящую из резистора Hq и встречно включенных стабилитронов Д1 и Д2. Переменное напряжение ограничивается на уровне напряжения стабилизации Vc-i стабилитронов Д} и Д2. В результате этого на выходе получается напряжение t/вых трапецоидальной формы (рис. 9.7, б). При изменении вели-

Рис. 9.7; Стабилизатор переменного напряжения {а) и форма его выходного напряжения {б).

чины входного напряжения амплитуда выходного напряжения остается постоянной, а действующее значение меняется незначительно (за счет некоторого изменения площади трапеций).

Более сложные схемы стабилизаторов напряжения рассматриваются в гл. 18.

9.3. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ДИОДЫ

Высокочастотные диоды - приборы универсального назначения. Они могут быть использованы для выпрямления, детектирования и других нелинейных преобразований электрических сигналов в диапазоне частот до 600 МГц. Высокочастотные диоды изготовляются, как правило, из германия или кремния и имеют точечную структуру...

Конструкция точечного германиевого диода показана на рис. 9.8. Диод состоит из кристалла германия, припаянного к кристаллодержателю, контактного электрода в виде тонкой вольфрамовой проволочки и стеклянного баллона. Размеры кристалла составляют I X I X 0,2 мм. Радиус области соприкосновения проволочки с германием обычно не превышает 5-7 мкм.

Для получения р - /г-перехода диод в процессе изготовления подвергают токовой формовке. С этой целью через него в прямом направлении пропускается кратковременный импульс тока величиной до 400 мА. В результате формовки тонкий слой полупроводника, примыкающий к острию, приобретает дырочную проводимость, а на границе

Рис. 9.8. Конструкция точечного диода:

I - выводы; 2 стеклянный баллон; 3 - кристалл германия; 4 электрод из вольфрамовой проволоки.

между этим слоем и основной массой пластинки возникает р - п-переход. Такая конструкция диода обеспечивает небольшую величину емкости р - я-перехода (не более 1 пФ), что позволяет эффективно использовать диод на высоких частотах. Однако малая площадь контакта между частями полупроводника с проводимостью типа п и р не позволяет рассеивать в области р - п-перехода значительные мощности. Поэтому точечные диоды менее мощны, чем плоскостные, н не используются в выпрямителях, рассчитанных на большие напряжения и токи. Оии применяются, главным образом, в схемах радио-

uzo°c

Рис, 9.9; Вольт-амперная характеристика точечного диода {а) и ее зависимость от изменения температуры (б);

приемной и измерительной аппаратуры, работающей на высоких частотах, а также в выпрямителях иа напряжения не выше нескольких десятков вольт при токе порядка десятков миллиампер.

Включение высокочастотных точечных диодов в схему принципиально не отличается от включения плоскостных выпрямительных диодов. Аналогичен и принцип работы точечного диода, основанный на свойстве односторонней проводимости р - п-перехода.

Типичная вольт-амперная характеристика точечного днода показана на рис. 9.9, а. Обратная ветвь характеристики точечного диода значительно отличается от соответствующей ветви характеристики плоскостного диода. Ввиду малой площади р - п-перехода обратный ток диода мал, участок насыщения невелик и не так резко выражен. При увеличении обратного напряжения обратный ток возрастает почти равномерно. Влияние температуры иа величину обратного тока сказывается слабее, чем в плоскостных диодах, - удвоение обратного тока происходит при приращении температуры на 15-20° С (рис. 9.9, б). Напомним (см. параграф 7.5), что в плоскостных р - п-переходах обратный ток возрастает примерно в 2-2,5 раза при повышении температуры на каждые 10° С.

Свойства высокочастотных диодов характеризуют следующие параметры:

Прямой ток /пр - ток через диод при приложенном к нему постоянном иапряленни 1 В в пропускном направлении.

Прямое падение напряжения Unp - падение напряжения на диоде при протекании через него постоянного прямого тока.