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恒流二极管特性及应用

发布时间:2019-07-09

【导读】恒流二极管是庞大的半导体二极管家族中的一员,它利用多数载流子的场效应原理制造而成,属于两端结型场效应管,工作原理类似于结型场效应管。换句话讲,其技术原理是利用半导体结构的沟道夹断方式控制并输出恒定电流的。

恒流二极管特性及应用 

恒流二极管基本特性
恒流二极管是庞大的半导体二极管家族中的一员,它利用多数载流子的场效应原理制造而成,属于两端结型场效应管,工作原理类似于结型场效应管。换句话讲,其技术原理是利用半导体结构的沟道夹断方式控制并输出恒定电流的。
 
图7-1所示是恒流二极管的伏安特性曲线,纵坐标表示输出电流,横坐标表示输入电压。坐标右面为其正向特性,左面为其反向特性。当加在恒流二极管两端的正向电压不大于Us时,电流基本随电压线性增长。一旦电压超过Us,电流就不再随电压而增长。魄被称为恒流二极管的饱和电压或起始电压,也就是恒流二极管正常工作所必需的最低电压。但当电压超过某一定值UB后,电流又会开始增长,并且会导致恒流二极管过热损坏。UB被称为正向击穿电压(简称“耐压”)。当正向电压在Us - UB内变化时,流过恒流二极管的电流/H几乎不变,这就是恒流二极管的正常工作区域。如果给恒流二极管加上反向电压,即将管子的极性反接,则它的伏安特性曲线与普通硅二极管的正向特性一致。
 
恒流二极管特性及应用
 
恒流二极管作为一种两端恒流器件,在实际应用中只要将其按正向工作的极性串接在需要恒流的电路中就可以了。它不仅可以用于各种电子电路中的基准电流设定,而且还可直接驱动小功率负载工作。它能使以往较复杂的恒流源电路大大简化,并改善恒流性能、缩小体积、提高工作可靠性。
 
恒流二极管主要参数
恒流二极管的主要参数与稳压二极管有着对偶关系,读者可对比理解,以便加深记忆。初学者需要掌握的恒流二极管的主要参数有,
 
①恒定电流(/H)。简称恒流值,这是指恒流二极管所能提供的恒定电流数值,不同型号的恒流二极管/H。值也不同,使用时可根据需要选择。目前常用的恒流二极管,/H最小的有几十微安,最大的超过100mA。
 
②饱和电压( Us)。也叫起始电压,这是指恒流二极管进入恒流工作区域所需的最低正向电压。显然Us越小越好,它是由工艺和材料决定的,一般在2- 4V,优良的产品在1V以下。
 
③击穿电压( UB)。简称耐压,这是指恒流二极管能维持恒流工作的最高电压。UB越大,恒流范围也越大。当工作电压超过UB过多时,恒流二极管就会过热损坏。常用恒流二极管的正向击穿电压为20~100V。
 
④动态电阻(RH)。这是指恒流二极管工作电压变化量与恒定电流值变化量之比。显然,RH越大,说明恒流二极管的恒流性能越好。对于/H较小的恒流二极管,其RH-般可达数兆欧;当/H较大时,RH则会降至数百千欧,甚至几千欧。
 
恒流二极管应用
1、恒流二极管并联法扩流、串联法升压电路分析
使用一只恒流二极管只能提供几毫安的恒定电流,将几只恒流二极管并联使用,则可以扩大输出电流,如图7-57(a)所示是恒流二极管并联法扩流电路,两只恒流二极管并联后电流可扩大一倍。但是,将几只恒流二极管并联使用时,恒流源的起始电压等于这些管子中的最大值,而正向击穿电压则等于这些管子中的最小值。此外,在扩展电流的同时,恒流源的动态阻抗将变小。
 
恒流二极管特性及应用
 
利用串联法可以提升电压,如图7-57(b)所示。将几只性能相同的恒流二极管串联使用,
 
可将耐压值提高到100V以上。假如每只管子的恒流值不等,那么恒流值较小的管子将首先进入恒流扰态。必要时可绐IH值较小的管子并联一只分流电阻,使各管子同时进入恒流状态。
 
2、恒流二极管构成的恒流电路分析
如图7-58所示是运用恒流二极管构成的恒流源电路,电路中VD1是恒流二极管,它接在三极管VT1基极回路中,为VT1提供恒流的基极电流,这样VT1管集电极和发射极电流就恒定,且恒定电流大小等于恒流二极管VDl恒定电流的B(VT1电流放大倍数)倍。
 
恒流二极管特性及应用
 
3、恒流二极管并联法扩流,串联法升压电路
恒流二极管并联法扩流,串联法升压电路,见下图。
 
恒流二极管特性及应用
 
使用一只恒流二极管只能提供几毫安的恒定电流,将几只恒流二极管并联起来,就可以使输出电流增大。上图a)是恒流二极管并联法扩流电路,两只恒流二极管并联后,电流可以扩大一倍。但是将几只恒流二极管并联使用时,恒流源的起始电压等于这些观众的最大起始电压值,而正向击穿电压则等于这些观众的最小起始电压。此外,在扩流的同时,恒流源的动态阻抗将变小。
 
如上图b)所示,将几只性能相同的恒流二极管串联使用,可将耐压值提高到1000V以上。假如每只管的恒流值不等,那么恒流值较小的恒流二极管先导通进入恒流状态。必要时可给IH值较小的恒流二极管串联一只分流电阻。
 
 
 
 
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