1112

Кремниевый стабилитрон

Доклад

Физика

Процессы в p-n переходе при обратном напряжении. Энергетическая диаграмма p-n перехода при больших концентрациях. Пробои p-n перехода. ВАХ кремниевого стабилитрона. Характеристика стабилизатора.

Русский

2013-01-06

65.5 KB

55 чел.

Кремниевый стабилитрон

В этом диоде применяется электрический неразрушающий  пробой p-n перехода, который возникает при обратных напряжениях. Существуют два вида электрического пробоя: лавинный и туннельный. Для лавинного пробоя требуется обратное напряжение более 6- 8-и Вольт (8-150 В), для туннельного – до 6-8 Вольт. Рассмотрим механизм лавинного пробоя. На рис. показан p-n переход при обратном напряжении.

                             

                                

               Рис. Процессы в  p-n переходе при обратном напряжении

Неосновной носитель  p- области, электрон , в p-n переходе попадает в сильное электрическое поле и набирает большую кинетическую энергию. При ударении в нейтральный атом кристаллической решетки происходит его ионизация. В результате образуются свободные  носители, отрицательные электроны и положительный ион . Вновь образованные электроны ускоряются электрическим полем, набирают достаточную для ионизации энергию и «раскалывают» нейтральный атом. Таким образом, происходит лавинное размножение носителей, лавинная ионизация, которая оценивается коэффициентом лавинного размножения M=n1- число вышедших из перехода электронов/n2 – число вошедших в переход электронов, М>1. Такое же поведение и у дырочных носителей вошедших в переход.

Туннельный пробой наступает переходах малой толщины Δ, что будет при высокой концентрации примеси. Энергетическая диаграмма   p-n перехода для этого случая при обратном напряжении показана на рис.


                     

Рис. Энергетическая диаграмма p-n перехода при больших концентрациях

                                                       Примесей

Ее особенности таковы.

- обратное напряжение привело к увеличению энергетического барьера на переходе.

- Высокая концентрация примесей образовала энергетические примесные зоны.

- Напротив валентной зоны p-области расположилась зона проводимости n-области.

При перечисленных условиях электроны могут не меняя своей энергии переходить из валентной зоны p в зону проводимости n. Это туннелирование электронов, которое и происходит при пробое. На практике процесс нарастания обратного тока происходит резко, в то время как при лавинном пробое увеличение идет постепенно. Вольт-амперная характеристика стабилитрона показана на рис.

Необходимо заметить, что при больших токах оба электрические пробоя заканчиваются тепловым разрушением перехода, тепловым пробоем.


Рис. Пробои p-n перехода

      На рис. отдельно показана вольт-амперная характеристика стабилитрона и по ней введены параметры рабочей ветви.

                                          Рис. ВАХ кремниевого стабилитрона

- Uст – напряжение стабилизации.

- Iст max – максимальный ток стабилизации.

-  Rст – статическое сопротивление рабочего участка, Rст = Uст / Iст.

- Rдин – динамическое сопротивление рабочего участка Rдин = ΔUст / ΔIст .

-  ТКН – температурный коэффициент напряжения. Показывает, как изменяется напряжение стабилизации от изменения температуры, ТКН= ΔUст/ UстT, где Т – абсолютная температура.

На рис. показана схема стабилизатора напряжения. Такие стабилизаторы называются параметрические, то - есть в них используются параметры  ВАХ.


Рис. Схема стабилизатора напряжений.

Назначение элементов в схеме следующее. R2 – сопротивление нагрузки,

R1 – сопротивление, ограничивающее ток и предотвращающее тепловой пробой, VD1 – кремниевый стабилитрон. Основная характеристика стабилизатора Uвых=F(Uвх), ее вид изображен на рис. 19.

                                        

                                    Рис. 19 Характеристика стабилизатора

Качество стабилизатора определяется коэффициентом стабилизации, который равен отношению относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного,  Kст = (ΔUвх/Uвх)/( ΔUвых/Uвых). Чем больше этот коэффициент, тем выше качество стабилизатора. Обычно Кст=10-30. Полезно запомнить следующее.

- Стабилитрон не включается без ограничительного балластного сопротивления (R1 на рис.).

- Для увеличения напряжения стабилизации допускается последовательное включение стабилитронов.

-   Параллельное включение бессмысленно, т.к. у них большой разброс параметров и первый открывшийся стабилитрон не допустит открывание второго.


A

A

+

-

-

+

-

-

-

P-область,

-U 

n-область

+U

p-n переход

Электрон

ион

Uобр.

Лавинный пробой

Туннельный пробой

тепловой

пробой

Iобр.

Uобр.

Iобр.

ΔUст.

Iст.maxx

ΔIст.

Uст.

R1

 Uвх.

Uвых.

VD1           R2

+

  

1

2

Uвых

Uвх

Электрический

пробой

Рабочий участок

ВАХ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46107. Обучение и воспитание детей с общим недоразвитие речи 32.5 KB
  Обучение и воспитание детей с общим недоразвитие речи. Предусматривает: развитие понимания речи; развитие самостоятельной речи на основе подражательной деятельности; формирование двусоставного простого предложения на основе усвоения элементарных словообразований. Логопедические занятия с безречевыми детьми проводятся небольшими подгруппами в форме игровых ситуаций что помогает постепенно формировать мотивационную основу речи. Задачи: вызвать подражательную речевую деятельность детей в форме любых звуковых проявлений; расширение объема...
46108. Предупреждение речевых нарушений. Формы и методы профилактического воздействия в системе общегосударственных мероприятий 25 KB
  Одним из важных направлений развития логопедической помощи населению является предупреждение речевых нарушений и последствий речевой патологии. Своевременное генетическое консультирование будущих родителей с целью предупреждения развития тех или иных отклонений в нервопсихическом и в частности речевом развитии ребенка. Для своевременного развития речи мать и другие лица окружающие ребенка должны постоянно общаться с ним стремясь вызвать ответную реакцию. Стимуляция формирования речевой функции имеет большое значение для развития...
46109. Анализ условий нормального речевого развития ребенка. Этапы нормального речевого онтогенеза 17.5 KB
  Речь ребенка формируется под влиянием речи взрослого и в огромной степени зависит от достаточной речевой практики от нормального окружения и от воспитания и обучения которое начинается с первых дней его жизни. Этапы становления речи детей Леонтьев. В это же время путем подражания ребенок постепенно перенимает элементы звучащей речи.Преддошкольный от 1года до 3 лет Характеристика: этап становления активной речи.
46110. Теоретические основы логопсихологии. Психологическая характеристика детей с нарушениями речи 20.5 KB
  Психологическая характеристика детей с нарушениями речи. Объект психика лиц с патологией речи. Психологическая характеристика детей с нарушениями речи. Ранний возраст 13 года Этот возраст является сензитивным чувствительным периодом становления речи.
46111. Характеристика педагогических систем воспитания детей с речевыми нарушениями. Проблемы интеграции детей дошкольного возраста с речевыми нарушениями 23.5 KB
  Характеристика педагогических систем воспитания детей с речевыми нарушениями. Проблемы интеграции детей дошкольного возраста с речевыми нарушениями.подготовка к обучению грамоте и овладение элементами грамоты Системы логопедического и педагогического обследования детей дошкольного возраста с речевыми нарушениями В целом проводится комплексное психологопедагогическое обследование психолог педагоги логопед Цель: выявить отклонения направить ребенка в соответствующее образовательное учреждение Задачи обследования: 1....
46112. Семейное воспитание детей с нарушениями речи: содержание, формы, и стили семейного воспитания 14 KB
  Семейное воспитание детей с нарушениями речи: содержание формы и стили семейного воспитания. Семья основная на браке или кровном родстве малая группа члены которой связаны общностью быта взаимной моральной ответственностью в ней вырабатываются совокупность нормы и образцов регламентирущих взаимодействий между супругами детьми детей между собой. детоцентрическая все интересы подчинены ребенку детей формируется высокая самооценка 3.сексуальноэротическая Специфические функции семей имеющих детей с нарушениями в развитии 1.
46113. Принципы, задачи, содержание логоритмического воспитания детей с речевой патологией 26 KB
  Принципы задачи содержание логоритмического воспитания детей с речевой патологией. Принципы ЛР. Общедидактические принципы 1. принцип наглядности Обуславливает широкое взаимодействие показателей всех внешних и внутренних анализаторов.
46114. Коррекционно-образовательное значение литературы в обучении школьников с ТНР 18.5 KB
  Развитие речи в школе Vвида специальный вид деятельности учителя и учащихся направленных на овладение речью. Vв используется 3 основных подхода к литературному развитию учащихся школы общего назначения: психолингвистический лингводидактический методика преподавания литературы МПЛ 1 психолингвистический подход Достижение наибольшей эффективности работы по развитию речи на уровне литературы способствует применение психолингвистического подхода Психолингвистический термин Речевая деятельность система речевых действий...
46115. Предмет и задачи начального обучения математике детей с речевыми нарушениями 12.5 KB
  Предмет и задачи начального обучения математике детей с речевыми нарушениями. МПМ методика преподавания математике наука предметом которой является обучение математике на всех уровнях обучения начиная с дошкольного учреждения и заканчивая высшей школой. объект содержание методы средства Обучение математике решает развивающие образовательные воспитательные задачи: 1 образовательные : Ученики должны получить знания умения: представления о натуральном числе и числе 0.