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 | |||
9023. | Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) | 36 KB | |
Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) Особенности русской философии состоят по крайней мере из нескольких элементов. Во-первых, это национальные идиомы, смыслы, коренящиеся в пословицах, поговорках, сказках, притчах,... | |||
9024. | Проблема бытия и различные ее трактовки в философии | 44.5 KB | |
Проблема бытия и различные ее трактовки в философии Онтология - учение о бытии как таковом раздел философии, изучающий фундаментальные принципы бытия, наиболее общие сущности и категории сущего. Онтология выделилась из учений о бытии тех или иных о... | |||
9025. | Философская антропология. Основные понятия и проблемы | 43.5 KB | |
Философская антропология. Основные понятия и проблемы Основные направления философской антропологии - принципы анализа человеческой сущности, сущность и существование человека. Сущность - внутреннее содержание объекта, выражающееся в единстве всех ф... | |||
9026. | Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа | 52 KB | |
Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа Под сознанием имеется в виду способность идеального (психического) отражения действительности, превращение объективного содержания предмета в субъективн... | |||
9027. | Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания | 48 KB | |
Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания Гносеология - раздел философии, в котором изучаются проблемы природы познания и его возможностей, отношения знания к реальности, исследуются... | |||
9028. | Концепции истины. Проблема критериев истины | 32.5 KB | |
Концепции истины. Проблема критериев истины Рассматривая философскую теорию истины, мы ставим два вопроса: какие свойства знания определяют его истинность? как отличить истину ото лжи или заблуждения? В русской философии понятия ложь и... | |||
9029. | Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание | 34.5 KB | |
Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание Начиная с Демокрита философы занимали себя разделением знаний, попыткой их классификации и, соответственно, установлением связей между обозначенными видами. Современная эпистемология де... | |||
9030. | Предмет и типы социальной философии | 37.5 KB | |
Предмет и типы социальной философии Социальная философия имеет своим объектом познания общество, т. е. занимается познанием социальной действительности. В строгом смысле слова любое познание, поскольку оно протекает в обществе, является социальным... | |||
9031. | Глобалистика и ее проблемы. Глобальные проблемы современной цивилизации | 42.5 KB | |
Глобалистика и ее проблемы. Глобальные проблемы современной цивилизации Исторические типы взаимосвязи природы и общества определяются переходом от присваивающего к производящему хозяйству. Существуют три основных этапа такой взаимосвязи: 1 этап... | |||