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lql990832的博客

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恒流二极管与恒流三极管的介绍与应用  

2009-10-10 21:30:10|  分类: 电子电路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        恒流二极管和恒流三极管是近年来问世的半导体恒流器件,而恒流三极管又是在恒流二极管的基础上发展而成的。它们都能在很宽的电压范围内输出恒定的电流,并具有很高的动态阻抗。由于它们的恒流性能好、价格较低、使用简便,因此目前已被广泛用于恒流源、稳压源、放大器以及电子仪器的保护电路中。
一、恒流二极管的性能特点
       
恒流二极管(CRD)属于两端结型场效应恒流器件。其电路符号和伏安特性如图一所示。恒流二极管在正向工作时存在一个恒流区,在此区域内I 不随VH I而变化;其反向工作特性则与普通二极管的正向特性有相似之处。恒流二极管的外形与3DG6型晶体管相似,但它只有两个引线,靠近管壳突起的引线为正极。

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          恒流二极管的主要参数有:恒定电流(I H),起始电压(V S),正向击穿电压(V(BO) ),动态阻抗(Z H),电流温度系数(α T)。其恒定电流一般为 0.26mA。起始电压表示管子进入恒流区所需要的最小电压。恒流二极管的正向击穿电压通常为30100V。动态阻抗的定义是工作电压变化量与恒定电流值变化量之比,对恒流管的要求是ZH 愈大愈好,当I H较小时ZH 可达数兆欧,I H较大时Z H降至数百千欧。电流温度系数由下式确定:
                            αT=[(
IH /IH )/T]*100%
式中的△I H、△T分别代表恒定电流的变化量与温度变化量。需要指出,恒流二极管的αT可以为正值,也可以是负值,视IH 值而定。一般讲,当IH 0.6mA 时,αT 0;当I H0.6mA时,αT0。因此,I H0.6mA的恒流管具有正的电流温度系数,I H0.6mA的管子则具有负的电流温度系数。假如某些管子的I H值略低于0.6mA,那么其αT值伴随I 的变化既可为正,又可为负,通常就用绝对值表示。αT的单位是%/℃。
       
恒流二极管在零偏置下的结电容近似为10pF,进人恒流区后降至35pF,其频率响应大致为0500kHz。当工作频率过高时,由于结电容的容抗迅速减小,动态阻抗就降低,导致恒流特性变差。
       
常用的国产恒流二极管有2DH系列,它分为2DH02DH002DH1002DH000四个子系列。

二、恒流三极管的性能特点
       
恒流三极管是继恒流二极管之后开发出的三端半导体恒流器件。前已述及,恒流二极管只能提供固定值的恒定电流,外界无法改变;而恒流三极管增加了一个控制端,能在一定范围内对恒定电流进行连续调节,调节范围为0.087.00mA,视具体管子型号而定,这就给用户带来了方便。
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         恒流三极管的电路符号、典型接法和如图二所示。与普通晶闸管(SCR)相似,它也有三个电极:阳极(A ),阴极(K ),控制极(G)。在电路中A 极接正电压,K 极接可调电阻 RK G 极接 RK 的另一端。由图二(b)可见,当RK =0 时,G-K 极间短路,恒流三极管就变成了恒流二极管,此时输出电流为最大,有关系式:IO =IMAX 接入RK 之后,IH 就减小,并且RK 越大,IH 越小。因此,调节RK 就能获得连续变化的恒定电流。
       
国产 3DH 系列恒流三极管包含 3DH13DH15(金属壳封装)15 种型号。

三、检测恒流二极管的方法
        检测恒流二极管的电路如图三所示。E是可调直流电源,向恒流二极管提供工作电压VI 。用直流毫安表测量恒定电流IH ,同时用一块直流电压表监测工作电压VI。当VI VS 一直上升到VBO 时,IH 应保持恒定。电路中的RL 为负载电阻。
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        实际测量一只2DH04C型恒流二极管,其标称恒定电流IH =0.4mA,正向击穿电压 VBO=70V。采用如图三所示电路,由HT-1714C型直流稳压电源代替 E,提供030V 的工作电压。将两块500型万用表分别拨到直流1mA挡和2.5V(或10V50V 挡),测量IH VI 值。RL 选用10k 欧电位器。首先把RL 调至零欧,然后改变 E 值,可测得其特性参数。
       
从实测数据可以得到,当V ≥1.5V时管子进人恒流区,I =0.340.36mA,因此该管子的起始电压V =1.5V。当V=1.515V时,I 恒定不变;当V=1.530V时,I 最多只增加0.02mA,变化率小于5.9%。
       
然后将R 从零欧调至10k欧,重复上述试验。在V=1.530V的范围内,I =0.34±0.03mA,变化率△I /I 8.9%。由此证明被测恒流二极管的恒流特性良好,在满足R <<Z之条件下,I随负载而变化。
测量时需注意以下事项:
1 )测量恒流二极管时极性不得接反,否则起不到恒流作用,并且还容易烧毁管子。
2 )由恒流二极管组成电路时,必须使RL <H ,否则恒流特性无法保证。
3 )恒流二极管的正向击穿电压V (BO)一般为30100V。利用兆欧表与直流电压表能够测量V (BO)值。具体方法是将恒流二极管的正、负极分别接兆欧表的EL 接线柱。然后按额定转速摇动兆欧表的手柄,使恒流二极管处于正向软击穿状态,借助于直流电压表即可读出V(BO) 值。兆欧表的输出电压虽然可达几百至几千伏,但其内阻很高,因此输出电流很小,不会损坏管子。一旦被测管子正向击穿,兆欧表的输出电压就被钳位于击穿电压上。用此法实测上例中的ZDH04CV(BO) =72V,比规定值(70V)略高一点。测量时管子极性亦不得接反。
四、恒流管的应用技巧
1)利用并联法扩流、串联法升压
       
使用一只恒流二极管只能提供几毫安的恒定电流,若将几只恒流管并联使用,则可以扩大输出电流。例如2DH5C型恒流管的IH =5mA,两只管子并联后为10mA,电流扩展了一倍。需要指出,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。
       
利用串联法可以提升电压。例如,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,那末恒流值较小的管子将首先进人恒流状态。必要时可给I H值较小的管子并联一只分流电阻,使各管子同时进人恒流状态。
2)利用晶体管、场效应管进行扩流及升压
      
扩流及升压电路分别如图四( a )、( b )所示。
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    图四是由晶体管JE9013和恒流二极管构成的扩流电路。设恒流管的恒定电流为H JE9013的共发射极电流放大系数为hFE ,扩展后的恒流值由下式确定:
                                              I H ‘=(hFE  +1)I H≈hFE  IH
       
由结型场效应管3DJ6与恒流二极管组成的升压电路如图四(b)所示。R1R2 均为偏置电阻,阻值应取几十兆欧。令恒流二极管的正向击穿电压为V(BO)  ,结型场效应管的漏--源极击穿电压为V1 ,则恒流源的耐压值V2=V(BO) V 1



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