恒流二極管和恒流三極管是近年來問世的半導(dǎo)體恒流器件,而恒流三極管又是在恒流二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的.它們都能在很寬的電壓范圍內(nèi)輸出恒定的電流,并具有很高的動(dòng)態(tài)阻抗.由于它們的恒流性能好、價(jià)格較低、使用簡便,因此目前已被廣泛用于恒流源、穩(wěn)壓源、放大器以及電子儀器的保護(hù)電路中.
一、恒流二極管的性能特點(diǎn)

CRD)屬于兩端結(jié)型場效應(yīng)恒流器件.其電路符號和伏安特性如圖一所示.恒流二極管在正向工作時(shí)存在一個(gè)恒流區(qū),在此區(qū)域內(nèi)IH不隨VI而變化;其反向工作特性則與普通二極管的正向特性有相似之處.恒流二極管的外形與3DG6型晶體管相似,但它只有兩個(gè)引線,靠近管殼突起的引線為正極.

恒流二極管的主要參數(shù)有:恒定電流(IH),起始電壓(VS),正向擊穿電壓(V(BO)),動(dòng)態(tài)阻抗(ZH),電流溫度系數(shù)(αT).其恒定電流一般為0.2~6mA.起始電壓表示管子進(jìn)入恒流區(qū)所需要的最小電壓.恒流二極管的正向擊穿電壓通常為30~100V.動(dòng)態(tài)阻抗的定義是工作電壓變化量與恒定電流值變化量之比,對恒流管的要求是ZH愈大愈好,當(dāng)IH較小時(shí)ZH可達(dá)數(shù)兆歐,IH較大時(shí)ZH降至數(shù)百千歐.電流溫度系數(shù)由下式確定:

αT=[(△IH/IH)/△T]*100%

式中的△IH、△T分別代表恒定電流的變化量與溫度變化量.需要指出,恒流二極管的αT可以為正值,也可以是負(fù)值,視IH值而定.一般講,當(dāng)IH<0.6mA時(shí),αT>0;當(dāng)IH>0.6mA時(shí),αT<0.因此,IH<0.6mA的恒流管具有正的電流溫度系數(shù),IH>0.6mA的管子則具有負(fù)的電流溫度系數(shù).假如某些管子的IH值略低于0.6mA,那么其αT值伴隨IH的變化既可為正,又可為負(fù),通常就用絕對值表示.αT的單位是%/℃.

恒流二極管在零偏置下的結(jié)電容近似為10pF,進(jìn)人恒流區(qū)后降至3~5pF,其頻率響應(yīng)大致為0~500kHz.當(dāng)工作頻率過高時(shí),由于結(jié)電容的容抗迅速減小,動(dòng)態(tài)阻抗就降低,導(dǎo)致恒流特性變差.

常用的國產(chǎn)恒流二極管有2DH系列,它分為2DH0、2DH00、2DH100、2DH000四個(gè)子系列.

二、但流三極管的性能特點(diǎn)

    恒流三極管是繼恒流二極管之后開發(fā)出的三端半導(dǎo)體恒流器件.前已述及,恒流二極管只能提供固定值的恒定電流,外界無法改變;而恒流三極管增加了一個(gè)控制端,能在一定范圍內(nèi)對恒定電流進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍為0.08~7.00mA,視具體管子型號而定,這就給用戶帶來了方便. 

    恒流三極管的電路符號、典型接法和如圖二所示.與普通晶閘管(SCR)相似,它也有三個(gè)電極:陽極(A),陰極(K),控制極(G).在電路中A極接正電壓,K極接可調(diào)電阻RK,G極接RK的另一端.由圖二(b)可見,當(dāng)RK=0時(shí),G-K極間短路,恒流三極管就變成了恒流二極管,此時(shí)輸出電流為最大,有關(guān)系式:IO=IHmax ,接入RK之后,IH就減小,并且RK越大,IH越小.因此,調(diào)節(jié)RK就能獲得連續(xù)變化的恒定電流.

國產(chǎn)3DH系列恒流三極管包含3DH1~3DH15(金屬殼封裝)15種型號.

    三、檢測恒流二極管的方法

檢測恒流二極管的電路如圖三所示.E是可調(diào)直流電源,向恒流二極管提供工作電壓VI.用直流毫安表測量恒定電流IH,同時(shí)用一塊直流電壓表監(jiān)測工作電壓VI.當(dāng)VI從Vs一直上升到V(BO)時(shí),IH應(yīng)保持恒定.電路中的RL為負(fù)載電阻.

實(shí)際測量一只2DH04C型恒流二極管,其標(biāo)稱恒定電流IH==0.4mA,正向擊穿電壓V(BO)=70V.采用如圖三所示電路,由HT-1714C型直流穩(wěn)壓電源代替E,提供0~30V的工作電壓.將兩塊500型萬用表分別撥到直流1mA擋和2.5V(或10V、50V擋),測量IH與VI值.RL選用10k歐電位器.首先把RL調(diào)至零歐,然后改變E值,可測得其特性參數(shù).

從實(shí)測數(shù)據(jù)可以得到,當(dāng)VI≥1.5V時(shí)管子進(jìn)人恒流區(qū),IH=0.34~0.36mA,因此該管子的起始電壓VS=1.5V.當(dāng)VI=1.5~15V時(shí),IH恒定不變;當(dāng)VI=1.5~30V時(shí),IH最多只增加0.02mA,變化率小于5.9%.

然后將RL從零歐調(diào)至10k歐,重復(fù)上述試驗(yàn).在VI=1.5~30V的范圍內(nèi),IH=0.34±0.03mA,變化率△IH/IH<8.9%.由此證明被測恒流二極管的恒流特性良好,在滿足RL
測量時(shí)需注意以下事項(xiàng):

(1)測量恒流二極管時(shí)極性不得接反,否則起不到恒流作用,并且還容易燒毀管子.

(2)由恒流二極管組成電路時(shí),必須使RL
(3)恒流二極管的正向擊穿電壓V(BO)一般為30~100V.利用兆歐表與直流電壓表能夠測量V(BO)值.具體方法是將恒流二極管的正、負(fù)極分別接兆歐表的E、L接線柱.然后按額定轉(zhuǎn)速搖動(dòng)兆歐表的手柄,使恒流二極管處于正向軟擊穿狀態(tài),借助于直流電壓表即可讀出V(BO)值.兆歐表的輸出電壓雖然可達(dá)幾百至幾千伏,但其內(nèi)阻很高,因此輸出電流很小,不會損壞管子.一旦被測管子正向擊穿,兆歐表的輸出電壓就被鉗位于擊穿電壓上.用此法實(shí)測上例中的ZDH04C,V(BO)=72V,比規(guī)定值(70V)略高一點(diǎn).測量時(shí)管子極性亦不得接反.

四、恒流管的應(yīng)用技巧

1、擴(kuò)展電流或電壓的方法

(1)利用并聯(lián)法擴(kuò)流、串聯(lián)法升壓

使用一只恒流二極管只能提供幾毫安的恒定電流,若將幾只恒流管并聯(lián)使用,則可以擴(kuò)大輸出電流.例如2DH5C型恒流管的IH=5mA,兩只管子并聯(lián)后為10mA,電流擴(kuò)展了一倍.需要指出,將幾只恒流二極管并聯(lián)使用時(shí),恒流源的起始電壓等于這些管子中的最大值,而正向擊穿電壓則等于這些管子中的最小值.此外,在擴(kuò)展電流的同時(shí),恒流源的動(dòng)態(tài)阻抗將變小. 

    利用串聯(lián)法可以提升電壓.例如,將幾只性能相同的恒流二極管串聯(lián)使用,可將耐壓值提高到100V以上.假如每只管子的恒流值不等,那末恒流值較小的管子將首先進(jìn)人恒流狀態(tài).必要時(shí)可給IH值較小的管子并聯(lián)一只分流電阻,使各管子同時(shí)進(jìn)人恒流狀態(tài).

(2)利用晶體管、場效應(yīng)管進(jìn)行擴(kuò)流及升壓

擴(kuò)流及升壓電路分別如圖四(a)、(b)所示.

圖四是由晶體管JE9013和恒流二極管構(gòu)成的擴(kuò)流電路.設(shè)恒流管的恒定電流為IH ;JE9013的共發(fā)射極電流放大系數(shù)為hFE,擴(kuò)展后的恒流值由下式確定:

IH ‘=(hFE +1)IH≈hFE IH

由結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6與恒流二極管組成的升壓電路如圖四(b)所示.R1、R2均為偏置電阻,阻值應(yīng)取幾十兆歐.令恒流二極管的正向擊穿電壓為V(BO),結(jié)型場效應(yīng)管的漏--源極擊穿電壓為V1,則恒流源的耐壓值V2=V(BO)+V1 

    2．同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)流和升壓

某些情況下要求對恒流二極管同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)流與升壓,這時(shí)可采用如圖五所示的電路.現(xiàn)由NPN型高反壓管VT(3DG407)、恒流二極管2DH560、輔助電源EB構(gòu)成擴(kuò)流電路.2DH560的IH=5.60mA,起始電壓VS=4.0V,設(shè)VT的發(fā)射結(jié)壓降VBE＝0.65V,EB應(yīng)大于VS與VBE之和(4.65V).VD1和VD2為溫度補(bǔ)償二極管.輸出級采用VMOS管,其柵極電壓由穩(wěn)壓管VDz1、VDz2和電位器RP所決定.VMOS管屬于高效場效應(yīng)功率管,其性能遠(yuǎn)優(yōu)于雙極型功率管.它具有輸人阻抗高、驅(qū)動(dòng)電流小、耐壓高(最高可承受1200V的高壓)、工作電流大(1.5~100A)、輸出功率高(1~250W)等優(yōu)點(diǎn).該恒流源電路能同時(shí)達(dá)到擴(kuò)展恒定電流與提高工作電壓之雙重目的.在業(yè)余條件下,亦可用3只3DD15型大功率晶體管并聯(lián)后代替VMOS管,但是要求這些管子的hFE值必須一致,并且要給每只管子加裝合適的散熱器. 

    五、恒流管在測量儀表中的應(yīng)用

1．恒流三極管在電子秤中的應(yīng)用

恒流三極管在電子秤中的應(yīng)用電路如圖六所示.力敏傳感器由4只接作橋路的電阻應(yīng)變片Ra-Rd構(gòu)成.供橋電壓采用了恒流、穩(wěn)壓供電.輸人電壓為24V直流電壓.調(diào)整電位器RP,可使恒流三極管3DH02B輸出IH =40mA的恒定電流.其中,流過12V穩(wěn)壓管的電流Iz=10mA,而流過傳感器的電流IL=30mA.在稱重時(shí),應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變,傳感器就產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓Vo,送至二次儀表,最終顯示出被測物體的重量.由于供橋電壓E是用恒流與穩(wěn)壓方式獲得的,其穩(wěn)定度達(dá)0.05%,因此可保證稱重的準(zhǔn)確性.

TYPE
2DH1B/C
2DH2B/C
2DH3B/C
2DH4B/C
2DH5B/C
2DH6B/C
2DH7B/C
2DH8B/C
2DH9B/C
2DH10B/C
2DH11B/C
2DH12B/C
2DH13B/C
2DH14B/C
2DH15B/C
2DH16B/C
2DH17B/C
2DH18B/C
2DH19B/C
2DH20B/C
2DH21B/C
2DH22B/C
2DH23B/C
2DH24B/C
2DH25B/C
2DH26B/C
2DH30B/C
2DH40B/C
2DH50B/C

2DH112B/C

2DH123B/C