恒流源二极管的应用方法

Question

如题所述

Answer 1

恒流二极管和恒流三极管是近年来新兴的半导体恒流器件，恒流三极管是在恒流二极管的基础上发展而来的。它们能够在宽电压范围内输出恒定电流，并拥有高动态阻抗。由于它们的恒流性能优异，价格低廉且使用方便，已被广泛应用于恒流源、稳压源、放大器和电子仪器的保护电路中。

恒流二极管（CRD）是一种两端结型场效应恒流器件，电路符号和伏安特性如图一所示。在正向工作时，存在一个恒流区，在该区域内电流I不随电压V变化；其反向工作特性类似于普通二极管的正向特性。恒流二极管的外形与3DG6型晶体管相似，但仅有两个引脚，靠近管壳突起的引脚为正极。

恒流二极管的主要参数包括恒定电流（Ih）、起始电压（Vs）、正向击穿电压（V（BO））、动态阻抗（Zh）和电流温度系数（αt）。其恒定电流一般为0.2～6mA。起始电压表示管子进入恒流区所需的最小电压。正向击穿电压通常为30～100V。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Ih较小时Zh可高达数兆欧，Ih较大时Zh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△Ih、△T分别代表恒定电流的变化量与温度变化量。恒流二极管的αt可以为正值，也可以是负值，视Ih值而定。当Ih＜0.6mA时，αt＞0；当Ih＞0.6mA时，αt＜0。因此，Ih＜0.6mA的恒流管具有正的电流温度系数，Ih＞0.6mA的管子则具有负的电流温度系数。恒流二极管在零偏置下的结电容近似为10pF，进入恒流区后降至3～5pF，其频率响应大致为0～500kHz。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，包括2DH0、2DH00、2DH100、2DH000四个子系列。

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。与恒流二极管不同，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0.08～7.00mA，视具体管子型号而定。恒流三极管的电路符号和典型接法如图二所示。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。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。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3DH1～3DH15（金属壳封装）15种型号。

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，同时用直流电压表监测工作电压VI。当VI从Vs一直上升到VBO时，Ih应保持恒定。电路中的RL为负载电阻。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0～30V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10V、50V挡），测量Ih与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时管子进入恒流区，I=0.34～0.36mA，因此该管子的起始电压Vs=1.5V。当V=1.5～15V时，I恒定不变；当V=1.5～30V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=1.5～30V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。