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

CRD)屬于兩端結型場效應恒流器件.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存在一個恒流區,在此區域內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,但它只有兩個引線,靠近管殼突起的引線為正極.

恒流二極管的主要參數有:恒定電流(IH),起始電壓(VS),正向擊穿電壓(V(BO)),動態阻抗(ZH),電流溫度系數(αT).其恒定電流一般為0.2~6mA.起始電壓表示管子進入恒流區所需要的最小電壓.恒流二極管的正向擊穿電壓通常為30~100V.動態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IH較小時ZH可達數兆歐,IH較大時ZH降至數百千歐.電流溫度系數由下式確定:

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,也可以是負值,視IH值而定.一般講,當IH<0.6mA時,αT>0;當IH>0.6mA時,αT<0.因此,IH<0.6mA的恒流管具有正的電流溫度系數,IH>0.6mA的管子則具有負的電流溫度系數.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,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電容近似為10pF,進人恒流區后降至3~5pF,其頻率響應大致為0~500kHz.當工作頻率過高時,由于結電容的容抗迅速減小,動態阻抗就降低,導致恒流特性變差.

常用的國產恒流二極管有2DH系列,它分為2DH0、2DH00、2DH100、2DH000四個子系列.

二、但流三極管的性能特點

    恒流三極管是繼恒流二極管之后開發出的三端半導體恒流器件.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控制端,能在一定范圍內對恒定電流進行連續調節,調節范圍為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極接可調電阻RK,G極接RK的另一端.由圖二(b)可見,當RK=0時,G-K極間短路,恒流三極管就變成了恒流二極管,此時輸出電流為最大,有關系式:IO=IHmax ,接入RK之后,IH就減小,并且RK越大,IH越小.因此,調節RK就能獲得連續變化的恒定電流.

國產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,同時用一塊直流電壓表監測工作電壓VI.當VI從Vs一直上升到V(BO)時,IH應保持恒定.電路中的RL為負載電阻.

實際測量一只2DH04C型恒流二極管,其標稱恒定電流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調至零歐,然后改變E值,可測得其特性參數.

從實測數據可以得到,當VI≥1.5V時管子進人恒流區,IH=0.34~0.36mA,因此該管子的起始電壓VS=1.5V.當VI=1.5~15V時,IH恒定不變;當VI=1.5~30V時,IH最多只增加0.02mA,變化率小于5.9%.

然后將RL從零歐調至10k歐,重復上述試驗.在VI=1.5~30V的范圍內,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
測量時需注意以下事項:

(1)測量恒流二極管時極性不得接反,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,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、負極分別接兆歐表的E、L接線柱.然后按額定轉速搖動兆歐表的手柄,使恒流二極管處于正向軟擊穿狀態,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幾百至幾千伏,但其內阻很高,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.用此法實測上例中的ZDH04C,V(BO)=72V,比規定值(70V)略高一點.測量時管子極性亦不得接反.

四、恒流管的應用技巧

1、擴展電流或電壓的方法

(1)利用并聯法擴流、串聯法升壓

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使用,則可以擴大輸出電流.例如2DH5C型恒流管的IH=5mA,兩只管子并聯后為10mA,電流擴展了一倍.需要指出,將幾只恒流二極管并聯使用時,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,在擴展電流的同時,恒流源的動態阻抗將變小. 

    利用串聯法可以提升電壓.例如,將幾只性能相同的恒流二極管串聯使用,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人恒流狀態.必要時可給IH值較小的管子并聯一只分流電阻,使各管子同時進人恒流狀態.

(2)利用晶體管、場效應管進行擴流及升壓

擴流及升壓電路分別如圖四(a)、(b)所示.

圖四是由晶體管JE9013和恒流二極管構成的擴流電路.設恒流管的恒定電流為IH ;JE9013的共發射極電流放大系數為hFE,擴展后的恒流值由下式確定:

IH ‘=(hFE +1)IH≈hFE IH

由結型場效應管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,阻值應取幾十兆歐.令恒流二極管的正向擊穿電壓為V(BO),結型場效應管的漏--源極擊穿電壓為V1,則恒流源的耐壓值V2=V(BO)+V1 

    2．同時進行擴流和升壓

某些情況下要求對恒流二極管同時進行擴流與升壓,這時可采用如圖五所示的電路.現由NPN型高反壓管VT(3DG407)、恒流二極管2DH560、輔助電源EB構成擴流電路.2DH560的IH=5.60mA,起始電壓VS=4.0V,設VT的發射結壓降VBE＝0.65V,EB應大于VS與VBE之和(4.65V).VD1和VD2為溫度補償二極管.輸出級采用VMOS管,其柵極電壓由穩壓管VDz1、VDz2和電位器RP所決定.VMOS管屬于高效場效應功率管,其性能遠優于雙極型功率管.它具有輸人阻抗高、驅動電流小、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)等優點.該恒流源電路能同時達到擴展恒定電流與提高工作電壓之雙重目的.在業余條件下,亦可用3只3DD15型大功率晶體管并聯后代替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用

1．恒流三極管在電子秤中的應用

恒流三極管在電子秤中的應用電路如圖六所示.力敏傳感器由4只接作橋路的電阻應變片Ra-Rd構成.供橋電壓采用了恒流、穩壓供電.輸人電壓為24V直流電壓.調整電位器RP,可使恒流三極管3DH02B輸出IH =40mA的恒定電流.其中,流過12V穩壓管的電流Iz=10mA,而流過傳感器的電流IL=30mA.在稱重時,應變片發生應變,傳感器就產生相應的輸出電壓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是用恒流與穩壓方式獲得的,其穩定度達0.05%,因此可保證稱重的準確性.

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