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恒流二极管

发布时间:2020-12-03 14:41:31   点击率:
 恒流二极管
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                                                                                                                                                                                                                       恒流二极管是近年来问世的半导体恒流器件,与稳压二极管相对偶的基础电子元器件。在恒流二极管的基础上增加控制脚端,进而发展成为恒流三极管。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。



中文名
恒流二极管
类 别
外文名
Constant current diode
特 性
输出恒定的电流

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,是与稳压二极管相对偶的基础电子元器件。在恒流二极管的基础上增加控制脚端,进而发展成为恒流三极管。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。

性能特点

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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IH不随VI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。 恒流二极管的主要参数有:恒定电流(IH),起始电压(VS),正向击穿电压(V(BO)),动态阻抗(ZH),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要的小电压。恒流二极管的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。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。假如某些管子的IH值略低于0.6mA,那么其αT值伴随IH的变化既可为正,又可为负,通常就用表示。αT的单位是%/℃。

恒流二极管在零偏置下的结电容近似为10pF,进入恒流区后降至30~50pF,其频率响应大致为0~5000kHz。当工作频率过高时,由于结电容的容抗迅速减小,动态阻抗就升高,导致恒流特性变差。

常用的进口恒流二极管,主要以日本跟韩国为代表,日本做为全球家恒流二极管生产国,目前市场占有率为,主要用于仪器仪表,机器设备及LED应用照明领域,恒流区间可提供(0.01MA-18MA);韩国公司做为后起之秀他们提供更高电流,更高耐压的恒流二极管,主要应用于照明市场,可提供18-60MA,耐压100V恒流二极管,对于LED照明应用厂商来说是降低成本跟简化电路的一个比较理想的选择。

数据表格

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型号 恒定电流MA 启动电压VK 大耐压V 适用范围
E-101 0.09-0.11 0.4 100 仪器仪表,传感器
E-301 0.28-0.32 0.5 100 麦克风,传感器,仪表
E-501 0.49-0.54 0.8 100 仪器仪表,传感器,机器设备
E-701 0.66-0.72 1.1 100 仪器仪表,传感器,机器设备
E-202 1.97-2.10 2.3 100 仪器仪表,传感器,机器设备
E-272 2.66-2.80 2.7 100 仪器仪表,传感器,机器设备
E-352 3.50-3.60 3.2 100 仪器仪表,传感器,机器设备
E-452 4.47-5.10 3.7 100 LED小信号灯,交通标识灯
S-562T 5.32-5.78 4.5 100 LED小信号灯,交通标识灯,LED日光灯
S-103T 8.75-9.87 3;1 50 LED小信号灯,灯条,LED日光灯
S-123T 10.0-13.0 3.8 50 LED日光灯,RGB灯,LED灯带
S-153T 12.0-16.0 4.3 50 LED日光灯,LED跑马灯LED灯条
S-183T 15.0-18.0 4.5 50 LED日光灯,LED跑马灯,LED球泡灯
RCD203 18.0-20.0 3.1 100 LED日光灯,LED球泡灯,LED小功率产品
RCD253 23.0-27.0 3.6 100 LED日光灯,LED球泡灯,LED小功率产品
RCD303 27.0-30.0 4.4 100 LED日光灯,LED球泡灯,LED小功率产品
RCD403 37.0-40.0 5.0 100 LED日光灯,LED硬灯条,LED汽车灯
RCD503 45.0-50.0 5.0 100 LED日光灯,LED硬灯条,LED汽车灯
RCD603 56.0-60.0 5.0 100 LED日光灯,LED球泡灯,LED汽车灯
型号 恒定电流(ma) 起始电压Us(V) 动态电阻(MΩ) 耐压分档(UHV)
2DH00 ≤0.05 <0.5 ≥8 A:≥20
2DH01 0.1±0.05 <0.8 ≥8
2DH02 0.2±0.05 <1.5 ≥5
2DH03 0.3±0.05 <1.5 ≥5 B:≥30
2DH04 0.4±0.05 <2 ≥2.5
2DH05 0.5±0.05 <2 ≥2.5
2DH06 0.6±0.05 <2 ≥2.5 C:≥40
2DH07 0.7±0.05 <2 ≥1.5
2DH08 0.8±0.05 <3 ≥1.5
2DH09 0.9±0.05 <3 ≥1 D:≥50
2DH1 1±0.05 <3 ≥1
2DH2 2±0.05 <3 ≥0.5
2DH3 3±0.05 <3.5 ≥0.4
2DH4 4±0.05 <3.5 ≥0.3
2DH5 5±0.05 <4.5 ≥0.25
2DH6 6±0.05 <4.5 ≥0.15
2DH7 7±0.05 <5 ≥0.15

检测方法

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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从Vs一直上升到V(BO)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V(BO)=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VI≥1.5V时管子进入恒流区,IH=0.34~0.36mA,因此该管子的起始电压VS=1.5V。当VI=1.5~15V时,IH恒定不变;当VI=1.5~30V时,IH多只增加0.02mA,变化率小于5.9%。

然后将RL从零欧调至10k欧,重复上述试验。在VI=1.5~30V的范围内,IH=0.34±0.03mA,变化率△IH/IH<8.9%。由此证明被测恒流二极管的恒流特性良好,在满足RL<<ZH之条件下,IH基本不随负载而变化。

测量

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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<<ZH,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30~100V。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E、L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ZDH04C,V(BO)=72V,比规定值(70V)略高一点。测量时管子极性亦不得接反。

应用技巧

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扩展电流或电压的方法

(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大值,而正向击穿电压则等于这些管子中的小值。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入恒流状态。必要时可给IH值较小的管子并联一只分流电阻,使各管子同时进入恒流状态。

(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。

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IH ;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:

IH ‘=(hFE +1)IH≈hFE IH

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。R1、R2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)+V1

同时进行扩流和升压

某些情况下要求对恒流二极管同时进行扩流与升压,这时可采用如图五所示的电路。现由NPN型高反压管VT(3DG407)、恒流二极管2DH560、辅助电源EB构成扩流电路。2DH560的IH=5.60mA,起始电压VS=4.0V,设VT的发射结压降VBE=0.65V,EB应大于VS与VBE之和(4.65V)。VD1和VD2为温度补偿二极管。输出级采用VMOS管,其栅极电压由稳压管VDz1、VDz2和电位器RP所决定。VMOS管属于高效场效应功率管,其性能远优于双极型功率管。它具有输人阻抗高、驱动电流小、耐压高(可承受1200V的高压)、工作电流大(1.5~100A)、输出功率高(1~250W)等优点。该 恒流源电路能同时达到扩展恒定电流与提高工作电压之双重目的。在业余条件下,亦可用3只3DD15型大功率晶体管并联后代替 VMOS管,但是要求这些管子的hFE值必须一致,并且要给每只管子加装合适的散热器。提供保护。



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