一、恒流二極管的性能特點
恒流二極管（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存在一個恒流區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)I 不隨VH I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(shù)有：恒定電流（I H），起始電壓（V S），正向擊穿電壓（V(BO) ），動態(tài)阻抗（Z H），電流溫度系數(shù)（α T）。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)I H較小時ZH 可達(dá)數(shù)兆歐，I H較大時Z H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△I H、△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，αT ＞0；當(dāng)I H＞0.6mA時，αT＜0。因此，I H＜0.6mA的恒流管具有正的電流溫度系數(shù)，I H＞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I H值略低于0.6mA，那么其αT值伴隨I 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，由于結(jié)電容的容抗迅速減小，動態(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、2DH000四個子系列。
二、恒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(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，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(guān)系式：IO =IMAX 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VBO 時，IH 應(yīng)保持恒定。電路中的RL 為負(fù)載電阻。
實際測量一只2DH04C型恒流二極管，其標(biāo)稱恒定電流IH =0.4mA，正向擊穿電壓 VBO=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)。
從實測數(shù)據(jù)可以得到，當(dāng)V ≥1.5V時管子進(jìn)人恒流區(qū)，I =0.34～0.36mA，因此該管子的起始電壓V =1.5V。當(dāng)V=1.5～15V時，I 恒定不變；當(dāng)V=1.5～30V時，I 最多只增加0.02mA，變化率小于5.9％。
然后將R 從零歐調(diào)至10k歐，重復(fù)上述試驗。在V=1.5～30V的范圍內(nèi)，I =0.34±0.03mA，變化率△I /I ＜8.9％。由此證明被測恒流二極管的恒流特性良好，在滿足R <
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(fù)極分別接兆歐表的E、L 接線柱。然后按額定轉(zhuǎn)速搖動兆歐表的手柄，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。用此法實測上例中的ZDH04C，V(BO) =72V，比規(guī)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(yīng)用技巧
1、擴展電流或電壓的方法
（1）利用并聯(lián)法擴流、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，電流擴展了一倍。需要指出，將幾只恒流二極管并聯(lián)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(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)。必要時可給I H值較小的管子并聯(lián)一只分流電阻，使各管子同時進(jìn)人恒流狀態(tài)。
（2）利用晶體管、場效應(yīng)管進(jìn)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(gòu)成的擴流電路。設(shè)恒流管的恒定電流為I H ；JE9013的共發(fā)射極電流放大系數(shù)為hFE ，擴展后的恒流值由下式確定：
I H ‘=(hFE+1)I H≈hFEIH
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) ＋V 1
2．同時進(jìn)行擴流和升壓
某些情況下要求對恒流二極管同時進(jìn)行擴流與升壓，這時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V BE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(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。該恒流源電路能同時達(dá)到擴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
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，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。 |
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