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恒流二極管是近年來問世的半導(dǎo)體恒流器件，與穩(wěn)壓二極管相對偶的基礎(chǔ)電子元器件。在恒流二極管的基礎(chǔ)上增加控制腳端，進(jìn)而發(fā)展成為恒流三極管。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、什么是恒流二極管？ ??
用于將電流限制或改變到設(shè)備最高值的二極管稱為恒流二極管或CCD。該二極管也稱為電流調(diào)節(jié)二極管或 CRD 和限流二極管或 CLD。恒流二極管符號如下所示。恒流二極管的功能是為電路提供短路保護(hù)。
▲ 圖1.1 恒流二極管的符號
二、恒流二極管工作原理 ??
恒流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。該二極管包括一個(gè) N 溝道 JFET 晶體管，其中晶體管的柵極端子與源極短路，因此它的工作原理類似于一個(gè)兩端限流器或電流源，相當(dāng)于一個(gè)限壓齊納二極管。
▲ 圖2.1 恒流二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu) ??
與齊納二極管不同，這些類型的二極管將保持電流穩(wěn)定而不是電壓恒定。一旦電壓發(fā)生變化，這些二極管就不會改變流經(jīng)它們的電流。在正向偏置條件下，這些二極管使用 1.5 伏至 6 伏的電壓工作。這種偏置產(chǎn)生的電流稱為正向電流 (Ip)。即使差異發(fā)生在輸入電壓和負(fù)載電阻內(nèi)，該二極管也能夠保持電流值。
三、恒流二極管特點(diǎn) ??
恒流二極管的特點(diǎn)包括以下。
其公差為±10%。
其工作電壓范圍為 1V 至 100V。
當(dāng)溫度值變化時(shí)，它的行為是穩(wěn)定的。
其峰值工作電壓為 100 伏。
熱阻值為 100 C/w。
其儲存溫度等級范圍為-55至200攝氏度。
其功耗為 30 mW。
電流范圍為 0.192mA 至 5.6mA。
峰值電壓額定值范圍為 50V 至 100V。
它的阻抗范圍從 20 兆歐到幾千歐。
該二極管不需要任何偏置并提供良好的溫度穩(wěn)定性。
四、恒流二極管電路 ??
顧名思義，這個(gè)二極管將流經(jīng)它的電流調(diào)節(jié)到一些最高水平。如果你在這個(gè)二極管上施加的電流超過了它的電流調(diào)節(jié)點(diǎn)，那么它會通過降低更多的電壓來反擊。恒流二極管的應(yīng)用電路如下圖所示。該二極管適用于 LED 或激光二極管電路，以限制流經(jīng) LED 或激光二極管的電流。 ??
以下電路由電池、恒流二極管和激光二極管或 LED 構(gòu)成。在以下電路中，恒流二極管與激光二極管串聯(lián)。一旦通過電壓源向該二極管施加電壓，該二極管就會限制電流的流動并向激光二極管提供所需的電壓，從而使電路中的激光二極管或 LED 二極管開啟。
▲ 圖4.1 恒流二極管電路
五、恒流二極管特性 ??
恒流二極管的特性包括以下：
▲ 圖5.1 恒流二極管電氣特性
上述恒流二極管特性曲線分為不同區(qū)域。
在上圖中，曲線的右側(cè)部分在正向偏置條件下運(yùn)行。因此，正向電流值對于 0V 至 6V 范圍內(nèi)的電壓是穩(wěn)定的。
在這里，該電流稱為調(diào)節(jié)器電流，用“Ip”表示。例如，1N5283 至 1N5314 系列二極管的穩(wěn)壓器電流值范圍為 220 mA 至 4.7 mA。
這些二極管用于并聯(lián)組合以獲得大電流值。
與其他二極管相比，該二極管在反向偏置條件下工作。在正向偏置中，二極管的調(diào)節(jié)過程將從“VL”（限制電壓）開始到“POV”（峰值工作電壓）。
從上面的曲線我們可以觀察到Vk和POV兩點(diǎn)之間的電流是穩(wěn)定的。
對于 IP 和 ZT 電壓，VT 是測試電壓。
對于 1N5283 到 1N5314 二極管，像“ZT”這樣的阻抗值范圍從 235 KΩ 到 25 MΩ。
六、恒流二極管優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)
不需要任何額外的電壓源。
這個(gè)電路很容易設(shè)計(jì)。
即使有電壓波動，這些二極管也能保持穩(wěn)定的電流流動。
尺寸小，重量輕。
二極管在低壓下連續(xù)工作，并為高壓諧波提供安全性。
2、缺點(diǎn)
這些二極管在正向偏置條件下工作。
這些二極管對高溫很敏感。
它提供了較差的響應(yīng)。
在高頻下，噪音水平很高。
七、恒流二極管用途 ??
恒流二極管或限流二極管的應(yīng)用包括以下內(nèi)容：
限流二極管用于不同的電路，如電池充電器、定時(shí)和波形發(fā)生器電路。
這些二極管也可以用作恒流源，主要用于驅(qū)動 LED。
這些二極管取代了電話連接設(shè)備中的保持線圈。
這些二極管適用于使用大長度 LED 燈串的電路和燈泡等電壓可變源。
穩(wěn)壓二極管與穩(wěn)壓二極管限壓一樣主要用于調(diào)節(jié)電流。
這些二極管用于為固態(tài)繼電器提供輸入。
它用于保護(hù)電路免受過壓。
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