原创 恒流二极管应用

一、          恒流二极管的性能特点

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I_H不随V_I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（I_H），起始电压（V_S），正向击穿电压（V_(BO)），动态阻抗（Z_H），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最小电压。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Z_H愈大愈好，当I_H较小时Z_H可达数兆欧，I_H较大时Z_H降至数百千欧。电流温度系数由下式确定：

αT=[(△I_H/I_H)/△T]*100%

式中的△I_H、△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I_H值而定。一般讲，当I_H＜0.6mA时，αT＞0；当I_H＞0.6mA时，αT＜0。因此，I_H＜0.6mA的恒流管具有正的电流温度系数，I_H＞0.6mA的管子则具有负的电流温度系数。假如某些管子的I_H值略低于0.6mA，那么其αT值伴随I_H的变化既可为正，又可为负，通常就用绝对值表示。αT的单位是％／℃。

恒流二极管在零偏置下的结电容近似为10pF，进人恒流区后降至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，它分为2DH0、2DH00、2DH100、2DH000四个子系列。

二、但流三极管的性能特点

    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。前已述及，恒流二极管只能提供固定值的恒定电流，外界无法改变；而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，这就给用户带来了方便。

    恒流三极管的电路符号、典型接法和如图二所示。与普通晶闸管（SCR）相似，它也有三个电极：阳极（A），阴极（K），控制极（G）。在电路中A极接正电压，K极接可调电阻R_K，G极接R_K的另一端。由图二（b）可见，当R_K=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，有关系式：I_O=I_{Hmax ，}接入R_K之后，I_H就减小，并且R_K越大，I_H越小。因此，调节R_K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。

    三、检测恒流二极管的方法

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V_I。用直流毫安表测量恒定电流I_H，同时用一块直流电压表监测工作电压V_I。当V_I从V_s一直上升到V_(BO)时，I_H应保持恒定。电路中的R_L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I_H==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I_H与V_I值。R_L选用10k欧电位器。首先把R_L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_I≥1.5V时管子进人恒流区，I_H=0.34～0.36mA，因此该管子的起始电压V_S=1.5V。当V_I=1.5～15V时，I_H恒定不变；当V_I=1.5～30V时，I_H最多只增加0.02mA，变化率小于5.9％。

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

测量时需注意以下事项：

（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R_L<H，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。

四、恒流管的应用技巧

1、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I_H=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最大值，而正向击穿电压则等于这些管子中的最小值。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人恒流状态。必要时可给I_H值较小的管子并联一只分流电阻，使各管子同时进人恒流状态。

（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I_H；JE9013的共发射极电流放大系数为h_FE，扩展后的恒流值由下式确定：

I_H ‘=(h_FE +1)I_H≈h_FE I_H

由结型场效应管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

    2．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E_B构成扩流电路。2DH560的I_H=5.60mA，起始电压V_S=4.0V，设VT的发射结压降V_BE＝0.65V，E_B应大于V_S与V_BE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（最高可承受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h_FE值必须一致，并且要给每只管子加装合适的散热器。

    五、恒流管在测量仪表中的应用

1．恒流三极管在电子秤中的应用

恒流三极管在电子秤中的应用电路如图六所示。力敏传感器由4只接作桥路的电阻应变片Ra-Rd构成。供桥电压采用了恒流、稳压供电。输人电压为24V直流电压。调整电位器RP，可使恒流三极管3DH02B输出I_H =40mA的恒定电流。其中，流过12V稳压管的电流I_z=10mA，而流过传感器的电流I_L=30mA。在称重时，应变片发生应变，传感器就产生相应的输出电压Vo，送至二次仪表，最终显示出被测物体的重量。由于供桥电压E是用恒流与稳压方式获得的，其稳定度达0.05％，因此可保证称重的准确性。

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