Високовольтний стабілітрон

Изобретение относится к области силовой электроники и может найти применение в преобразовательных устройствах для стабилизации уровня напряжения и защиты полупроводниковых приборов от перенапряжения, в частности, в высоковольтных интегральных схемах. В преобразовательных устройствах используют высоковольтные стабилитроны на основе p-n-перехода, работающего на участке лавинного пробоя [Промышленная электроника./B.C.Руденко, В.И.Сенько, В.В.Трифонюк, Е.Е.Юдин, - К.:Техніка, 1979. - С.28]. Недостатком таких стабилитронов является отсутствие требуемой номенклатуры по напряжениям и токам В интегральной схемотехнике использование подобных стабилитронов ограничено ввиду сложности формирования р-n-переходов с требуемыми напряжениями пробоя. Наиболее близкими по совокупности признаков к заявляемому стабилитрону является интегральный стабилитрон на основе биполярного транзистора [Гребен А.Б. Проектирование аналоговых интегральных Схем. Пер. с англ. - М.: "Энергия", 1976. -С 79]. Стабилитрон содержит биполярный транзистор, коллектор которого подключен к одному выводу делителя из двух резисторов, база - к средней точке этого делителя, а эмиттер, через стабилитрон, - к другому выводу делителя. Работает такой стабилитрон следующим образом: если увеличивать напряжение на делителе, то до определенного напряжения биполярный транзистор будет закрыт и ток, потребляемый стабилитроном, будет определяться током делителя. При некотором напряжении, когда напряжение в средней точке делителя превысит напряжение стабилизации низковольтного стабилитрона и напряжение база-эмиттер биполярного транзистора (БТ), БТ открывается и начинает проводить ток. Это и есть напряжение стабилизации высоковольтного стабилитрона на БТ. Максимальный ток высоковольтного стабилитрона приблизительно в b раз больше тока делителя, следовательно, для увеличения тока стабилизации (и, в частности, при использовании в качестве защитного диода), необходимо увеличивать ток делителя, что приводит к дополнительной потере мощности и является недостатком известного стабилитрона. В основу изобретения поставлена задача создания высоковольтного стабилитрона, в котором, за счет замены элементов схемы, обеспечивается расширение диапазона напряжений стабилизации и уменьшение потерь мощности. Для решения поставленной задачи высоковольтный стабилитрон, содержащий низковольтный стабилитрон, соединенный с источником напряжения, согласно изобретению, содержит статический индукционный транзистор (СИТ), сток которого соединен с полюсным источником напряжения, а затвор соединен через низковольтный стабилитрон с истоком и другим полюсом источника напряжения. На фиг.1 представлена схема заявляемого высоковольтного стабилитрона; на фиг.2 - е го вольтамперные характеристики. Высоковольтный стабилитрон содержит статический индукционный транзистор 1, сток которого соединен с одним полюсом источника напряжения, а затвор, через низковольтный стабилитрон 2, соединен с истоком и с другим полюсом источника напряжения Работает высоковольтный стабилитрон следующим образом. Если приложить напряжение, для данного типа СИТ плюс к стоку и минус к затвору, и начать постепенно его увеличивать, то до определенного значения напряжения СИТ будет закрыт, т.к. цепь истока разорвана большим обратным сопротивлением стабилитрона. При некотором значении напряжения (UCT) произойдет электрический пробой стабилитрона и в целом сток-исток СИТ потечет ток, величина которого резко возрастает при незначительном изменении напряжения. Величина напряжения стабилизации UCT зависит от напряжения стабилизации низковольтного стабилитрона и коэффициента блокирования Кб СИТ, величина которого может быть найдена по статическим характеристикам СИТ: Кб = Uси/Uзи. где Uси - напряжение сток-исток СИТ, которое необходимо приложить, чтобы через СИТ начал протекать ток при заданном Uзи. Коэффициент блокирования зависит от геометрических размеров структуры и электрофизических параметров материала СИТ, и может задаваться при проектировании. На фиг.2 приведены ВАХ высоковольтного стабилитрона, собранного на СИТ типа КП926 (напряжение отсечки 5В) с разными низковольтными стабилитронами в цепи истока СИТ. Меняя величину напряжения стабилизации низковольтного стабилитрона или величину коэффициента блокирования, можно в широких пределах менять напряжение стабилизации высоковольтного стабилитрона. Мо щность на высоковольтном стабилитроне рассеивается только при протекании тока через СИТ, причем величина его ограничена лишь максимально допустимой рассеивающей мощностью. Таким образом с одной стороны достигается уменьшение рассеиваемой мощности стабилитрона, с другой - расширяется диапазон возможных токов через стабилитрон при работе его в качестве защитного диода.