Польовий транзистор по суті є джерелом постійного струму і його вольт-амперна характеристика аналогічна характеристиці електронної лампи – пентод. У простому випадку, зображеному на рис. 14.2, користувачеві доступні тільки два висновки і пристрій зазвичай представляється як діод. З характеристики такого діода, також показаної на малюнку, видно, що в більшій частині робочої області струм має майже постійну величину. Якщо послідовно з цим приладом включити прецизійний резистор, як показано на рис. 14.3А, то на ньому з’явиться постійна напруга, яке можна використовувати як опорне при умови, що навантаження має вхідний опір значно перевищує опір включеного резистора. В стабілізованих джерелах живлення, ця вимога легко виконується, якщо навантаженням є компаратор або буферний каскад.

Рис. 14.2. Діод постійного струму. Фактично це польовий транзистор, у якого з’єднані разом затвор і витік утворюють катод «діода». Більшість діодів постійного струму зроблені з польових транзисторів з каналом л-типу. Спеціально розроблені пристрої цього типу називаються токостабілізірующімі діодами (CRD).

Кращих результатів можна досягти, якщо замість звичайних польових транзисторів використовувати спеціально розроблені польові діоди, які оптимізовані з точки зору вольт-амперних характеристик. Ці пристрої мають тільки два висновки тому, що затвор і витік з’єднані у них всередині. В даний час є більше 30 типів діодів, розрахованих на струми від 200 мкА до 5 мА. Мінімальна робоча напруга дуже низька – близько 1 – 3 В, а пряме напруга пробою часто вище 100 В. Таким чином, ці пристрої добре підходять для широкого класу різних схем. Велике гідність цих спеціально створених токостабілізірующіх діодів (CRD) полягає в тому, що при їх виготовленні можна досягти нульового температурного коефіцієнта, об’єднуючи CRD з резистором, які мають той же самий, але протилежного знака температурний коефіцієнт. Зазвичай такий результат досягається при розрахункових токах близько 0,5 мА.

Рис. 14.3. Два варіанти застосування токостабілізірующего діода (CRD). (А) Регулювати опорне напруга в цій схемі, можна вибираючи відповідний прецизійний резистор. (В) Ця схема дає прецизійне опорне напруга, забезпечуючи оптимальний рівень струму опорного діода для отримання низького температурного коефіцієнта.

Прекрасні результати дає об’єднання CRD зі стабілітронів, LVA-діодом або прецизійним стабілітроном, як показано на рис. 14.3В. В цьому випадку можна отримати температурний коефіцієнт 0,001 відсотка в інтервалі температур від 0 до 100 ° С. Для досягнення оптимальних результатів і CRD-діод,, і прецизійний стабілітрон повинні мати нульовий температурний коефіцієнт при струмі близько 0,5 мА.

Найчастіше зустрічається комбінація С7? /)-Діода і звичайного стабілітрона. CRD-діод як джерело постійного струму має надзвичайно високий опір по змінному струму. Стабілітрон або інший джерело опорної напруги навпаки, має дуже низький опір змінному струму. Коли об’єднуються дві ці приладу так, як показано на рис. 14.3В, утворюється унікальний фільтр нижніх частот з частотою зрізу близько нуля. Така конфігурація теоретично припускає істотне ослаблення всіх частот змінного струму. Через паразитних параметрів практично схема дає ослаблення до 100 дБ для частот досягають декількох сот кілогерц. Таким чином, ефективно видаляються більшість пульсацій і шумових компонент, обумовлених нестабілізованим джерелом харчування. У простій схемі на рис. 14.2 вихідний опір одно l / goss, Де goss зазвичай точно заданий параметр. У цій схемі величина постійного струму /DSS також звичайно точно задана величина. Модифікована схема на рис. 14.4А дозволяє отримати будь-яку величину постійного струму /DSS. Крім того, збільшення в цій схемі опору резистора R, з метою зменшення струму, приводить, через дії зворотного зв’язку, до збільшення вихідного опору. Каскадне включення транзисторів (Рис. 14.4В) дозволяє отримати набагато більш стабільний струм і істотно підвищити вихідний опір в порівнянні з однотранзісторний схемою. Для правильної роботи схеми необхідно, щоб струм стоку транзистора Q2 був, по крайней мере, в 10 разів більше, ніж струм стоку транзистора QX. І важливо, щоб напруга живлення стоків обох польових транзисторів не менше, ніж удвічі перевищувало їх напруга змикання (Насичення) F, величину зазвичай точно відому для польових транзисторів. Цей критерій фактично застосовується і в схемах з одним транзистором.

Рис. 14.4. Джерела стабільного струму з регульованою величиною струму.

(A) Схема з одним польовим транзистором. Максимальний струм виходить при R – 0.

(B) Каскадне включення двох польових транзисторів. Ця схема дає кращу стабілізацію і більш високе динамічний опір, ніж схема з одним польовим транзистором. В обох схемах виробник має можливість в процесі виготовлення отримати нульовий температурний коефіцієнт для R – 0 або для іншого значення опору.

CRD-д йод зручно використовувати як елемент дільника вихідної напруги в імпульсному стабілізаторі (рис. 14.5). При такій побудові дільника сигнал неузгодженості не зменшується, як це має місце при звичайному резисторний дільник (приклад такого застосування можна знайти в вдосконаленою схемою імпульсного стабілізатора на рис. 17.15).

Рис. 14.5. Використання CRD-діода для отримання необхідної зворотного зв’язку в ПІП. Ця схема має перевагу в порівнянні з звичайно використовуваним резисторні дільником: напруга зворотного зв’язку змінюється точно також, як вихідна напруга джерела, а не пропорційно йому. Таким чином, зміна вихідної напруги на 2 В призводить до зміни напруги на CRD-діоді також на 2 В.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.