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Z-半导体敏感元件原理与应用三

Z-半导体敏感元件原理与应用三

点击数:7681 次   录入时间:03-04 12:04:03   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术
五、 光敏Z-元件特性与应用电路总结 光敏Z-元件的伏安特性与温敏Z-元件的伏安特性是极为相近的,前者的光特性与后者的温度特性也非常相似[6]。 
Z-元件的特性及应用电路可以概括为:一个特殊的点,即阈值点P(Vth,Ith),该点的电压灵敏度为负,电流灵敏度为正。有二个稳定的工作区,即高阻M1区,和低阻M3区。在VZVth时,工作在高阻M1区,在VZ≥Vth时,迅速越过负阻M2区,工作在低阻M3区,当VZ≤Vf时,又恢复到高阻M1区。有三个基本应用电路,即开关电路,反向模拟电路和脉冲频率电路。有四个主要参数:即Vth、Ith、 Vf、IR。 
上述三个基本应用电路参看表2-1、表2-2、表2-3。表2-4是表2-1中RL与Z-元件互换位置后构成的正阶跃开关电路与输出信号波形;表2-5是表2-2中RL与Z-元件互换位置后构成的NTC电路。 
光敏Z-元件的电参数中Vf的温度系数稍小,Vth、Ith、IR三个参数的温度系数稍大。在要求较高的场合,应当采用电路补偿或元件补偿,使之满足设计要求。

六、 光敏Z-元件应用示例 
1.有温度补偿的光开关电路 
该电路使用两个光敏Z-元件,并做反向应用,要求两个Z-元件的反向电流相等,且反向温度灵敏度温漂DTR相近。其中V2避光、V1用于光照。图7(b)为解析图,无光照的伏安特性为V1(0lx,T1℃)和V2(0lx,T1℃)有温度变化的伏安特性为V1(0lx,T2℃)和V2(0LX,T2℃),V2受光照的伏安特性为V2(Llx,T2℃)。VR为电位器R两端电压,VR1 (VR2)为T1℃(T2℃)时R两端电压,输出电压VO取自R的二分之一阻值点。在缓慢变温的场合,VO始终等于电源电压的二分之一。只有在V2受光照后,其反向电阻变小,IR增大,但是V1、R1、V2串联电路中流过三个元件中的电流相等,电位器R中点电位上升,输出电压VO2升高。达到设定照度后,D1输出由低电平变成高电平,V3导通,继电器吸合触点用于控制其它电路。

2.光电计数器 
表2、光敏Z-元件应用电路与输出信号波形阻态图 

图8是光电计数器电路。D1是缓冲级D2-1、D2-2是信号反相级,供计数级选择。R1、V1、V2、R2、R3构成了温度补偿电桥,其中,V2避光,V1受光,且V1、V2应选择反向灵敏度温漂DTR相近的Z-元件。R2用来调整在最大温漂状态下,无光照时D1保持输出为低电平。在被计数的物品遮挡一次光照时,D1输出一个负脉冲,D2-1、D2-2输出的计数脉冲可供选择。当工作温度变化时,因D1两个输入端等电位同步变化,不致产生误动作。 
光敏Z-元件还有更多的场合能够应用,这里不一一例举。

七、 磁敏Z-元件及其技术参数 
1.磁敏Z-元件的结构、电路符号及命名方法 
磁敏Z-元件是一种经过特殊掺杂而制得的改性PN结。图9(a)是结构示意,图9(b)是电路符号,“+”表示正向使用时接电源“+”端,M表示对磁场敏感。 
表3、磁敏Z-元件分档代号与技术参数


磁敏Z-元件的命名方法有两种: 
国内命名法 

2.磁敏Z-元件的伏安特性曲线 
磁敏Z-元件的伏安特性,应当在无磁场的情况下进行测量,图9(c)是伏安特性测量电路,正向伏安特性的测量电路与方法与温敏Z-元件的相同。 
图9(d)的伏安特性中OP段为高阻区,记为M1,pf段为负阻区,记为M2,fm为低阻区,记为M3区。特性中的Vth叫做阈值电压,表示在25℃时两端电压的最大值。Ith叫做阈值电流,是Z-元件电压为Vth时的电流。Vf叫做导通电压,是M3区电压的最小值。If叫做导通电流,是对应Vf的电流,是低阻区电流最小值。反向特性无磁敏。 
3.磁敏Z-元件的分档代号与技术参数 
磁敏Z-元件的技术参数列于表3,磁敏Z-元件的分档代号有两个,一个是Vth,共分四档;另一个是阈值磁场,共分两档。磁敏Z-元件的技术参数符合QJ/HN003-1998。


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