分立齊納二極管型固態(tài)直流電壓標(biāo)準(zhǔn)

　　齊納二極管是50年代固體物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)，它是一個(gè)固態(tài)的穩(wěn)壓器。早期的齊納二極管不是特別穩(wěn)定的，并且具有比較高的噪聲電平?，F(xiàn)在.經(jīng)過改進(jìn)的齊納二極管的穩(wěn)定性可以超過飽和標(biāo)準(zhǔn)電池。然而，即使是按相同的工藝、同一批制作的齊納二極管.其長(zhǎng)期穩(wěn)定性也可能有很大的不同。在短期測(cè)試中可能無法發(fā)現(xiàn)這種區(qū)別。但是，在精密控制的環(huán)境條件和電氣工作條件下.監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期穩(wěn)定性的選擇工藝，則一定能夠確定這種長(zhǎng)期穩(wěn)定性的區(qū)別。

　　分立齊納二極管確實(shí)具有很多人們期望的特性。它在機(jī)械上是穩(wěn)定的，不受相當(dāng)水平的沖擊和振動(dòng)的影響。在經(jīng)受了極端的溫度變化以后，它也相對(duì)比較穩(wěn)定。

　　大多數(shù)齊納二極管都有溫度系數(shù)(TC)?？梢蕴暨x出具有低溫度系數(shù)的齊納二極管，并使用補(bǔ)償電路工作，這樣就能使它在幾度的溫度范圍(2到3℃)之內(nèi)接近于零溫度系數(shù)。在制造打算用作參考電壓的齊納二極管時(shí)，應(yīng)使它具有接近2 mV/℃的正溫度系數(shù)。然后把它和一個(gè)具有大約為-2 mV/℃的負(fù)溫度系數(shù)的正向偏置硅二極管組合在一個(gè)外殼之內(nèi)。通過這種組合方法就得到了低溫度系數(shù)的器件。齊納二極管還可以工作在一個(gè)小的控溫爐內(nèi)。在很多的數(shù)字多用表和校準(zhǔn)器中，齊納二極管都用來作為主直流電壓參考基準(zhǔn)。圖7-11表示的是一個(gè)帶有集成正向偏置二極管的溫度補(bǔ)償齊納二極管。

　　齊納參考二極管的典型工作電壓在6.2 V到6.3 V之間。它是一個(gè)并聯(lián)型穩(wěn)壓器。齊納二極管不會(huì)由于其輸出端發(fā)生短路而損壞。當(dāng)短路現(xiàn)象去掉以后，它會(huì)迅速地重新建立起輸出電壓。如果從齊納二極管吸取一個(gè)小的電流，那么由于在其通常大約為20?的輸出阻抗上的IR電壓降的作用，其輸出的參考電壓將會(huì)發(fā)生變化。

　　在需要參考電壓能夠給出輸出電流的應(yīng)用場(chǎng)合，可以把齊納二極管的電壓連到一個(gè)運(yùn)算放大器電壓跟隨器的同向(1)輸入端。該緩沖放大器將提供所需的電流。齊納二極管的工作電壓大大減小了連接導(dǎo)線和開關(guān)中的熱電動(dòng)勢(shì)的影響。

　　然而，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來說，6.2V并不是一個(gè)很方便的參考電壓數(shù)值。人們喜歡使用10V或者10V的倍數(shù)。因此，在實(shí)驗(yàn)室中，用作一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(primary standard)或傳遞標(biāo)準(zhǔn)的大多數(shù)固態(tài)電壓參考標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)計(jì)成輸出10V電壓或者輸出10V和1.018V兩種電壓。為了得到這些電壓值，可以把齊納二極管的6.2V電壓用作一個(gè)良好穩(wěn)壓的、可調(diào)的精密電源的參考電壓。該電源的放大器提供對(duì)齊納二極管參考電壓的隔離，使得參考電壓具有輸出更大電流的能力，并且在不慎發(fā)生短路時(shí)提供電流限制能力。

　　和參考放大器相比，分立放大器的缺點(diǎn)是可能會(huì)在參考電壓中引入很大的誤差項(xiàng)。放大器的偏置漂移和噪聲、分壓器的漂移、輸出調(diào)節(jié)控制電路的漂移等所有這些因素都直接加到齊納二極管參考電壓的漂移上，從而影響了10V電平的輸出電壓。如果該標(biāo)準(zhǔn)還具有1 V和/或1. 018V的輸出電壓，那么這些電壓一般是用一個(gè)或多個(gè)電阻分壓器從10V輸出分壓而得，這樣，這些輸出電壓的誤差就是10V輸出電壓的誤差與分壓器和低壓輸出調(diào)節(jié)電位器的漂移所引起的附加誤差之和。

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