Z-半导体敏感元件原理与应用三

五、 光敏Z-元件特性与应用电路

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VZ<Vth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[6]。

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。