用恒流二极管（简称恒流管）可以做成精度较高、电路简单的恒流源。对于小电流的恒流源（≤6mA），用一只恒流管就可以了，即便是大容量的恒流源，也可采用由恒流管和晶体三极管构成的简单电路来获得。本文就着重讲一讲怎样用恒流管来构成大电流、高耐压的恒流源。
恒流管的主要电气性能
恒流管是一种结型场效应器件，它能在很宽的电压范围内提供十分恒定的电流。图1是恒流管的伏安特性曲线。
我校目前制造的恒流管其主要电气性能如下：
恒定电流I\(_{H}\)：100μA～6mA
起始电压V\(_{s}\)：0.5～1.2V（IH≤1mA）；1.2～4V（I\(_{H}\)≥1mA）
击穿电压V\(_{B}\)：≥30V；≥50V；≥70V；≥100V
动态阻抗r\(_{H}\)：1～5MΩ（IH≤1mA）；0.2～1MΩ（I\(_{H}\)≥1mA）
温度系数γ：＋0.3％～－0.5％／℃（I\(_{H}\)=100μA～6mA）；≈0（IH≈400μA）
由此可见，恒流管本身就是一个十分理想的恒流源。
恒流管的并联和串联
如果一只恒流管的工作电流不够大，可以用两只或两只以上恒流管并联来扩大电流。这时，几只恒流管的电流之和就是合成的工作电流。开始恒流工作的电压等于这些恒流管中较大的那个V\(_{s}\)值，而击穿电压为这些恒流管中最低的那个VB值，如图2所示。两只恒流管并联后的总阻抗R\(_{H}\)=rH1·r\(_{H2}\)rH1+r\(_{H2}\)，其中rH1和r\(_{H2}\)分别为单只恒流管的动态阻抗。可见恒流管并联后动态阻抗将减小。
如果要求恒流源承受的电压比较高，则可将几只恒流管串联起来以扩大电压使用范围。两个恒流管串联后开始恒流工作的电压V\(_{s}\)=Vs1＋V\(_{s2}\)，而其击穿电压VB≈V\(_{B1}\)＋VB2。这时各恒流管的恒定电流应尽量一致，才能在整个电压范围内得到平直的恒流特性（图3a）。如果各管的恒定电流略有差异，例如I\(_{H1}\)＜IH2，则恒流值小的那只管子先进入恒流状态，直到外加电压超过V\(_{B1}\)后。恒流值较大的那只管子才开始进入恒流状态，结果得到的是阶梯形的伏安特性曲线，如图3b实线所示。为了避免恒流值小的管子经常工作于击穿状态，可以用保护电阻和该管并联。恒流管和保护电阻并联后，总阻抗减小，电流增大，使得在到达VB1以前（图3b中V\(_{R}\)处），恒流值大的管子就进入恒流状态。保护电阻R的数值应略小于VB1／（I\(_{H2}\)—IH1）。图3b中的虚线是恒流值较小的那只管子并联了保护电阻后的伏安特性曲线。
也可以用一只稳压管（其稳定电压V\(_{Z}\)略小于VB1）与恒流值小的那只恒流管并联。结果仍得到阶梯形的伏安特性曲线，但其台阶由V\(_{B1}\)处往前移至VZ处，击穿电压也略有下降，其值为V\(_{B}\)=VZ＋V\(_{B2}\)（图4）。
精度较高的恒流源
一、图5是一种精度较高的恒流源，这个电路可以把恒流管的恒定电流I\(_{H}\)扩大到IOH：
I\(_{OH}\)≈Ie=\(\frac{V}{_{Z}}\)-VbeR\(_{e}\)（若hFE》1，I\(_{OH}\)》IH）
式中V\(_{Z}\)为基准电压，Re为发射极电阻。
电路的恒流原理如下：当由于某种原因使电路中I\(_{OH}\)增加，则Ic、I\(_{e}\)也增加，这时射极电位Ve＝I\(_{e}\)Re必然升高，但V\(_{Z}\)是固定的，于是Vbe=V\(_{Z}\)-Ve就要比以前降低一些，I\(_{b}\)也随之减小，因此起了抑制Ic、I\(_{OH}\)增加的作用。这个电路恒流的关键是要求VZ固定不变，用了恒流管以后，由电源电压或负载变化引起基准电压V\(_{Z}\)的变动实际上是相当微小的。
本电路在电压大于10V（=V\(_{S}\)＋VZ）时开始恒流，I\(_{OH}\)=200mA。若采用击穿电压高的恒流管和晶体管，可以在很宽的电压范围内保持输出电流恒定。用数字电压表测得，当加于该电路的电压在10～45V范围内变化时，ΔIOH=0.50mA。如用一阻值适当的电位器和电阻串接在射极电路，则可得到一个特性良好的可调恒流源。
当工作电流和工作电压都很大时，温度的影响变得十分突出，为此要使用功耗足够大的晶体管，而且应该加装散热片。若采用负温度系数的稳压管，可以进一步改善电路的温度性能。
二、图6的电路是用一只晶体管替换了图5电路中的稳压管。图6电路带有反馈放大环节，能把电路中输出电流的微小变化，经BG\(_{2}\) 放大反馈而予以抑制。该电路的恒流过程说明如下：若电源电压或负载变动使输出电流IOH增加，则I\(_{c1}\)、Ie也增加，于是R\(_{e}\)上的压降（即BG2的基极电位）V\(_{Re}\)=Vbe2=I\(_{e}\)Re就要升高，因而I\(_{b2}\)增加，经BG2放大后I\(_{c2}\)随之增加。但IH是固定的，I\(_{H}\)=Ib1＋I\(_{c2}\)，所以Ib1要减小，最后使I\(_{c1}\)、IOH减小而实现恒流。电路的恒定输出电流近似地可用下式表示：
I\(_{OH}\)≈Vbe2R\(_{e}\)≈0.7V;Re（若h\(_{FE1}\)、hFE2》1，I\(_{OH}\)》IH）
开始恒流工作的电压V\(_{3}\)≈Vs1＋1.4V（V\(_{s1}\)为恒流管的起始电压，Vbe1＋V\(_{be2}\)≈1.4V），比图5电路低得多。加于该电路的最高电压VB不得超过恒流管或晶体管BG\(_{1}\)的击穿电压。
图6电路的实测结果：I\(_{OH}\)=20mA，Vs＜3v，V\(_{B}\)>45V。当加于该电路的电压在3～45V范围内变化时，数字电压表测得电流变化仅0.10mA
三、可以用恒流管和高反压晶体管构成工作电压相当高的恒流源，如图7所示。恒流管串接在高反压管的射极。E\(_{b}\)为一辅助电源，要求Eb＞V\(_{s}\)＋0.7V。这个电路的恒定电流：
I\(_{OH}\)=Ic≈I\(_{e}\)=IH（若h\(_{FE}\)》1）
即当满足条件h\(_{FE}\)》1时，该电路的输出电流IOH近似地等于恒流管的恒定电流I\(_{H}\)。图7中高反压晶体管用3DD102（BVceo>500V，P\(_{CM}\)=50W，当Ic=4mA时h\(_{FE}\)=45），辅助电源Eb=4V。实测结果：V\(_{s}\)≈4V，VB=500V，I\(_{OH}\)=3.895mA，RH≈40MΩ。
四、图8是一个使用恒流管的高压、可调恒流源电路。最高输出电压可达约400V，恒定电流范围0～150mA可调，最大输出功率接近60W。
用高反压管3DD102，恒流管2DH6D和辅助电源E\(_{b}\)组成电压扩大电路。BG2的集电极电流是由恒流管提供的，同时又用了两只稳压管DW\(_{1}\)和DW2来稳定BG\(_{2}\)的工作点，所以BG2的输出电流是很稳定的。经过并联的BG\(_{3}\)、BG4、BG\(_{5}\)放大，可以得到0～150mA的输出，输出电流的大小用电位器W1和W\(_{2}\)来进行细调和粗调。
BG\(_{3}\)、BG4和BG\(_{5}\)用同一型号的高反压大功率晶体管3DD102F（BVceo=700V，P\(_{CM}\)=50W）。由于负载短路时，输出的60W功率要由这三只大功率管来承担，所以把这三只管子并联起来使用，而且要注意散热。对这三只管子的要求是正偏二次击穿特性必须良好，否则容易烧毁。为了改善电路的温度性能，采用D1和D\(_{2}\)（3DG12的be结正向串接）进行补偿，安装时把它们紧贴在大功率管的散热片上并加以绝缘。
图9所示电路是另一种输出功率较大，但结构比图8简单的恒流源。它实质上是将图6所示的电流扩大电路和图7所示的电压扩大电路组合而成。要求辅助电源E\(_{b}\)＞Vs+2.1V（V\(_{s}\)是恒流管的起始电压，2.1V是三只晶体管的be结正向压降之和）。工作电压很高时，高反压管承受的功率较大，要注意散热。实验表明：该电路输出恒定电流I\(_{OH}\)=20mA，其起始电压小于5V，而击穿电压高达500V。
以上电路除图8外，均系二端恒流源。使用时，只要把它们串接入需要恒流的电路中就可以了。(杭州大学物理系恒流管试制组)