Стабилитрон что это: Please Wait… | Cloudflare

это 📕 что такое СТАБИЛИТРОН

(от лат. stabilis — устойчивый, постоянный) полупроводниковый- полупроводниковый прибор, предназначенный для стабилизации напряженияв электрич. цепях (см. Стабилизация тока и напряжения). Представляетсобой диод, работающий при обратном напряжении; вольт-амперная характеристика(ВАХ) С. (рис.) имеет участок с очень слабой зависимостью напряжения оттока (дифференц. сопротивление мало). Физ. механизмом, обусловливающимвозникновение такого участка, является лавинный либо туннельный пробой р — п-перехода. Конструктивно С. представляет собой -диод, в к-ром приняты меры по повышению однородности пробоя: специальнойконструкцией краевого контура р — n -перехода устранена возможностьпробоя по поверхности, а полупроводниковый материал имеет повыш. однородностьуд. сопротивления .В области малых напряжений «ступенька» тока определяется в осн. генерац. — га-перехода («ток насыщения»). При больших напряжениях определяющей становитсягенерация в области пространственного заряда

(ОПЗ) р —re-перехода, А напряжённость поляОПЗ в области максимума достигает величины, при к-рой рост обратного токауже определяется ударной либо туннельной ионизацией, а в точке В при U = Unp происходит пробой и наклон характеристики резкоменяется. Этот наклон зависит от мн. факторов: от вида пробоя, его однородности, р — n -переходов, В определяющим является туннельный, а при В — лавинный пробой, дающий значительно более крутой наклон ВАХ. Однаколавинный пробой развивается, как правило, неоднородно по площади, а в локальныхучастках — в областях т. н. микроплазмы, где имеются значит. искаженияполя в ОПЗ, происходящие из-за разл. рода дефектов, а также неоднородностейполя, связанных с неоднородностью легирования.

Обратная вольт-амперная характеристика стабилитрона: С — точка стабилизации;RH — нагрузочная прямая.

ВАХ С. после участка АВ становится практически линейной, посколькупри большом напряжении практически все области микроплазмы находятся встабильном проводящем состоянии и их линейные характеристики суммируются.

Осн. параметрами С. являются: динамич. сопротивление R Д= dU/dl при I = I ст; статич. сопротивление R= U ст/I ст; коэф.

качества Q= R Д/R;температурный коэф. напряжения ТКН = dU ст/dT.

Напряжение стабилизации (7 СТ связано с напряжением пробоя, U ст задаются некоей определ. величиной тока I = I ст так, чтобы эта точка была за участком АВ. Отклонение тока от этойвеличины будет приводить к изменению напряжения на диоде; динамич. сопротивление R Д = dU/df характеризует степень стабилизации. Статич. R характеризует потери в диоде в заданной рабочейточке. Коэф. качества

представляет собой отношение относит. изменения напряжения на С. к относит. Q. Очень важныйпараметр — температурный коэф. напряжения. В случае лавинного пробоя

U пр с темп-рой возрастает; это происходит из-за уменьшения ср. длины свободногопробега носителей вследствие возрастания рассеяния на фононах решётки. энергия, поле, скорость роста довольно велика(ТКН ~ 0,1%/К). При туннельном пробое U пр наоборот, уменьшаетсяс ростом темп-ры из-за уменьшения ширины запрещённой зоны; характернаявеличина ТКН ~ 0,030. 07%/К. В, когда туннельный и лавинный пробои развиваются одновременно.

У выпускаемых промышленностью С. напряжение стабилизации лежит в диапазоне2,2200 В, токстабилизации — от долей миллиампера до единиц ампер. Осн. полупроводниковымматериалом для С. является кремний, осн. технол. методы изготовления — п- — -структуры- термодиффузия примесей, сплавление, эпитаксия.

Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,2 изд., М., 1970; Грехов И. В., Сережкин Ю. Н.. Лавинный пробой р-n-переходав полупроводниках, Л., 1980. Н. В. Грехов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


Синонимы:

генератор, диод

Стабилитроны

3.8. Стабилитроны

 

Стабилитрон – это специальный полупроводниковый диод, при работе которого используется обратная ветвь вольт-амперной характеристики в режиме электрического пробоя. При значительных изменениях силы обратного тока через диод напряжение на нем практически не изменяется (стабильно). Если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то напряжение на ней тоже не будет изменяться. Стабилитроны изготавливаются из кремния и называются иногда опорными диодами. У них до наступления пробоя обратный ток очень мал, а в режиме пробоя сравним с прямым током. На рисунке 3.29 показан вид обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона.

Стабилитрон характеризуется следующими основными параметрами: минимальный и максимальный ток стабилизации, напряжение стабилизации при заданном токе стабилизации (см. рис. 3.29), дифференциальное сопротивление, температурный коэффициент напряжения стабилизации, максимальная допустимая мощность, рассеиваемая в стабилитроне.

Дифференциальное сопротивление – это отношение изменения напряжения стабилизации к изменению силы тока стабилизации. Изменение тока нужно выбирать как можно меньше, чтобы можно было указать значение сопротивления для определенного тока стабилизации. С уменьшением тока стабилизации дифференциальное сопротивление стабилитрона увеличивается.

Минимальное значение тока стабилизации как раз и определяется допустимым увеличением дифференциального сопротивления стабилитрона.

Дифференциальное сопротивление стабилитронов составляет единицы и десятки ом. Для идеального стабилитрона дифференциальное сопротивление равно нулю и рабочую (обратную) ветвь вольт-амперной характеристики можно аппроксимировать двумя отрезками прямых. При напряжении, меньшем напряжения стабилизации, ток через стабилитрон равен нулю. При напряжении, равном напряжению стабилизации, изменение тока через стабилитрон не приводит к изменению напряжения на нем.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона (сопротивление переменному току) не следует путать с его статическим сопротивлением (сопротивлением постоянному току), которое во много раз больше дифференциального.

Максимальный ток стабилизации стабилитрона определяется допустимой мощностью рассеяния.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) показывает относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 К:

Часто ТКН выражают в процентах.

ТКН стабилизации может быть отрицательным (у полупроводников с большой концентрацией примесей, малой толщиной перехода, где пробой происходит за счет туннельного эффекта) и положительным (в полупроводниках с меньшей концентрацией примесей, большей толщиной p-n перехода, где пробой возникает при более высоких напряжениях и является лавинным). У некоторых стабилитронов  ТКН стабилизации изменяет знак при изменении величины тока через стабилитрон.

Значение тока через стабилитрон, при котором изменяется знак ТКН стабилизации, определяет так называемую термостабильную точку стабилитрона. Знание такой точки важно при проектировании высокостабильных стабилизаторов постоянного напряжения.

 

Исследование характеристик стабилитрона – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !

Цель работы: Исследование характеристик стабилитрона, определение параметров и изучить влияние температуры окружающей среды на его свойства.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения. Для этого используются диоды, у которых на ВАХ имеется участок со слабой зависимостью напряжения от проходящего тока. Такой участок наблюдается на обратной ветви ВАХ диода в режиме электрического пробоя. Поэтому рассмотрим вначале пробой р-п перехода.

1.1. Пробой р-п переходов

В реальном р-п переходе, когда обратное напряжение достигает некоторого критического значения, ток через переход резко возрастает, начинается пробой перехода. Величина напряжения, при котором наступает пробой Uпроб. зависит от типа  р-п перехода и составляет от нескольких вольт до нескольких киловольт.

 

Различают следующие виды пробоя: электрический и тепловой, а электрический в свою очередь разделяют на туннельный и лавинный.

Туннельный пробой – в основе лежит туннельный эффект, т.е. просачивание электронов сквозь потенциальный барьер, высота которого больше, чем энергия носителей заряда.

Это становится возможным при значительном электрическом поле, т.е. при высоких уровнях легирования (ширина р-п перехода мала). Вероятность туннельного перехода зависит от ширины запрещенной зоны полупроводников. При увеличении температуры ширина запрещенной зоны уменьшается, ширина перехода уменьшается, напряжение пробоя снижается.

Лавинный пробой вызывается ударной ионизацией: неосновные носители, образующие I0, ускоряются приложенным напряжением настолько, что при их соударении  с атомами кристаллической решетки происходит  ионизация атомов. В результате генерируется пара свободных носителей заряда: электрон и дырка. Вновь появившиеся носители заряда также ускоряются электрическим полем и в свою очередь могут вызвать ионизацию других атомов. Процесс приобретает лавинообразный характер. Это приводит к резкому увеличению обратного тока, который может быть ограничен только внешним сопротивлением. Лавинный пробой возникает в высокоомных р-п переходах, имеющих большую ширину р-п перехода. Uпроб.  в данном случае растет с увеличением температуры полупроводника, т.к. при увеличении температуры происходит уменьшение длины свободного пробега носителей.

Тепловой пробой возникает в результате разогрева р-п перехода, когда количество теплоты, выделяемой при протекании тока, больше отводимой. При этом происходит интенсивная тепловая генерация свободных носителей заряда. Это приводит к увеличению тока, что в свою очередь приводит к дальнейшему повышению температуры, т.е. возникает обратная положительная связь. Происходит тепловой пробой и прибор выходит из строя.

Следует отметить, что при электрическом пробое практически в той или иной степени могут иметь место одновременно и туннельный  и лавинный механизм пробоя.

Необходимо подчеркнуть различие явлений теплового и электрического пробоя. Если при электрическом пробое процессы развиваются в области объемного заряда, то тепловой пробой является следствием нарушения теплового баланса полупроводникового прибора из-за наличия положительной обратной связи между выделением тепла и током.

1.2. Стабилитроны

Действие полупроводниковых стабилитронов основано на электрическом (лавинном или туннельном) пробое р-п перехода, при котором происходит резкое увеличение обратного тока, а обратное напряжение изменяется очень мало. Это свойство использовано для стабилизации напряжения в элек­трических цепях. В связи с тем, что лавинный пробой характерен для диодов, изготовленных на основе полупроводника с большой шириной запрещенной зоны, исходным материалом для стабилитронов служит кремний. Кроме этого, кремний обладает малым тепловым током Iо и устойчивыми характеристиками в широком диапазоне температур.

Для работы в стабилитронах используют пологий участок ВАХ обратного тока диода (см. рис.1.) в пределах которого резкие изменения обратного тока от Iст.мин. до Iст.макс сопровождаются весь­ма малыми изменениями обратного напряжения (см. рис.1). Т.е. для стабилитрона пробой является нормальным режимом работы. Другими словами стабилитрон – это диод работающий в режиме электрического пробоя.

Пробивное напряжение диода является напряжением стабилизации, которая зависит от толщины р-п перехода или от удельного сопротивления базы диода. Поэтому разные типы стабилитронов имеют различные напряжения стабилизации Uст (от 3 до 400 В).

Низковольтные стабилитроны (с напряжением Uст.<6 В) выполняют на основе сильнолегированного кремния с малым удельным сопротивлением. В них возникает узкий р-п переход с высокой напряженностью поля, при которой получается туннельный пробой.

Высоковольтные стабилитроны изготовляют на основе слаболегированного кремния с высоким удельным сопротивлением. В них ширина перехода больше, напряженность поля меньше, чем в низковольтных, а характер пробоя меняется на лавинный.

На рис. 1.а изображена вольтамперная характеристика диода,  на рис.1.б вольтамперная характеристика стабилитрона, а на рис.2 – схема стабилизации постоянного напряжения на нагрузке с использованием стабилитрона. При увеличении, например, входного напряжения возрастут ток Iвх в общей цепи и ток через стабилитрон Iст. . Увеличится падение напряжения на балластном резисторе Rб а напряжения на стабилитроне Uст и нагрузке Rн останутся практически неизменными.

Для стабилизации напряжения разной полярности выпускаются симметричные стабилитроны, имеющие симметричную ВАХ. Для получения симметричной ВАХ с двух сторон пластинки кремния одновременно формируют два р-п перехода. При подаче напряжения на крайние области структуры эти переходы оказываются включенными встречно.

Помимо стабилизации напряжения источников, стабилитроны нашли применение в качестве ограничителей, фиксаторов уровня, развязывающих элементов переключающих устройств.

1.3. Стабисторы

Диоды, у которых для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ, называются стабисторами. Для изготовления стабисторов используют кремний с относительно большой концентрацией примесей. Это необходимо для получения малого сопротивления базы диода, а следовательно, малого дифференциального сопротивления при прямом включении.

В отличие от стабилитронов стабисторы имеют малое напряжение стабилизации (у кремниевых – около 0. 7 В, у германиевых – 0.4 В). Оно определяется прямым падением напряжения на диоде. Для расширения диапазона стабилизации напряжения используют последовательное соединение в одном корпусе  нескольких стабисторов.

Параметры стабисторов аналогичны параметрам стабилитронов, а их максимальные ток, мощность и тепловые параметры те же, что у выпрямительных диодов. Стабисторы имеют отрицательный ТКН стабилизации. 

1.4. Параметры стабилитронов

Параметрами стабилитронов являются:

напряжение стабилизации Uст – напряжение на стабилитроне при заданном токе,

минимально допустимый ток стабилизации Iст.мин – ток, при котором пробой становится устойчивым и обеспечивается заданная надежность работы.

максимально допустимый  ток стабилизации Iст.макс – ток, при котором достигается максимально допустимая рассеиваемая мощность Рмах,

Качество стабилитрона, т. е. его способность стабилизировать напряжение при изменении проходящего через него тока, характеризуется:

дифференциальным сопротивлением гст. диф. Оно определяется отношением приращения напряжения на стабилитроне к вызвавшему его малому приращению тока:

rст.диф .= ΔUст./ΔIст.

Так как для лучшей стабилизации максимальным изменениям тока должны соответствовать минимальные изменения напряжения, то качество стабилитрона тем выше, чем меньше его дифференциальное сопротивление.

Важным параметром стабилитрона является:

температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН стабилизации), равный отношению относительного измерения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды (%, 10С):

αТКН = ∆Uст./ (Uст ∆ Т)

Для низковольтных диодов с туннельным пробоем ТКН отрицателен, так как вероятность туннельного пробоя возрастает с повышением температуры. При Uст>6 В пробой принимает лавинный характер, а повышение температуры вызывает увеличение напряжения стабилизации, т.е. ТКН положителен. Это объясняется обратной зависимостью пробивного напряжения от подвижности носителей, поскольку ρ ~ 1/μ.

Для уменьшения ТКН стабилизации выпускаются термокомпенсированные стабилитроны, в которых соединены последовательно стабилитрон и р-n переход, включенный в прямом направлении. С повышением температуры падение напряжения на p-n-переходе (включенном в прямом направлении) уменьшается, а на обратносмещенном р-n-переходе (при лавинном пробое) растет. Таким способом у термокомпенсированных стабилитронов, например КС211, удается получить малый ТКН.

Так как ширина запрещенной зоны Eq в Si, Ge и AsGa уменьшается с ростом температуры, то напряжение туннельного пробоя в этих полупроводниках имеет отрицательный температурный коэффициент, т.е. напряжение уменьшается с ростом температуры. Это происходит потому, что при более высоких температурах для достижения данной величины тока пробоя I требуются меньшие обратные напряжения. Температурная зависимость напряжения пробоя часто используется для того, чтобы отличить туннельный механизм от лавинного, т.к. последний имеет положительный температурный коэффициент, т. е. напряжение пробоя растет с ростом температуры.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

Лабораторный макет состоит из унифицированного корпуса и ячейки стабилитронов. На передней панели корпуса расположены кнопки переключателей S1-S3. На панели сменного блока приведена блок-схема лабораторной работы (рис.3) и вмонтированы гнезда для подключения источника напряжения и измерительных приборов. Переключение кнопки S1 приводит к изменению полярности напряжения, что позволяет исследовать прямую и обратную ветви ВАХ стабилитрона. При нажатой кнопке S2 производится измерение тока, протекающего через стабилитрон. Переключение кнопки S3 подключает вольтметр к одному из двух стабилитронов. Установка тока стабилитронов производится регулировкой напряжения источника питания ТЕС-88.

Ячейка стабилитронов представляет собой пластиковый корпус, в котором собраны нагреватель и два стабилитрона КС133, Д814. Нагреватель включается в сеть 220 В. После 15-20 мин. прогрева температура на радиаторе стабилитронов составляет 90 °C. Гнездо Т, °С предназначено для присоединения зонда, измеряющего температуру.

Внимание: нагрев осуществлять при выключенном источнике питания.

Рис. 3. Схема для измерения ВАХ стабилитронов.

Стабилитроны

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Примеры внешнего вида стабилитронов приведены на рис. 1.

Рис. 1. Стабилитроны.

В стабилитронах используется участок обратной ветви вольт-амперной характеристики в области электрического пробоя (рис. 2). В этом случае при изменении тока, протекающего через стабилитрон, от IСТ.МИН до IСТ.МАКС напряжение на стабилитроне почти не изменяется. Этот эффект и используется для стабилизации напряжения. Если нагрузка RH подключена параллельно стабилитрону (рис. 3), то напряжение на ней также будет оставаться постоянным в указанных пределах изменения тока, протекающего через стабилитрон.

Рис. 2. ВАХ стабилитрона.

С помощью стабилитронов стабилизируют напряжение примерно от 3,3 В и выше. Для стабилизации напряжения порядка 1 В применяют стабисторы. Стабисторы включаются не в обратном, а в прямом направлении. Если есть необходимость стабилизировать напряжение 0,3…0,5 В, то можно использовать обычные диоды в прямом включении, хотя это не лучшее решение. Иногда в качестве стабилитронов применяют фотодиоды или транзисторы. Но это уже другая история.

Стабилитроны и стабисторы изготавливаются, как правило, из кремния. Здесь есть: Условное графическое обозначение стабилитрона (УГО).

Основные характеристики стабилитронов:

UСТ – номинальное напряжение стабилизации
ΔUСТ – отклонение напряжения на стабилитроне от номинального напряжения стабилизации
IСТ – ток, протекающий через стабилитрон при номинальном напряжении стабилизации
IСТ.МИН – минимальный ток через стабилитрон, при котором напряжение на стабилитроне будет в пределах UСТ ± ΔUСТ
IСТ. МАКС – максимально допустимый ток через стабилитрон


Полупроводниковые приборы — стабилитрон — CoderLessons.com

Это определенный тип полупроводникового диода, который предназначен для работы в области обратного пробоя. На следующем рисунке изображена кристаллическая структура и символ стабилитрона. Он в основном похож на обычный диод. Однако небольшая модификация сделана, чтобы отличить его от символа обычного диода. Изогнутая линия обозначает букву «Z» стабилитрона.

Наиболее существенным отличием в стабилитронах и обычных диодных PN-переходах является режим, в котором они используются в цепях. Эти диоды обычно работают только в обратном направлении смещения, что означает, что анод должен быть подключен к отрицательной стороне источника напряжения, а катод — к положительному.

Если обычный диод используется так же, как стабилитрон, он будет разрушен из-за чрезмерного тока. Это свойство делает стабилитрон менее значимым.

На следующем рисунке показан регулятор с стабилитроном.

Стабилитрон подключается в обратном направлении смещения через нерегулируемый источник постоянного тока. Он сильно легирован, поэтому обратное пробивное напряжение снижается. Это приводит к очень тонкому истощающему слою. Благодаря этому стабилитрон имеет резкое обратное напряжение пробоя V z .

В соответствии с действиями цепи, пробой происходит резко с внезапным увеличением тока, как показано на следующем рисунке.

Напряжение V z остается постоянным при увеличении тока. Благодаря этому свойству, стабилитрон широко используется в регулировании напряжения. Он обеспечивает практически постоянное выходное напряжение независимо от изменения тока через стабилитрон. Таким образом, напряжение нагрузки остается на постоянном уровне.

Мы можем видеть, что при определенном обратном напряжении, известном как напряжение колена, ток резко увеличивается с постоянным напряжением. Благодаря этому свойству, стабилитроны широко используются при стабилизации напряжения.

энциклопедия киповца

Стабилитрон — это полупроводниковый диод с участком резко выраженного электрического пробоя при обратном напряжении, предназначенный для стабилизации обратного напряжения.

Эффект стабилизации основан на том, что большое изменение обратного тока на стабилитроне вызывает малое изменение напряжения.

Вольтамперная характеристика и условно-графическое обозначение:

Основные параметры стабилитронов:

1)Минимальный ток стабилизации (Iст min)– это минимальный ток, при котором возникает пробой.

2)Максимальный ток стабилизации (Iст max) – это максимально допустимый ток через стабилитрон (при большем токе стабилитрон разрушается).

3)Напряжение стабилизации (Uст) – это напряжение на стабилитроне при номинальном токе стабилизации

4)Температурный коэффициент напряжения (ТКН) - показывает зависимость напряжения стабилизации от температуры. ТКН=(DUст/Uст)*DT

5)Дифференциальное (динамическое) сопротивление rd=DUст/DIст

6)Статическое сопротивление Rстат=Uст/Iст

7)Коэффициент качества Q=rd/Rстат

Качество стабилизации тем лучше, чем круче идет кривая обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона, т.е. чем меньше дифференциальное сопротивление и коэффициент качества. 

На основе стабилитрона можно построить параметрический стабилизатор напряжения:

Такая схема используется для построения маломощных источников стабильного напряжения.

 

Рабочей ветвью вольтамперной характеристики у стабилитрона является обратная, поэтому он включается не по направлению тока, а наоборот.

Стабилитроны широко используются в искробезопасных барьерах для ограничения подводимого во взрывоопасную зону напряжения.

Глава 21. Стабилитроны . Введение в электронику

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Описать назначение и характеристики стабилитрона.

• Нарисовать схематическое обозначение стабилитрона и пометить его выводы.

• Объяснить, как работает стабилитрон в качестве регулятора напряжения.

• Описать процедуру проверки стабилитронов.

Стабилитроны очень похожи на диоды с р-n переходом. Они сконструированы для пропускания, главным образом, обратного тока. Стабилитроны широко применяются для управления напряжением в цепях любого типа.

21-1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАБИЛИТРОНОВ

Как установлено ранее, высокое напряжение обратного смещения, приложенное к диоду, может создать сильный обратный ток, который перегреет диод и приведет к пробою диода. Обратное напряжение, при котором наступает пробой, называется напряжением пробоя или максимальным обратным напряжением. Специальный диод, который называется стабилитроном, предназначен для работы в режиме обратного смещения. Он рассчитан для работы при напряжениях, превышающих напряжение пробоя. Эта область пробоя называется областью стабилизации.

Когда напряжение обратного смещения достаточно велико для того, чтобы вызвать пробой стабилитрона, через него течет высокий обратный ток (IZ), до наступления пробоя обратный ток невелик. После наступления пробоя обратный ток резко возрастает. Эго происходит потому, что сопротивление стабилитрона уменьшается при увеличении обратного напряжения.

Напряжение пробоя стабилитрона (Ez) определяется удельным сопротивлением диода. Оно, в свою очередь, зависит от техники легирования, использованной при изготовлении диода. Паспортное напряжение пробоя — это обратное напряжение при токе стабилизации (IZT). Ток стабилизации несколько меньше максимального обратного тока диода. Напряжение пробоя обычно указывается с точностью от 1 до 20 %.

Способность стабилитрона рассеивать мощность уменьшается при увеличении температуры. Следовательно, рассеиваемая стабилитроном мощность указывается для определенной температуры. Величина рассеиваемой мощности также зависит от длины выводов: чем короче выводы, тем большая мощность рассеивается на диоде. Производитель указывает также коэффициент отклонения для того, чтобы определить рассеиваемую мощность при других температурах. Например, коэффициент отклонения 6 милливатт на градус Цельсия означает, что рассеиваемая диодом мощность уменьшается на 6 милливатт при повышении температуры на один градус.

Стабилитроны выпускаются в таких же корпусах, что и обычные диоды (рис. 21-1).

Рис. 21-1. Корпуса стабилитронов.

Маломощные стабилитроны выпускаются в корпусах из стекла или эпоксидной смолы. Мощные стабилитроны выпускаются в металлическом корпусе с винтом. Схематическое обозначение стабилитрона такое же, как и у диода, за исключением диагональных линий у черты катода (рис. 21-2).

Рис. 21-2. Схематическое обозначение стабилитрона.

21-1. Вопросы

1. Какова уникальная особенность стабилитрона?

2. Как стабилитрон включается в цепь?

3. Что определяет напряжение, при котором стабилитрон испытывает пробой?

4.  Что надо учитывать при определении мощности, рассеиваемой стабилитроном?

5. Нарисуйте схематическое обозначение стабилитрона и пометьте его выводы.

21-2. ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНА

Максимальный ток стабилизации (IZM) — это максимальный обратный ток, который может течь через стабилитрон без превышения рассеиваемой мощности указанной производителем. Обратный ток (IR) представляет собой ток утечки перед началом пробоя. Он указывается при некотором обратном напряжении (ER). Обратное напряжение составляет примерно 80 % от напряжения стабилизации (EZ).

Стабилитроны с напряжением стабилизации 5 вольт или более имеют положительный температурный коэффициент напряжения стабилизации, который означает, что напряжение стабилизации увеличивается при увеличении температуры. Стабилитроны, имеющие напряжение стабилизации менее 4 вольт, имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации, который означает, что напряжение стабилизации уменьшается при увеличении температуры. Стабилитроны, имеющие напряжение стабилизации между 4 и 5 вольтами, могут иметь как положительный, так и отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Температурно компенсированный стабилитрон образован последовательным соединением стабилитрона и обычного диода, причем диод смещен в прямом направлении, а стабилитрон — в обратном. Тщательно выбирая диоды, можно добиться равенства температурных коэффициентов по величине, по знаку они будут противоположны. Для полной компенсации может понадобиться более одного диода.

21-2. Вопросы

1. Что определяет максимальный ток стабилизации стабилитрона?

2. В чем разница между максимальным током стабилизации и обратным током стабилитрона?

3. Что означает положительный температурный коэффициент напряжения стабилизации?

4. Что означает отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации?

5.  Как можно температурно скомпенсировать стабилитрон?

21-3. РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СТАБИЛИТРОНОВ

Стабилитрон можно использовать для стабилизации или регулировки напряжения. Например, он может быть использован для компенсации изменений напряжения линии питания или при изменении резистивной нагрузки, питаемой постоянным током.

На рис. 21-3 показана типичная регулирующая цепь со стабилитроном.

Рис. 21-3. Типичная регулирующая цепь со стабилитроном.

Стабилитрон соединен последовательно с резистором Rs. Резистор позволяет протекать через стабилитрон такому току, чтобы он работал в режиме пробоя (стабилизации). Входное постоянное напряжение должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Падение напряжения на стабилитроне равно напряжению стабилизации стабилитрона. Стабилитроны выпускают с определенным напряжением пробоя, которое часто называют напряжением стабилизации (VZ). Падение напряжения на резисторе равно разности входного напряжения и напряжения стабилизации.

Входное напряжение может увеличиваться или уменьшаться. Это обусловливает соответствующее увеличение или уменьшение тока через стабилитрон. Когда стабилитрон работает при напряжении стабилизации, или в области пробоя, при увеличении входного напряжения через него может течь большой ток. Однако напряжение на стабилитроне останется таким же. Стабилитрон оказывает противодействие увеличению входного напряжения, так как при увеличении тока его удельное сопротивление падает. Это позволяет выходному напряжению на стабилитроне оставаться постоянным при изменениях входного напряжения. Изменение входного напряжения проявляется только в изменении падения напряжения на последовательно включенном резисторе. Этот резистор включен последовательно со стабилитроном, и сумма падений напряжения на них должна равняться входному напряжению. Выходное напряжение снимается со стабилитрона. Выходное напряжение может быть увеличено или уменьшено путем замены стабилитрона и включенного последовательно с ним резистора.

Описанная цепь выдает постоянное напряжение. При расчете цепи должны учитываться как ток, так и напряжение. Внешняя нагрузка потребляет ток нагрузки (IL), который определяется сопротивлением нагрузки и выходным напряжением (рис. 21-4). Через резистор, включенный последовательно со стабилитроном, протекает и ток нагрузки, и ток стабилизации. Этот резистор должен быть выбран таким образом, чтобы через стабилитрон протекал ток стабилизации и он находился в области пробоя.

Рис. 21-4. Регулятор напряжения на основе стабилитрона с нагрузкой.

При увеличении резистивной нагрузки ток нагрузки уменьшается, что должно вызвать увеличение падения напряжения на нагрузке. Но стабилитрон препятствует любому изменению тока. Сумма тока стабилизации и тока нагрузки через последовательно включенный резистор остается постоянной. Это обеспечивает постоянство падения напряжения на последовательно включенном резисторе.

Аналогично, когда ток через нагрузку увеличивается, ток стабилизации уменьшается, обеспечивая постоянство напряжения. Это позволяет цепи оставлять постоянным выходное напряжение при изменениях входного.

21-3. Вопросы

1. В чем практическое назначение стабилитрона?

2. Нарисуйте схему регулирующей цепи со стабилитроном.

3. Как можно изменить выходное напряжение регулирующей цепи со стабилитроном?

4. Что должно учитываться при расчете регулирующей цепи со стабилитроном?

5. Опишите, как регулирующая цепь со стабилитроном поддерживает выходное напряжение постоянным.

21-4. ПРОВЕРКА СТАБИЛИТРОНОВ

Стабилитроны могут быть быстро проверены на разрыв цепи, короткое замыкание или утечку с помощью омметра. Омметр подключается в прямом и обратном направлениях так же, как и при проверке диодов. Однако такая проверка не дает информации о напряжении стабилизации стабилитрона, для его измерения должна быть выполнена регулировочная проверка с помощью блока питания, имеющего приборы для измерения напряжения и тока.

На рис. 21-5 показана установка для регулировочной проверки стабилитрона. Выход источника питания подсоединен через последовательно включенный ограничивающий резистор к проверяемому стабилитрону. К стабилитрону подключен вольтметр для проверки напряжения стабилизации. Выходное напряжение медленно увеличивается до тех пор, пока через стабилитрон не потечет определенный ток. После этого ток изменяется в области изменения тока стабилизации (IZ). Если напряжение остается постоянным, то стабилитрон работает правильно.

Рис. 21-5. Установка для проверки регулирующих свойств стабилитрона.

21-4. Вопросы

1. Опишите процесс проверки стабилитрона с помощью омметра.

2. Какие параметры нельзя проверить, используя омметр для проверки стабилитрона?

3. Нарисуйте схему, показывающую подключение стабилитрона для проверки напряжения стабилизации.

4. Опишите, как с помощью схемы из вопроса 3 определить, правильно ли работает стабилитрон.

5. Как можно определить катод стабилитрона с помощью омметра?

РЕЗЮМЕ

• Стабилитроны рассчитаны для работы при напряжениях больших, чем напряжение пробоя (максимальное обратное напряжение).

• Напряжение пробоя стабилитрона определяется удельным сопротивлением диода.

• Стабилитроны выпускаются с определенным напряжением стабилизации.

• Мощность, рассеиваемая стабилитроном, зависит от температуры и длины выводов.

• Схематическое обозначение стабилитрона следующее:

• Стабилитроны выпускаются в таких же корпусах, что и диоды.

• Стабилитроны с напряжением стабилизации 5 вольт или более имеют положительный температурный коэффициент напряжения стабилизации.

• Стабилитроны, которые имеют напряжение стабилизации менее 4 вольт, имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации.

• Стабилитроны используются для стабилизации или регулировки напряжения.

• Регуляторы на основе стабилитронов обеспечивают постоянное выходное напряжение, несмотря на изменения входного напряжения или выходного тока.

• Стабилитроны могут быть проверены на разрыв цепи, короткое замыкание или утечку с помощью омметра.

• Для того чтобы определить, работает ли стабилитрон при заданном напряжении стабилизации, может быть выполнена регулировочная проверка.

Глава 21. САМОПРОВЕРКА

1. Объясните, как работает стабилитрон в цепи регулировки напряжения.

2.  Опишите процесс проверки напряжения стабилизации стабилитрона.

Стабилитрон

Связанные ресурсы: контрольно-измерительные приборы

Стабилитрон

 

Стабилитрон — это уникальный диод, который позволяет току течь в прямом направлении так же, как идеальный диод, но также позволяет ему течь в обратном направлении, когда напряжение превышает определенное значение, известное как напряжение пробоя. , «напряжение колена стабилитрона» или «напряжение стабилитрона».

Зенеровский диод показан в типовых корпусах.Показан обратный ток — показан iZ

 

Операция:

 

Обычный твердотельный диод не будет пропускать значительный ток, если его обратное напряжение ниже обратного напряжения пробоя. Когда напряжение пробоя обратного смещения превышается, обычный диод подвергается сильному току из-за лавинного пробоя. Если этот ток не ограничен схемой, диод будет необратимо поврежден из-за перегрева. Стабилитрон обладает почти такими же свойствами, за исключением того, что устройство специально разработано так, чтобы иметь значительно сниженное напряжение пробоя, так называемое напряжение стабилитрона.В отличие от обычного устройства, стабилитрон с обратным смещением будет демонстрировать управляемый пробой и позволит току поддерживать напряжение на стабилитроне близким к напряжению пробоя стабилитрона. Например, диод с напряжением пробоя стабилитрона 3,2 В будет демонстрировать падение напряжения почти на 3,2 В в широком диапазоне обратных токов. Таким образом, стабилитрон идеально подходит для таких приложений, как генерация опорного напряжения (например, для усилительного каскада) или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

 

Вольт-амперная характеристика стабилитрона с напряжением пробоя 17 вольт. Обратите внимание на изменение шкалы напряжения между прямым смещением (положительным) и обратным смещением (отрицательным) направлением

 

Другим механизмом, производящим аналогичный эффект, является лавинный эффект, как в лавинном диоде. Два типа диодов фактически сконструированы одинаково, и в диодах этого типа присутствуют оба эффекта.В кремниевых диодах до примерно 5,6 вольт эффект Зенера является преобладающим эффектом и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент. Выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

 

В диоде на 5,6 В оба эффекта проявляются вместе, а их температурные коэффициенты почти компенсируют друг друга, поэтому диод на 5,6 В является предпочтительным компонентом для приложений, критичных к температуре. Современные технологии производства позволяют выпускать устройства с напряжением ниже 5 В.6 В с незначительными температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает. Диод на 75 В имеет коэффициент в 10 раз больше, чем диод на 12 В.

 

Такие диоды, независимо от напряжения пробоя, обычно продаются под общим названием «стабилитрон».

 

Заявка:

 

Диоды Зенера

широко используются в качестве источников опорного напряжения и в качестве шунтирующих стабилизаторов для регулирования напряжения в небольших цепях.При параллельном подключении к источнику переменного напряжения с обратным смещением стабилитрон проводит ток, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода. С этого момента относительно низкий импеданс диода удерживает напряжение на диоде на этом уровне.

 

В этой схеме, типичном источнике опорного напряжения или регуляторе, входное напряжение UIN регулируется до стабильного выходного напряжения UOUT.Напряжение пробоя диода D стабильно в широком диапазоне токов и удерживает UOUT относительно постоянным, даже несмотря на то, что входное напряжение может колебаться в довольно широком диапазоне. Из-за низкого импеданса диода при такой работе резистор R используется для ограничения тока в цепи.

 

В случае этой простой ссылки ток, протекающий через диод, определяется по закону Ома и известному падению напряжения на резисторе R;

 

IDiode = (UIN — UOUT) / R
Значение R должно удовлетворять двум условиям:

 

1.R должно быть достаточно малым, чтобы ток через D поддерживал обратный пробой D. Значение этого тока указано в техпаспорте для D. Например, распространенное устройство BZX79C5V6, стабилитрон 5,6 В 0,5 Вт, имеет рекомендуемый обратный ток 5 мА. Если через D проходит недостаточный ток, то UOUT будет нерегулируемым и будет меньше номинального напряжения пробоя (это отличается от ламп регулятора напряжения, где выходное напряжение будет выше номинального и может возрасти до UIN). При расчете R необходимо учитывать любой ток через внешнюю нагрузку, не показанную на этой схеме, подключенную через UOUT.

 

2. R должно быть достаточно большим, чтобы ток через D не разрушил устройство. Если ток через D равен ID, его напряжению пробоя VB и максимальной рассеиваемой мощности PMAX, то IDVB < PMAX


В этой эталонной схеме к диоду может быть подключена нагрузка, и пока стабилитрон находится в состоянии обратного пробоя, диод будет обеспечивать стабильный источник напряжения для нагрузки. Стабилитроны в этой конфигурации часто используются в качестве стабильных эталонов для более совершенных схем стабилизаторов напряжения.

 

Шунтовые стабилизаторы просты, но требования к балластному резистору должны быть достаточно малы, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в наихудшем случае (низкое входное напряжение одновременно с высоким током нагрузки) имеют тенденцию оставлять большой ток, протекающий через диод большую часть время, что делает довольно расточительный регулятор с высокой рассеиваемой мощностью покоя, подходящий только для меньших нагрузок.

 

Эти устройства также встречаются, как правило, последовательно с переходом база-эмиттер в транзисторных каскадах, где выборочный выбор устройства, сосредоточенного вокруг точки лавины или стабилитрона, может использоваться для введения компенсирующего температурного коэффициента балансировки транзисторного PN перехода. Примером такого использования может быть усилитель ошибки постоянного тока, используемый в системе контура обратной связи цепи регулируемого источника питания.

 

Диоды Зенера

также используются в устройствах защиты от перенапряжений для ограничения скачков переходного напряжения.

 

Другим примечательным применением стабилитрона является использование шума, вызванного его лавинным пробоем, в генераторе случайных чисел, который никогда не повторяется.

стабилитрон | Инжиниринг | Фэндом

Символ стабилитрона.

Под диодом обычно понимают устройство, пропускающее через себя ток только в одном направлении; однако стабилитроны сделаны так, чтобы ток мог течь и в обратном направлении, если напряжение больше, чем номинальное напряжение пробоя или «напряжение Зенера».

Обычный твердотельный диод не пропускает ток, если обратное напряжение ниже его обратного напряжения пробоя. При превышении напряжения пробоя обычный диод разрушается при пробое из-за избыточного тока, что приводит к перегреву. Однако этот процесс обратим, если устройство эксплуатируется в пределах ограничений. В случае прямого смещения (в направлении стрелки) падение напряжения на диоде составляет примерно 0,6 В для типичного кремниевого диода. Падение напряжения зависит от типа диода.

Стабилитрон обладает почти такими же свойствами, за исключением того, что устройство специально разработано так, чтобы иметь значительно сниженное напряжение пробоя, так называемое стабилитрон напряжение . Диод Зенера содержит сильно легированный p-n переход, позволяющий электронам туннелировать из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материала n-типа.Диод Зенера с обратным смещением будет демонстрировать контролируемый пробой и пропускать ток, чтобы поддерживать напряжение на стабилитроне на уровне напряжения Зенера. Например, 3,2-вольтовый стабилитрон будет показывать падение напряжения 3,2 вольта при обратном смещении. Однако ток не неограничен, поэтому стабилитрон обычно используется для создания опорного напряжения для усилительного каскада или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

Напряжение пробоя можно достаточно точно контролировать в процессе легирования.Доступны допуски в пределах 0,05%, хотя наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%.

Эффект был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером.

Другим механизмом, производящим аналогичный эффект, является лавинный эффект, как в лавинном диоде. Два типа диодов фактически сконструированы одинаково, и в диодах этого типа присутствуют оба эффекта. В кремниевых диодах до примерно 5,6 вольт эффект Зенера является преобладающим эффектом и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент.Выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

В 5,6-вольтовом диоде оба эффекта проявляются вместе, а их температурные коэффициенты четко компенсируют друг друга, поэтому 5,6-вольтовый диод лучше всего подходит для приложений, критичных к температуре.

Современные производственные технологии позволяют производить устройства с напряжением ниже 5,6 В с незначительными температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает. 75-вольтовый диод имеет коэффициент в 10 раз больше, чем 12-вольтовый диод.

Все такие диоды, независимо от напряжения пробоя, обычно продаются под общим названием «стабилитрон».

Использует[]

Стабилитроны

широко используются в электронных схемах. Их самая распространенная функция заключается в регулировании напряжения в цепи. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения с обратным смещением стабилитрон действует как короткое замыкание, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода, и, следовательно, ограничивает напряжение до известного значения.Стабилитрон, используемый таким образом, известен как шунтирующий регулятор напряжения ( шунтирует , что означает параллельное соединение, а регулятор напряжения , , представляет собой класс схем, создающих фиксированное напряжение).

См. также[]

  • b:Стинеровский диод|Wikibooks:Стинеровские диоды [1]

Стабилитрон — PAL3_Electronics — ~Confluence~Institute~for~Creative~Technologies

Зенеровский диод действует как обычный диод в том смысле, что он пропускает ток только в одном направлении, но является исключением. Если напряжение в направлении обратного смещения превышает определенное значение, называемое напряжением пробоя, то стабилитрон пропускает ток. Стабилитроны часто используются для регулирования напряжения, когда нестабильный или изменяющийся во времени сигнал преобразуется в почти постоянное напряжение. Стабилитроны хорошо работают для этой цели, когда они помещены в обратное смещение, поскольку они пропускают ток только тогда, когда напряжение выше напряжения пробоя.

Как и обычный диод с P-N переходом, стабилитрон имеет две клеммы, называемые анодом и катодом.Вот схематический символ:

      

Чтобы помочь запомнить, какая клемма какая, обратите внимание, что «A» анода выглядит как треугольник, а катод выглядит как вертикальная полоса (также называемая полосой «k» или полоса «т»). Этот символ отличается от обычного диода тем, что линия на конце стрелки слегка изогнута с каждой стороны.

Зенеровский диод имеет три основных режима: прямое смещение, обратное смещение и пробой/лавина при обратном смещении.

Прямое смещение: Когда напряжение на аноде выше, чем пороговое «напряжение колена» на катоде (~0.7 В для кремниевого диода), то диод смещен в прямом направлении и проводит ток. Когда диод смещен в прямом направлении, ток течет в направлении треугольника: от анода к катоду. Хотя диоды можно считать короткозамкнутыми при прямом смещении и разомкнутыми при обратном смещении, это идеальный вариант. На самом деле, когда диод смещен в прямом направлении, он проводит столько тока, сколько требует внешняя схема, и регулирует свое внутреннее сопротивление так, чтобы падение напряжения на нем всегда было равно нулю.7 вольт, коленное напряжение.

Обратное смещение (до пробоя): Когда диод смещен в обратном направлении и ниже напряжения пробоя, он имеет очень высокое сопротивление, поэтому он почти не проводит ток.

Пробой/Лавина: После напряжения пробоя стабилитрон легко проводит ток. Когда напряжение на аноде более отрицательное, чем напряжение на катоде, и разница больше, чем напряжение пробоя, стабилитрон проводит столько тока, сколько требует внешняя схема, и регулирует свое внутреннее сопротивление так, чтобы падение напряжения на нем всегда напряжение пробоя. Этот режим работы уникален для стабилитронов и называется лавинным режимом или режимом пробоя. В отличие от обычного диода, стабилитроны предназначены для работы за пределами напряжения пробоя и не повреждаются до тех пор, пока не будут достигнуты гораздо более высокие напряжения. Стабилитроны рассчитаны на определенные значения напряжения пробоя, часто в диапазоне 5,6 В, но часто могут быть намного выше, когда стабилитроны используются как часть высоковольтного регулятора.

Основными параметрами диода являются его пороговое напряжение (а.k.a  напряжение колена ) и его напряжение пробоя . Напряжение колена для кремниевых диодов составляет около 0,7 вольта, что связано со свойствами кремния при легировании с образованием PN-переходов. Почти все диоды изготовлены из кремния, за исключением случаев, когда требуются определенные другие характеристики (например, германиевые диоды имеют более низкое пороговое напряжение около 0,3 вольта).

Напряжение пробоя стабилитрона является вторым важным параметром. В отличие от обычных диодов, этот параметр точно контролируется и важен для практического функционирования диода.

Эти параметры можно понять, рассмотрев кривую отклика напряжение-ток, показанную ниже. При пробое ток внезапно течет после того, как его почти нет. Точно так же при напряжении колена ток начинает течь легко, с небольшим сопротивлением.

Стабилитроны сконструированы так же, как обычные диоды, но с некоторыми ключевыми отличиями. Как и обычный диод, стабилитрон изготовлен из материалов P и N с переходом между ними. Материал P соединен с анодом, а материал N соединен с катодом.Они образуют «область истощения», которая работает как односторонний клапан: ток довольно легко течет в одном направлении, но действует как барьер для тока при обратном смещении. Однако диоды Зенера могут проводить ток при обратном смещении, используя два механизма: эффект Зенера и лавинный пробой.

Прямое смещение: Когда положительное напряжение подключено к материалу P, а отрицательное напряжение подключено к материалу N, напряжения подталкивают основные носители материала (дырки для P; электроны для N) к соединению.Этот толчок сжимает область истощения до тех пор, пока она не исчезнет, ​​после чего может протекать ток. Когда толчок достаточно сильный, а именно больше, чем пороговое значение напряжения колена, диод смещается в прямом направлении и течет ток.

Обратное смещение (ниже пробоя):  Когда к диоду Зенера приложено отрицательное напряжение, приложенное к материалу P, и положительное напряжение, приложенное к материалу N, эти напряжения оттягивают основные носители от перехода. Если напряжения слабые, то большинство носителей не уйдут далеко, потому что они притягиваются друг к другу и хотят оставаться вблизи перехода.При этом область истощения расширяется вокруг соединения, но не разрывается.

Пробой (Лавина):  Когда напряжения достаточно велики, а именно выше напряжения пробоя, они преодолевают взаимное притяжение, которое притягивает их к соединению, и освобождаются. Лавинный пробой происходит, когда присутствует достаточное напряжение, чтобы свободные электроны имели достаточно энергии, чтобы их столкновения разрушали электронно-дырочные пары. Эти столкновения освобождают больше электронов, вызывая больше столкновений и образуя электронную «лавину», которая позволяет течь току.Эти столкновения разрушают обедненную область в PN-переходе, позволяя току течь в обратном направлении. Лавинный пробой также происходит в обычных диодах, но обычно не контролируется и повреждает диод. Для сравнения, стабилитроны сконструированы таким образом, чтобы выдерживать ток, протекающий при обратном смещении, и лавинный поток контролируется: ток легко течет при увеличении напряжения, но не полностью закорачивает диод.

Пробой (Эффект Зенера):  Эффект Зенера обычно возникает при 5.6 В и происходит благодаря особому механизму, известному как квантовое туннелирование, когда электроны «перескакивают» с одной стороны перехода на другую. Это особый эффект, возникающий из-за увеличения электрического поля, вызванного оттягиванием основных носителей от перехода.

 

 

 

Что такое стабилитрон? — Определение и характеристики

Характеристика стабилитрона

Стабилитрон имеет два соединения: катод и анод.Иногда анод имеет форму болта (шпильки), чтобы диод можно было легко прикрепить к печатной плате. Мы видим это в стабилитроне ECG 5182A.

Форма стабилитрона

Мы собираемся провести только два измерения напряжения с помощью ручного портативного цифрового вольтметра. Эти измерения будут на «IN» и на «OUT». Батарея представляет собой переменную батарею (источник питания постоянного тока).

Тестовая схема на бумаге

Если вы посмотрите на схему на бумаге (называемую «схемой») и сравните ее с реальной тестовой схемой, вы сможете идентифицировать разъем «IN», стабилитрон, резистор и «схему». разъем «ВЫХОД».

Переменная батарея подключится к IN

Как выглядит контрольное измерение? Переменная батарея подключена к »IN» тестовой схемы. Вольтметр имеет два щупа: черный щуп подключается к заземлению цепи, а красный щуп подключается либо к «IN», либо к «OUT».

-0,69 В, измеренное на выходе

На блоке питания постоянного тока есть ручка для регулировки напряжения.Измерьте напряжение на «IN» и запишите его. Например, -4,64В. Переместите щуп вольтметра на «ВЫХОД» цепи, считайте напряжение и запишите его. Измеряем -0,69В. Затем настройте источник питания постоянного тока на другое напряжение и повторите измерения. Вот и все.

Глядя на первый столбец измеренных данных, мы видим, что напряжение «IN» варьировалось от -4,64 В до 15,32 В. Второй столбец – это напряжение, измеренное на выходе «OUT».

Стабилитрон ECG 5182A имеет номинал 7.5В

7,5 В ± 5% равно 7,5 ± 0,375 или некоторому числу от 7,125 В до 7,875 В. Это стабилитрон, регулирующий напряжение. Для положительных напряжений «ВХОД» менее 7,54 В напряжение «ВЫХОД» во многом совпадает с напряжением «ВХОД». Но когда входное напряжение начинает превышать 7,54 В, стабилитрон остается фиксированным на уровне 7,54 В. Это похоже на то, как Фред пытается снять больше, пока банк регулирует и фиксирует максимальную сумму.

Символ стабилитрона

Вы видите стрелку на символе стабилитрона?

Стрелка на символе стабилитрона указывает направление тока. и обозначают ток через диод. Помните названия двух диодных соединений? Конец диода с буквой Z на его стороне является катодом. Другая сторона диода — анод. v означает напряжение на диоде, измеренное от анода до катода.

Теперь мы можем объяснить два других столбца чисел в наших данных. Крайний правый столбец помечен как «НАПРЯЖЕНИЕ». Условно это напряжение В на диоде, определяемое от анода к катоду.

Однако измеренное нами напряжение «OUT» в столбце 2 является напряжением на диоде в противоположном смысле; от катода к аноду. Без проблем. Напряжение на диоде, v , является просто отрицательным значением измеренного выходного напряжения.

Ток через диод, i , такой же, как ток через резистор. Этот ток равен (»OUT» — »IN») / R, где R = 1000 Ом. Выполнение математических операций дает нам столбец 3.

Теперь мы можем обобщить эти результаты с помощью графика i против v .Это называется характеристической кривой .

точки — координаты чисел I и V
Стабилитроны

очень похожи на обычные старые диоды с PN-переходом. Оба диода позволяют току течь от анода к катоду (в направлении стрелки на символе), когда напряжение на переходе составляет не менее 0,7 вольт. Мы называем это областью с прямым смещением . Напряжения больше или равны 0.7В сместит диод в прямом направлении, и, как переключатель, диод будет «включен».

Когда напряжение ниже 0,7 В, диод смещен в обратном направлении, и через него протекает лишь незначительное количество тока. Мы говорим, что диод «выключен». Диод с общим PN-переходом предназначен для работы в этих двух областях.

Диоды имеют области работы

Когда напряжение на диоде становится достаточно отрицательным, переход разрушается и токи потекут от катода к аноду; в противоположном направлении стрелки в символе.Это область пробоя. Обычные диоды с PN-переходом не предназначены для пробоя, они могут саморазрушиться при таком высоком напряжении.

Не так для стабилитрона . Этот диод предназначен для работы в области пробоя. Кроме того, стабилитрон имеет гораздо более низкие напряжения пробоя (называемые напряжением стабилитрона ).

Использование

Применение стабилитронов включает блоки эффектов искажения, используемые музыкантами, где стабилитрон «обрезает» амплитуды сигналов.Это преднамеренное искажение сигнала.

Мы также находим стабилитроны, где нам нужно более низкое напряжение для питания определенных устройств. Например, 8-разрядный микроконтроллер CMOS требует напряжения от 2,0 В до 5,5 В. Если бы мы хотели питать это устройство от батареи на 9 В, мы могли бы использовать стабилитрон на 3,3 В.

Стабилитрон 1N5226, регулирующий напряжение для микроконтроллера PIC12F629

Другим применением стабилитронов является объединение их с другими компонентами для формирования источника опорного напряжения.Опорное напряжение может использоваться в схемах, сравнивающих напряжения.

Краткий обзор урока

Стабилитрон представляет собой диод, предназначенный для работы в области пробоя и имеющий определенное отрицательное напряжение, называемое стабилитронным напряжением . При этом напряжении диод уйдет в пробой . Это условие позволяет протекать току при сохранении постоянного напряжения на диоде. Приложения включают отсечение, регулирование напряжения и опорное напряжение.

Стабилитроны | Высоконадежные продукты | Семтех

Номер Имя
1N4460 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4460US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4461 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4461US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4462 1. Стабилитрон 5 Вт (7,5 В, 191 мА) — осевой корпус
1N4462US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4463 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4463US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4464 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4464US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4465 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4465US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4466 Стабилитрон 1,5 Вт (11 В, 130 мА) — осевой корпус
1N4466US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4467 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4467US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4468 1. Стабилитрон 5 Вт (13 В, 110 мА) — осевой корпус
1N4468US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4469 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4469US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4470 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4470US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4471 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4471US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4472 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4472US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4473 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4473US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4474 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4474US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4475 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4475US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4476 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4476US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4477 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4477US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4478 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4478US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4479 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4479US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4480 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4480US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4481 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4481US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4482 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4482US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4483 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4483US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4484 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4484US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4485 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4485US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4486 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4486US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4487 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4487US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4488 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4488US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4489 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4489US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4490 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4490US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4491 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4491US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4492 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4492US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4493 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4493US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4494 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4494US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4495 Осевой вывод, герметичный, 1. 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4495US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4496 Осевые, герметичные регуляторы напряжения мощностью 1,5 Вт
1N4496US Поверхностное крепление (США), 1.5-ваттные регуляторы напряжения
1N4954 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4954US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4955 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4955US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4956 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4956US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4957 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4957US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4958 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4958US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4959 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4959US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4960 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4960US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4961 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4961US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4962 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4962US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4963 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4963US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4964 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4964US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4965 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4965US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4966 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4966US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4967 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4967US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4968 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4968US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4969 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4969US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4970 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4970US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4971 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4971US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4972 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4972US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4973 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4973US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4974 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4974US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4975 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4975US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4976 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4976US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4977 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4977US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4978 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4978US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4979 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4979US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4980 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4980US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4981 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4981US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4982 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4982US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4983 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4983US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4984 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4984US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4985 Осевые, герметичные, 5-ваттные регуляторы напряжения
1N4985US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4986 Стабилитрон 5 Вт (150 В, 31. 6 мА) — комплект для поверхностного монтажа
1N4986US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4987 Стабилитрон 5 Вт (160 В, 29,4 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4987US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4988 Стабилитрон 5 Вт (180 В, 26.4 мА) — комплект для поверхностного монтажа
1N4988US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4989 Стабилитрон 5 Вт (200 В, 23,6 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4989US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4990 Стабилитрон 5 Вт (220 В, 21. 6 мА) — комплект для поверхностного монтажа
1N4990US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт

ДИОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ИНДЕКСНУЮ СТРАНИЦУ
 
ДИОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ — ДИОДЫ ЗЕНЕРА И ВЫПРЯМИТЕЛЬ S
В.Райан © 2019
 
PDF-ФАЙЛ — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПЕЧАТЬ РАБОТЫ
 
ДИОДЫ В ЦЕПЯХ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ.
 
Диоды позволяют электричеству течь только в одном направлении, но диод будет проводить электричество только тогда, когда подача достигает своего порога. Порог для обычных кремниевых диодов равен 0.6 вольт. Это хорошо видно на схеме сброса напряжения ниже.
Поскольку порог составляет 0,6 вольта, для каждого диода напряжение падает на одинаковую величину. Это свойство может быть очень полезным, если напряжение источника выше требуемого выходного напряжения.
 
На схеме ниже показано несколько цифровых мультиметров, каждый из которых подключен после диода. После каждого диода видно падение напряжения на 0,6 вольта. Таким образом, диоды можно использовать для снижения напряжения в цепи.
 
 
 
 
ДИОДЫ ЗЕНЕРА
 
Зенеровские диоды позволяют электричеству течь через них так же, как обычные диоды. Однако стабилитрон отличается тем, что позволяет электричеству течь в противоположном направлении (обратном), когда напряжение превышает его «пороговое» значение. Это известно как «напряжение пробоя» ИЛИ «напряжение стабилитрона». Стабилитрон можно использовать как переключатель в цепи.
 
 
Схема ниже показывает работу стабилитрона. Схема светодиода слева не включает стабилитрон. При увеличении напряжения светодиод загорается как обычно, менее 3 вольт.
Однако схема справа включает стабилитрон.Диод устроен таким образом, чтобы предотвратить протекание электричества, пока напряжение не достигнет напряжения пробоя/напряжения стабилитрона диода. Затем он действует как «переключатель», позволяя электричеству течь через него, освещая светодиод.
 
 
Схема ниже имеет пять светодиодов и стабилитроны. Светодиоды загораются последовательно из-за разных номиналов резисторов.Когда каждый стабилитрон достигает своего напряжения пробоя / напряжения стабилитрона, он позволяет электричеству течь через него, освещая светодиод.
 
 
 
 
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
 
Двухполупериодная выпрямительная цепь — это цепь, которая преобразует входное напряжение переменного тока (переменного тока), электросети, в напряжение постоянного тока (постоянного тока).Электричество переменного тока может передаваться на большие расстояния от электростанций. Когда переменный ток преобразуется в постоянный, этот процесс называется выпрямлением. Переменный ток — это ток, который резервирует направление потока через равные промежутки времени. Процесс выпрямления гарантирует, что выходной постоянный ток течет только в одном направлении, и делает его пригодным для многих электронных устройств, которые мы используем в наших домах и с мобильными устройствами. Две схемы выпрямления, показанные ниже, ясно показывают важную роль диодов.
 
 
 
 
 
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬ СТРАНИЦЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
 
 

Том.III — Полупроводники — Диоды и выпрямители

Глава 3: ДИОДЫ И ВЫПРЯМИТЕЛИ

Если мы соединим диод и резистор последовательно с источником постоянного напряжения так что диод смещен в прямом направлении, падение напряжения на диоде будет оставаться довольно постоянным в широком диапазоне напряжений питания как на рисунке ниже (а).

В соответствии с «диодным уравнением» ток через PN-переход с прямым смещением пропорционален e . возводится в степень прямого падения напряжения.Потому что это экспоненциальная функция, ток растет довольно быстро при умеренном увеличении в падении напряжения. Другой способ рассмотрения этого состоит в том, чтобы сказать, что напряжение падение на диод с прямым смещением мало меняется при больших изменение тока диода. В схеме, показанной на рисунке ниже (а), ток диода ограничен напряжением источника питания, добавочный резистор и падение напряжения на диоде, которое, как мы знаем, не сильно отличаться от 0,7 вольта. Если бы напряжение питания было увеличилось бы, падение напряжения на резисторе увеличилось бы почти так же величина, а напряжение на диоде немного падает.И наоборот, снижение напряжения питания приведет к почти равному уменьшение падения напряжения на резисторе при небольшом уменьшении диода падение напряжения. Одним словом, мы могли бы резюмировать это поведение, сказав что диод регулирующий падение напряжения примерно на 0,7 вольта.

Регулирование напряжения является полезным свойством диода, которое можно использовать. Предположим, мы строили какую-то схему, которая не терпела вариаций в напряжении питания, но должен питаться от химической батареи, напряжение которого изменяется в течение срока службы. Мы могли бы сформировать схему как показано и подключите цепь, требующую постоянного напряжения на диоде, где он получил бы неизменные 0,7 вольта.

Это, безусловно, сработает, но большинство практичных схем любого типа требуется напряжение питания более 0,7 вольта, чтобы правильно функция. Одним из способов, которым мы могли бы увеличить нашу точку регулирования напряжения, было бы соединить несколько диодов последовательно, чтобы их отдельные прямое падение напряжения на 0,7 вольта каждое добавило бы, чтобы создать большее Всего.Например, если бы у нас было последовательно десять диодов, регулируемый напряжение будет в десять раз больше 0,7 или 7 вольт на рисунке ниже (b).

Эталон Si с прямым смещением: (a) один диод, 0,7 В, (b) 10 последовательно соединенных диодов 7,0 В.

Пока напряжение батареи никогда не опускалось ниже 7 вольт, не было бы всегда должно быть около 7 вольт, падающих на «стек» из десяти диодов.

Если требуются более высокие регулируемые напряжения, мы могли бы использовать больше диоды последовательно (неизящный вариант, на мой взгляд), или попробовать принципиально другой подход. Мы знаем, что прямое напряжение на диоде довольно постоянная цифра в широком диапазоне условий, но так же и обратное напряжение пробоя , и напряжение пробоя обычно намного, намного больше, чем прямое Напряжение. Если мы поменяем полярность диода в нашем однодиодном схему регулятора и увеличили напряжение питания до точки где диод «вышел из строя» (уже не выдержал обратного смещения приложенное к нему напряжение), диод аналогичным образом регулировал бы напряжение в этой точке пробоя, не допуская его дальнейшего увеличения по мере на рисунке ниже (а).

(a) Si-диод с обратным смещением слабого сигнала выходит из строя при напряжении около 100 В. (b) Символ стабилитрона.

К сожалению, когда обычные выпрямительные диоды «выходят из строя», они обычно сделать это разрушительно. Тем не менее, можно построить специальный тип диод, который может справиться с пробоем, не выходя из строя полностью. Этот тип диода называется стабилитрон , и его условное обозначение похоже на рисунок выше (б).

При прямом смещении стабилитроны ведут себя почти так же, как стандартные выпрямительные диоды: они имеют прямое падение напряжения, которое следует за «уравнение диода» и составляет около 0.7 вольт. В режиме обратного смещения они не проводить до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит так называемое стабилитронное напряжение , в этот момент диод может проводить значительный ток, а в это попытается ограничить падение напряжения на этом стабилитроне точка напряжения. Пока мощность, рассеиваемая этим обратным током не превышает тепловых пределов диода, диод не будет пострадал.

Стабилитроны изготавливаются с напряжением стабилитрона в диапазоне от нескольких вольт до сотен вольт.Это напряжение стабилитрона слегка изменяется с температурой и, как и обычные значения резисторов углеродного состава, может быть где-то от 5 процентов до 10 процентов погрешности от спецификации производителя. Однако эта стабильность и точность как правило, достаточно хорошо для использования стабилитрона в качестве напряжения устройство регулятора в общей цепи питания на рисунке ниже.

Цепь регулятора стабилитрона, напряжение стабилитрона = 12,6В).

Обратите внимание на ориентацию стабилитрона в приведенной выше схеме: диод с обратным смещением , и намеренно так.Если бы мы сориентировали диод в «нормальном» образом, чтобы быть смещенным вперед, он упал бы всего на 0,7 вольта, как и обычный выпрямительный диод. Если мы хотим использовать реверс этого диода свойства пробоя, мы должны использовать его в режиме обратного смещения. Так пока напряжение источника питания остается выше напряжения стабилитрона (12.6 вольт, в этом примере), падение напряжения на стабилитроне будет остается примерно на уровне 12,6 вольт.

Как и любой полупроводниковый прибор, стабилитрон чувствителен к температура.Чрезмерная температура разрушит стабилитрон, и потому что он и понижает напряжение, и проводит ток, он производит свой собственный тепла в соответствии с законом Джоуля (P=IE). Следовательно, нужно быть Тщательно спроектируйте схему регулятора таким образом, чтобы диод мощность рассеивания не превышена. Достаточно интересно, когда стабилитроны выходят из строя из-за чрезмерного рассеивания мощности, обычно они выходят из строя закорочены а не открытым. Вышедший из строя диод легко обнаружить: на нем падает почти нулевое напряжение при любом смещении, как на куске провод.

Рассмотрим математически схему регулирования стабилитрона. определение всех напряжений, токов и рассеиваемой мощности. Принимая той же формы схемы, показанной ранее, мы будем выполнять расчеты, предполагая напряжение стабилитрона 12,6 вольт, напряжение питания 45 вольт, и значение последовательного резистора 1000 Ом (мы будем считать, что напряжение стабилитрона равно 90 145 точно 90 146 12,6 вольт, чтобы избежать необходимости квалифицировать все цифры как «приблизительные» на рисунке ниже (a)

Если напряжение стабилитрона равно 12.6 вольт и блок питания напряжение 45 вольт, на проводе будет падать 32,4 вольта. резистор (45 вольт — 12,6 вольт = 32,4 вольта). 32,4 вольта упало через 1000 Ом дает 32,4 мА тока в цепи. (Рисунок ниже (б))

(a) Стабилитрон Стабилизатор напряжения с резистором 1000 Ом. (b) Расчет падения напряжения и тока.

Мощность рассчитывается путем умножения тока на напряжение (P=IE), поэтому мы можем рассчитать рассеиваемую мощность как для резистора, так и для стабилитрона довольно легко:

Стабилитрон с номинальной мощностью 0.5 Вт будет достаточно, как и резистор, рассчитанный на рассеивание 1,5 или 2 Вт.

Если чрезмерное рассеивание мощности вредно, то почему бы не спроектировать схема для наименьшего возможного рассеяния? Почему не просто размер резистор для очень высокого значения сопротивления, таким образом сильно ограничение тока и очень низкие показатели рассеиваемой мощности? Брать эта схема, например, с резистором 100 кОм вместо 1 кОм резистор. Обратите внимание, что и напряжение источника питания, и стабилитрон диода напряжения на рисунке ниже идентичны последнему примеру:

Стабилитрон с резистором 100 кОм.

Только с 1/100 тока, который у нас был раньше (324 мкА вместо 32,4 мкА). мА), оба показателя рассеиваемой мощности должны быть в 100 раз меньше:

Кажется идеальным, не так ли? Меньшее рассеивание мощности означает меньшее рабочее температуры как для диода, так и для резистора, а также меньше потерь энергия в системе, не так ли? Более высокое значение сопротивления делает снизить уровень рассеиваемой мощности в цепи, но это, к сожалению, вносит еще одну проблему.Помните, что цель регулятора цепь должна обеспечить стабильное напряжение для другой цепи . В Другими словами, мы в конечном итоге собираемся питать что-то с 12,6 вольт, и у этого чего-то будет своя собственная текущая ничья. Рассмотрим наш первая схема регулятора, на этот раз с нагрузкой 500 Ом, подключенной к параллельно со стабилитроном на рисунке ниже.

Стабилитрон с последовательным резистором 1000 Ом и нагрузкой 500 Ом.

Если 12. 6 вольт поддерживается на нагрузке 500 Ом, нагрузка будет потреблять 25,2 мА тока. Для того, чтобы «отбрасывающий» резистор номиналом 1 кОм падение 32,4 вольта (снижение напряжения блока питания с 45 вольт до 12,6 через стабилитрон), он по-прежнему должен проводить ток 32,4 мА. Этот через стабилитрон уходит 7,2 мА тока.

Теперь рассмотрим нашу «энергосберегающую» схему регулятора с сопротивлением 100 кОм. гасящий резистор, выдающий мощность на ту же нагрузку 500 Ом. Что это должен сделать, это поддерживать 12.6 вольт на нагрузке, как и последний контур. Однако, как мы увидим, он не может выполнить эту задачу. (Рисунок ниже)

Стабилитрон без стабилизатора с последовательным резистором 100 кОм с нагрузкой 500 Ом.>

При большем значении гасящего резистора будет только около 224 мВ напряжения на нагрузке 500 Ом, что намного меньше, чем ожидаемое значение 12,6 вольта! Почему это? Если бы у нас было 12,6 вольт на нагрузке, он будет потреблять 25. 2 мА тока, как и раньше. Этот ток нагрузки должен проходить через последовательный гасящий резистор. как и раньше, но с новым (гораздо большим!) гасящим резистором в место, падение напряжения на этом резисторе при токе 25,2 мА через него будет 2520 вольт! Поскольку у нас явно нет такое большое напряжение, подаваемое аккумулятором, этого не может произойти.

Ситуацию легче понять, если временно убрать стабилитрон диод из схемы и анализируем поведение двух резисторов отдельно на рисунке ниже.

Нерегулятор со снятым стабилитроном.

И гасящий резистор 100 кОм, и сопротивление нагрузки 500 Ом включены. последовательно друг с другом, что дает общее сопротивление цепи 100,5 кОм. При общем напряжении 45 вольт и общем сопротивлении 100,5 кОм, Закон Ома (I=E/R) говорит нам, что ток будет 447,76 мкА. Рисунок падение напряжения на обоих резисторах (E=IR), получаем 44,776 вольт и 224 мВ соответственно. Если бы мы снова установили стабилитрон на в этой точке он также «увидит» 224 мВ, будучи параллельно с сопротивлением нагрузки. Это намного ниже напряжения пробоя стабилитрона. диода и поэтому он не «сломается» и не будет проводить ток. Для в этом случае при таком низком напряжении диод не будет проводить ток, даже если он были ориентированы вперед! Таким образом, диод перестает регулировать напряжение. В для его «активации» необходимо подать не менее 12,6 вольт.

Аналитическая методика удаления стабилитрона из цепи и видеть, достаточно ли напряжения, чтобы заставить его проводить, является звук один. Просто потому, что стабилитрон подключен в схема не гарантирует, что полное напряжение стабилитрона всегда будет упал на него! Помните, что стабилитроны работают на , ограничивая напряжение до некоторого максимального уровня; они не могут составить из-за отсутствия напряжения.

Таким образом, любая схема регулирования стабилитрона будет работать до тех пор, пока сопротивление нагрузки равно или больше некоторого минимального значения. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, он будет потреблять слишком много тока, падение слишком большого напряжения на последовательном гасящем резисторе, оставляя недостаточное напряжение на стабилитроне, чтобы заставить его проводить. Когда стабилитрон перестает проводить ток, он уже не может регулировать напряжение, и напряжение нагрузки упадет ниже точки регулирования.

Наша схема регулятора с гасящим резистором 100 кОм должна быть хороша для хотя какое-то значение сопротивления нагрузки. Чтобы найти эту приемлемую нагрузку значение сопротивления, мы можем использовать таблицу для расчета сопротивления в последовательная схема с двумя резисторами (без диода), вставка известных значений полное напряжение и сопротивление гасящего резистора, а также расчет ожидаемое напряжение нагрузки 12,6 вольт:

При 45 вольтах общего напряжения и 12,6 вольтах на нагрузке у нас должно быть 32.4 вольта на R падает на :

При напряжении 32,4 В на гасящем резисторе и сопротивлении в нем 100 кОм ток через него составит 324 мкА:

В последовательной цепи ток одинаков через все компоненты в любой момент времени:

Расчет сопротивления нагрузки теперь является простым вопросом закона Ома (R = E/I), что дает нам 38,889 кОм:

Таким образом, если сопротивление нагрузки равно именно 38. 889 кОм, будет 12,6 вольт через него, диод или без диода. Любое сопротивление нагрузки меньше 38,889 кОм приведет к напряжению нагрузки менее 12,6 вольт, диод или нет диода. При установленном диоде напряжение нагрузки будет регулироваться. до максимум 12,6 В для любого сопротивления нагрузки больше 38,889 кОм.

С исходным значением гасящего резистора 1 кОм наш регулятор схема была в состоянии адекватно регулировать напряжение даже для нагрузки сопротивление всего 500 Ом.То, что мы видим, — это компромисс между властью рассеивание и приемлемое сопротивление нагрузки. Падение более высокой стоимости резистор дал нам меньше рассеиваемой мощности, за счет повышения допустимое минимальное значение сопротивления нагрузки. Если мы хотим регулировать напряжение для малых сопротивлений нагрузки, цепь должна быть подготовлена ​​к справляться с более высокой рассеиваемой мощностью.

Стабилитроны регулируют напряжение, действуя как дополнительные нагрузки. больший или меньший ток, необходимый для обеспечения постоянного падения напряжения поперек нагрузки. Это аналогично регулированию скорости автомобиля путем торможения, а не путем изменения положения дроссельной заслонки: не только это расточительно, но тормоза должны быть построены так, чтобы выдерживать все мощность двигателя, когда этого не требуют условия вождения. Несмотря эта фундаментальная неэффективность конструкции, схемы регулятора стабилитрона получили широкое распространение из-за своей простоты. В высокомощном приложения, где неэффективность была бы неприемлемой, другие применяются методы регулирования напряжения.Но и тогда маленький схемы на основе стабилитрона часто используются для подачи «опорного» напряжения на управлять более эффективной схемой усилителя, управляющей основной мощностью.

Стабилитроны изготавливаются со стандартными номиналами напряжения, указанными в таблице ниже. В таблице «Общие напряжения стабилитрона» перечислены общие напряжения для 0,3 Вт. и 1,3 Вт детали. Мощность соответствует размеру кристалла и упаковки и составляет мощность, которую диод может рассеять без повреждений.

Общие напряжения стабилитрона

0.5 Вт
2,7 В 3,0 В 3,3 В 3,6 В 3,9 В 4,3 В 0,16 В 4,7 В
5,1 В 5,6 В 6,2 В 6,8 В 7,5 В 8,2 В 9016 В 9016 В
10 В 11 В 12 В 13 В 15 В 16 В 18 В
20 В 24 В 27 В 30 В
1.3W
4,7 В 5,1 В 5,6 В 6,2 В 6,8 В 7,5 В 0,16 В
9,1 В 10 В 11 В 12 В 13 В 15 В 16 В
18 В 20 В 22 В 24 В 27 В 30 В 33 В
36В 39В 43В 47В 51В 56В 62В
68В 75В 100В 200В

Ограничитель на стабилитронах: Схема ограничителя, которая обрезает пики сигнала приблизительно при напряжении стабилитронов на диодах. Схема на рисунке ниже имеет два соединенных ряда стабилитронов, противоположных симметричному обрезанию Форма сигнала почти при напряжении Зенера. Резистор ограничивает потребляемый ток стабилитронами до безопасного значения.

 *СПАЙС 03445.eps
Диод D1 4 0
D2 4 2 диод
R1 2 1 1,0k
V1 1 0 SIN(0 20 1k)
.модель диода d bv=10
.транс 0.001м 2м
.конец
 

Ограничитель стабилитрона:

Напряжение пробоя стабилитрона для диодов установлено на уровне 10 В параметром модели диода «bv=10» в списке цепей Spice на рисунке выше.Это приводит к тому, что стабилитроны ограничиваются напряжением около 10 В. обрезать обе вершины. Для положительного полупериода верхний стабилитрон обратный смещенный, пробой при напряжении стабилитрона 10 В. Нижний стабилитрон падает примерно на 0,7 В, так как он смещен в прямом направлении. Таким образом, более точный уровень ограничения составляет 10+0,7=10,7 В.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.