Диод зенера: Диод Зенера — это… Что такое Диод Зенера?

Николай говорить:

23.04.2012 09:36

Здравствуйте! Ничего не могу подобрать под EG79A (маркировка на корпусе), если возможно, поясните.

Сергей говорить:

05.05.2020 20:06

Гарна справа. Немоглиб ви додати клавішу для підпискі.

andre говорить:

06.05.2020 06:19

Я над цим подумаю.

Владимир говорить:

07.06.2020 08:47

Не могу опознать стабилитрон: корпус SOD80, три полосы: серая (или серо-голубая), жёлтая и широкая жёлтая.

Додати коментар

Разлика између Диода и Зенер Диоде — Разлика Између

Разлика Између 2021

Кључна разлика: Диода је врста електричног уређаја који омогућава струји да се креће кроз њу само у једном смјеру. Састоји се од полупроводника типа Н и полупроводника типа П који се постављају заједн

Садржина:

Два терминала диода су позната као анода и катода. Састоји се од полупроводника типа Н и полупроводника типа П који се постављају заједно. Катода је страна типа П, а анода је Н-тип. Функционисање свих диода је засновано на истом општем принципу; међутим, постоје различите врсте диода које су погодне за различите примене.

Већина диода се формира од полупроводничких материјала као што је силицијум. Међутим, понекад се може користити и германијум. Диоде се често користе за исправљање таласних облика.Постоје различите врсте диода. На пример, фото диода је она која омогућава да струја тече када светлост удари. Ове врсте диода се углавном користе као детектори светлости. Диода је позната и као исправљач.

Поређење између диода и отпорника:

Диодни схеми на Zener, характеристики, изчисления

Ценерови диоди — кръстени на изобретателя си д-р Карл Зенер се използват основно в електронните схеми за генериране на точни референции на напрежението. Това са устройства, които могат да създават практически постоянно напрежение върху тях, независимо от вариациите в схемите и ситуациите на напрежение.

Външно може да намерите ценерови диоди, много подобни на стандартните диоди като 1N4148. Ценеровите диоди също работят, като коригират AC в пулсиращ DC, подобно на традиционните им алтернативи. Въпреки това, за разлика от стандартните изправителни диоди, ценеровите диоди са конфигурирани с техния катод, директно свързан с положителното на захранването, а анодът с отрицателното захранване.

Характеристики

В стандартната си конфигурация Zener диодите показват високо съпротивление под определено критично напрежение (известно като напрежение на Zerier). Когато това специфично критично напрежение бъде надвишено, активното съпротивление на ценеровия диод пада до изключително ниско ниво.

И при тази ниска стойност на съпротивлението се поддържа ефективно постоянно напрежение през Zeners и може да се очаква това постоянно напрежение да се запази независимо от всяка промяна в тока на източника.

С прости думи, когато захранването през ценеровия диод надвишава номиналната ценерова стойност, ценеровият диод провежда и основава излишното напрежение. Поради това напрежението пада под ценеровото напрежение, което изключва ценера и захранването отново се опитва да надвиши ценеровото напрежение, като отново включи ценера. Този цикъл се повтаря бързо, което в крайна сметка води до стабилизиране на изхода точно при постоянна ценерова стойност на напрежението.

Тази характеристика е графично подчертана на фигурата по-долу, което показва, че над „ценеровото напрежение“ обратното напрежение продължава да бъде почти постоянно дори при вариации на обратния ток. В резултат на това ценеровите диоди често се използват за получаване на постоянен спад на напрежението или референтно напрежение с тяхното вътрешно съпротивление.

Ценеровите диоди са проектирани в много мощности и с напрежения, които варират от 2,7 до 200 волта. (Въпреки това, най-вече, Zener диоди със стойности далеч над 30 волта почти не се използват.)

Основна ценерова диодна верига работи

На следващото изображение може да се види стандартна схема на регулатора на напрежението, използваща единичен резистор и ценеров диод. Тук, нека приемем, че стойността на ценеровия диод е 4.7 V, а захранващото напрежение V in е 8.0 V.

Основната работа на ценеровия диод може да се обясни със следните точки:

При отсъствие на натоварване през изхода на ценеровия диод, през ценеровия диод могат да се видят 4.7 волта, докато през резистора Р се развиват прекъснати 2.4 волта.

Сега, в случай че входното напрежение е променено, нека си представим, от 8,0 до 9,0 V, ще доведе до спадане на напрежението в ценеровия апарат, за да запази номиналните 4,7 V.

Обаче падането на напрежението на резистора R може да се види повишено от 2,4 V на 3,4 V.

Спадът на напрежението на идеалния ценеровик може да се очаква да бъде доста постоянен. На практика може да откриете, че напрежението на ценера леко се увеличава поради динамичното съпротивление на ценера.

Процедурата, чрез която се изчислява промяната в ценеровото напрежение, е чрез умножаване на динамичното съпротивление на ценеровите променливи с промяната на ценеровия ток.

Резисторът R1, в горната основна конструкция на регулатора, символизира предпочитания товар, който може да бъде свързан с ценера. R1 в тази връзка ще изтече определено количество ток, който се е движел през ценера.

Тъй като токът в Rs ще бъде по-висок от тока, постъпващ в товара, количество ток ще продължи да преминава през Zener, което позволява напълно постоянно напрежение на Zener и товара.

Посоченият сериен резистор Rs трябва да бъде определен по такъв начин, че най-ниският ток, постъпващ в ценера, винаги да е по-висок от минималното ниво, посочено за стабилно регулиране от ценера. Това ниво започва точно под „коляното“ на кривата на обратно напрежение / обратен ток, както е научено от предишната графична диаграма по-горе.

Освен това трябва да се уверите, че изборът на Rs гарантира, че токът, преминаващ през ценеровия диод, никога не надхвърля неговата номинална мощност: което може да е еквивалентно на ценеровото напрежение x ценеровия ток. Това е най-голямото количество ток, което може да премине през ценеровия диод при липса на товара R1.

Как да изчислим ценерови диоди

Проектирането на основна ценерова верига всъщност е просто и може да бъде изпълнено чрез следните инструкции:

1. Определете максималния и минималния ток на натоварване (Li), например 10 mA и 0 mA.
2. Определете максималното захранващо напрежение, което може да се развие, например ниво 12 V, като също така се уверите, че минималното захранващо напрежение винаги е = 1,5 V + Vz (номинално напрежение на ценеровите).
3. Както е посочено в основния дизайн на регулатора, необходимото изходно напрежение, което е еквивалентно ценерово напрежение Vz = 4,7 волта, и избраното най-ниският ценеров ток е 100 микроампера . Това предполага, че максималният предвиден ценеров ток тук е 100 микроампера плюс 10 милиампера, което е 10,1 милиампера.
4. Серийният резистор Rs трябва да позволява минималното количество ток 10,1 mA, дори когато входното захранване е най-ниското определено ниво, което е с 1,5 V по-високо от избраната ценерова стойност Vz, и може да бъде изчислено, като се използва законът на Ома като: Rs = 1,5 / 10,1 х 10^-3= 148,5 ома. Изглежда, че най-близката стандартна стойност е 150 Ohm, така че Rs може да бъде 150 ohm.
5. Ако захранващото напрежение се повиши до 12 V, спадът на напрежението в Rs ще бъде Iz x Rs, където Iz = ток през ценера. Следователно, прилагайки закона на Ом, получаваме Iz = 12 — 4.7 / 150 = 48.66 mA
6. Горното е максималният ток, който ще бъде разрешен да премине през ценеровия диод. С други думи, максималният ток, който може да изтече по време на максимално изходно натоварване или максимално определено входно напрежение. При тези условия ценеровият диод ще разсейва мощност от Iz x Vz = 48,66 x 4,7 = 228 mW. Най-близката стандартна стойност за номинална мощност, за да се постигне това, е 400 mW.

Ефект на температурата върху ценеровите диоди

Заедно с параметрите на напрежението и натоварването, ценеровите диоди също са доста устойчиви на температурни колебания около тях. Въпреки това, в известна степен температурата може да окаже някакво влияние върху устройството, както е показано на графиката по-долу:

Той показва кривата на температурния коефициент на ценеровия диод. Въпреки че при по-високи напрежения кривата на коефициента реагира на около 0,1% на градус по Целзий, тя се движи през нула при 5 V и след това се превръща в отрицателна за по-ниските нива на напрежение. В крайна сметка достига -0,04% на градус по Целзий при около 3,5 V.

Използване на Zener Diode като температурен сензор

Едно добро използване на чувствителността на ценеровия диод към промяна на температурата е прилагането на устройството като устройство с температурен сензор, както е показано на следващата диаграма

Диаграмата показва мостова мрежа, изградена с помощта на двойка резистори и двойка ценерови диоди с идентични характеристики. Един от ценеровите диоди работи като генератор на еталонно напрежение, докато другият ценеров диод се използва за отчитане на промените в температурните нива.

Стандартният 10 V Zener може да има температурен коефициент от + 0,07% / ° C, който може да съответства на 7 mV / ° C вариация в температурата. Това ще създаде дисбаланс от около 7 mV между двете рамена на моста за всяка една градусова промяна в температурата по Целзий. 50 mV пълен FSD метър може да се използва в посоченото положение за показване на съответните температурни показания.

Персонализиране на ценерови диодни стойности

За някои верижни приложения може да се наложи да има точна ценерова стойност, която може да е нестандартна стойност или стойност, която не е лесно достъпна.

В такива случаи може да се създаде масив от ценерови диоди, които след това да се използват за получаване на желана персонализирана стойност на ценерови диоди, както е показано по-долу:

В този пример могат да бъдат получени много персонализирани, нестандартни ценерови стойности в различните терминали, както е описано в следващия списък:

Можете да използвате други стойности в посочените позиции, за да получите много други персонализирани набори изход на ценерови диоди

Ценерови диоди с променливотоково захранване

Диодите Zeners обикновено се използват с DC захранвания, но тези устройства могат да бъдат проектирани да работят и с AC променливи. Няколко приложения за променлив ток на ценерови диоди включват аудио, RF схеми и други форми на системи за управление на променлив ток.

Както е показано в примера по-долу, когато се използва захранване с променлив ток с ценеров диод, ценерът незабавно ще проведе, веднага щом променливотоковият сигнал премине от нула към отрицателната половина на своя цикъл. Тъй като сигналът е отрицателен, следователно AC ще бъде късо през анода до катода на ценера, което води до 0 V да се появи изходът.

Когато захранването с променлив ток се движи през положителната половина на цикъла, ценерът не провежда, докато променливият се изкачи до нивото на ценеровото напрежение. Когато променливотоковият сигнал пресича ценеровото напрежение, ценеровият проводник провежда и стабилизира изхода до ниво от 4,7 V, докато променливият цикъл спадне обратно до нула.

Не забравяйте, че докато използвате ценер с променлив вход, уверете се, че Rs се изчислява според пиковото напрежение на променлив ток.

В горния пример изходът не е симетричен, а по-скоро пулсиращ 4.7 V DC. За да се получат симетрични 4,7 V AC на изхода, могат да се свържат два зенера назад, както е показано на диаграмата по-долу

Потискане на шума от ценерови диоди

Въпреки че ценеровите диоди осигуряват бърз и лесен начин за създаване на стабилизирани изходи с фиксирано напрежение, той има един недостатък, който може да засегне чувствителни аудио вериги като усилватели на мощността.

Ценеровите диоди генерират шум по време на работа поради своя лавинен ефект на свързване при превключване, вариращ от 10 uV до 1 mV. Това може да бъде потиснато чрез добавяне на кондензатор паралелно на ценеровия диод, както е показано по-долу:

Стойността на кондензатора може да бъде между 0,01uF и 0,1uF, което ще позволи потискане на шума с коефициент 10 и ще поддържа възможно най-добрата стабилизация на напрежението.

Следващата графика показва ефекта на кондензатора за намаляване на шума на ценеровите диоди.

Използване на Zener за филтриране на пулсиращото напрежение

Ценеровите диоди могат да се прилагат и като ефективни пулсационни филтри за напрежение, точно както се използват за стабилизация на променливотоково напрежение.

Поради изключително ниския си динамичен импеданс, ценеровите диоди могат да работят като пулсационен филтър по същия начин, както филтърният кондензатор.

Много впечатляващо пулсационно филтриране може да се получи чрез свързване на ценеров диод през товара с всеки източник на постоянен ток. Тук напрежението трябва да бъде същото като нивото на пулсациите.

В повечето приложения на веригата това може да работи толкова ефективно, колкото типичен изглаждащ кондензатор с капацитет от няколко хиляди микрофарада, което води до значително намаляване на нивото на пулсационно напрежение, насложено върху изхода на постоянен ток.

Как да увеличим капацитета за захранване с ценерови диоди

Лесен начин за увеличаване на капацитета за управление на захранването от ценерови диоди е вероятно просто да ги свържете паралелно, както е показано по-долу:

На практика обаче това може да не е толкова просто, колкото изглежда и може да не работи по предназначение. Това е така, защото точно както всяко друго полупроводниково устройство, зенерите също никога не идват с абсолютно идентични характеристики, поради което единият от зенерите може да проведе преди другия да изтегли целия ток през себе си, като в крайна сметка да бъде унищожен.

Бърз начин за противодействие на този проблем може да бъде добавянето на серийни резистори с ниски стойности с всеки ценерови диоди, както е показано по-долу, което ще позволи на всеки ценеров диод да разпределя тока равномерно чрез компенсиращи спада на напрежението, генерирани от резисторите R1 и R2:

Въпреки че капацитетът за захранване може да бъде увеличен чрез паралелно свързване на ценерови диоди, много по-подобрен подход може да бъде добавянето на шунт BJT заедно с ценеров диод, конфигуриран като референтен източник. Моля, вижте следната примерна схема за същото.

Добавянето на шунтов транзистор не само повишава капацитета на ценерово управление на мощността с коефициент 10, а още повече подобрява нивото на регулиране на напрежението на изхода, което може да бъде толкова високо, колкото определеното усилване на тока на транзистора.

Този тип стабилизатор на шунтиращ транзисторен ценерови регулатор може да се използва за експериментални цели, тъй като веригата разполага със 100% доказателство за късо съединение. Въпреки това, дизайнът е доста неефективен, тъй като транзисторът може да разсее значително количество ток при липса на товар.

За още по-добри резултати, а транзистор от серия тип регулатор, както е показано по-долу, изглежда по-добър вариант и за предпочитане.

В тази схема ценеровият диод създава еталонно напрежение за серийно преминаващия транзистор, който по същество работи като последовател на излъчвателя . В резултат на това емитерното напрежение се поддържа между няколко десети от волта от базовото напрежение на транзистора, създадено от ценеровия диод. Следователно транзисторът работи като сериен компонент и позволява ефективен контрол на вариациите на захранващото напрежение.

Целият ток на натоварване сега преминава през този сериен транзистор. Капацитетът за захранване на този тип конфигурация се определя изцяло от стойността и спецификацията на транзисторите, а също така зависи от ефективността и качеството на използвания радиатор.

Отличната регулация може да бъде постигната от горния дизайн, като се използва резистор от серия 1k. Регулирането може да бъде увеличено с коефициент 10, като се замени нормалният ценер със специален нискодинамичен ценеров диод като 1N1589).

В случай, че искате горната схема да осигури изход с регулируемо напрежение, това може лесно да бъде постигнато чрез използване на 1K потенциометър през ценеровия диод. Това позволява да се регулира променливо референтно напрежение в основата на серийния транзистор.

Тази модификация обаче може да доведе до по-ниска ефективност на регулиране поради някакъв маневрения ефект, създаден от потенциометъра.

Постоянен ток на ценерови диодни вериги

Обикновено регулирано от Zener захранване с постоянен ток може да бъде проектирано чрез единичен транзистор като резистор с променлива серия. Фигурата по-долу показва основната електрическа схема.

Тук можете да видите двойки верижни проходи, един през ценеровия диод, свързан последователно с отклоняващия резистор, докато другият път е през резисторите R1, R2 и серийния транзистор.

В случай че токът се отклонява от първоначалния си диапазон, той създава пропорционална промяна в нивото на отклонение на R3, което от своя страна води до пропорционално нарастване или намаляване на съпротивлението на серийния транзистор.

Тази настройка на съпротивлението на транзистора води до автоматична корекция на изходния ток до желаното ниво. Точността на текущия контрол при този дизайн ще бъде около +/- 10% в отговор на изходни условия, които могат да варират между късо съединение и натоварване до 400 Ohm.

Последователна верига за превключване на реле с използване на ценеров диод

Ако имате приложение, при което набор от релета трябва да се превключват последователно един след друг на превключвателя на захранването, вместо всички да се активират заедно, тогава следващият дизайн може да се окаже доста удобен.

Тук последователно нарастващи ценерови диоди са инсталирани последователно с група релета заедно с отделни резистори от ниска стойност. Когато захранването е включено, ценеровите диоди провеждат последователно един след друг в нарастващ ред на своите ценерови стойности. Това води до включване на релето последователно, както желае приложението. Стойностите на резисторите могат да бъдат 10 ома или 20 ома в зависимост от стойността на съпротивлението на намотката на релето.

Ценерова диодна верига за защита от пренапрежение

Поради тяхната характеристика, чувствителна на напрежение, е възможно да се комбинират ценерови диоди с текущата чувствителна характеристика на предпазителите за предпазване на ключови компоненти на веригата от пренапрежения с високо напрежение и допълнително елиминиране на неприятностите на предпазителите от често изгаряне, което може да се случи особено когато номинал на предпазителите е много близо до спецификациите на работния ток на веригата.

Чрез присъединяване на правилно номиниран ценеров диод през товара, може да се използва предпазител, който е подходящо номинален за справяне с предвидения ток на натоварване за продължителни периоди. В тази ситуация, да предположим, че входното напрежение се увеличава до степен, която надвишава напрежението на пробив на ценерови — ще принуди ценеровия диод да проведе. Това ще доведе до внезапно увеличаване на тока, който изгаря предпазителя почти мигновено.

Предимството на тази схема е, че предпазва предпазителя да не духа често и непредсказуемо поради неговата близка стойност на топене към тока на товара. Вместо това предпазителят изгаря само когато напрежението и токът наистина се повишат над определено ниво на опасност.

Верига за защита от понижено напрежение, използваща Zener Diode

Релето и подходящо избраният ценерови диод са достатъчни, за да създадат точна верига за защита от ниско напрежение или под напрежение за всяко желано приложение. Схемата на веригата е представена по-долу:

Операцията всъщност е много проста, захранването Vin, което се получава от трансформаторна мостова мрежа, варира пропорционално в зависимост от входящите вариации на променлив ток. Това предполага, че ако предположим, че 220 V съответства на 12 V от трансформатора, тогава 180 V трябва да съответства на 9,81 V и т.н. Следователно, ако 180 V се приема като праг за изключване на ниско напрежение, тогава избирането на ценеровият диод като 10 V устройство ще прекъсне работата на релето, когато входният променлив ток падне под 180 V.

Предишен: Изчисляване на транзистора като превключвател Напред: Оптична схема — Предавател и приемник

— Определение, VI характеристики и пробой стабилитрона

А нормальный п-п переходной диод пропускает электрический ток только в прямом направлении. предвзятое состояние. Когда прямое смещенное напряжение подается на диод p-n перехода, он позволяет большое количество электрического ток и блокирует только небольшое количество электрического тока. Следовательно, нападающий смещенный диод на p-n переходе предлагает лишь небольшой сопротивление электрическому току.

Когда обратное смещенное напряжение подается на диод p-n перехода, он блокирует большое количество электрического тока и позволяет только небольшое количество электрического тока. Следовательно, обратное смещенный диод на p-n переходе обеспечивает большое сопротивление электрический ток.

Если Напряжение обратного смещения, приложенное к диоду с p-n переходом, равно сильно увеличивается, происходит внезапное повышение тока.На это точка, небольшое повышение напряжения быстро увеличивает электрический ток. Этот внезапное повышение электрического тока вызывает пробой перехода называется стабилитрон или лавинный пробой. Напряжение, при котором Пробой стабилитрона называется напряжением стабилитрона, и внезапное увеличение тока называется током стабилитрона.

А нормальный диод p-n перехода не работает при пробое области, потому что избыточный ток необратимо повреждает диод.Обычные диоды с p-n переходом не предназначены для работают в области обратного пробоя. Следовательно, нормальный p-n переходной диод не работает в области обратного пробоя.

Что такое стабилитрон?

А стабилитрон — это особый тип устройства, предназначенный для работы в области пробоя стабилитрона. Стабилитроны работают как обычно Диоды с p-n переходом в прямом смещении.Когда на стабилитрон подается напряжение прямого смещения. допускает большое количество электрического тока и блоков только небольшое количество электрического тока.

Стабилитрон сильно перегружен легированный, чем обычный диод с p-n переходом. Следовательно, у него очень тонкое истощение область. Следовательно, стабилитроны позволяют увеличить электрическую мощность. ток, чем нормальные диоды с p-n переходом.

позволяет электрический ток в прямом направлении, как обычный диод но также пропускает электрический ток в обратном направлении, если приложенное обратное напряжение больше стабилитрона Напряжение. Стабилитрон всегда подключен в обратном направлении направление, потому что он специально разработан для работы в обратное направление.

стабилитрон определение

А Стабилитрон — это полупроводниковый прибор с p-n переходом, разработанный работать в области обратного пробоя.Поломка напряжение стабилитрона тщательно настраивается путем управления уровень легирования при производстве.

название стабилитрон был назван в честь американского физика Кларенс Мелвин Зенер, открывший эффект Зенера. Зинер диоды являются основными строительными блоками электронных схем. Они широко используются во всех видах электронного оборудования.Стабилитроны в основном используются для защиты электронных схем. от перенапряжения.

Обрыв в стабилитрон

Там Есть два типа областей обратного пробоя в стабилитроне: лавинный пробой и пробой стабилитрона.

Лавина поломка

лавина пробой происходит как в нормальных диодах, так и в стабилитронах при высокое обратное напряжение.Когда приложено высокое обратное напряжение к диоду p-n перехода, свободный электроны (неосновные носители) получают большое количество энергии и разогнался до больших скоростей.

свободные электроны, движущиеся с высокой скоростью, будут сталкиваться с атомами и выбить больше электронов. Эти электроны снова ускоряется и сталкивается с другими атомами.Из-за этого непрерывное столкновение с атомами, большое количество свободных электроны генерируются. В результате электрический ток в диод быстро увеличивается. Это внезапное увеличение электрический ток может навсегда разрушить нормальный диод. Однако лавинные диоды нельзя разрушить, потому что они тщательно спроектированы для работы в лавинных условиях область.Лавинный пробой происходит в стабилитронах с напряжение стабилитрона (В _z ) более 6 В.

Зенера поломка

Пробой стабилитрона происходит в сильно легированных диодах с p-n переходом из-за их узкой области истощения. При обратном смещенное напряжение, приложенное к диоду, увеличивается, узкая область истощения генерирует сильное электрическое поле.

Когда обратное смещенное напряжение, приложенное к диоду, достигает близко к напряжению Зенера, электрическое поле в область истощения достаточно сильна, чтобы вытягивать электроны из их валентная группа. Валентные электроны, которые получают достаточная энергия от сильного электрического поля область истощения нарушит связь с родительским атомом.Балдахин электроны, которые разрывают связь с родительским атомом, будут становятся свободными электронами. Эти свободные электроны несут электрический ток. ток из одного места в другое. При пробое стабилитрона области, небольшое увеличение напряжения будет быстро увеличиваться электрический ток.

• стабилитрон пробой происходит при низком обратном напряжении, тогда как лавинный пробой происходит при высоком обратном напряжении.
• стабилитрон в стабилитронах происходит пробой, потому что у них очень тонкая область истощения.
• Разбивка область — нормальная рабочая область для стабилитрона.
• стабилитрон пробой происходит в стабилитронах при напряжении стабилитрона (В _z ) менее 6В.

Символ стабилитрон

Символ стабилитрона показан на рисунке ниже.Стабилитрон состоит из двух выводов: катода и анода.

В стабилитрон, электрический ток течет от обоих анодов к катод и катод к аноду.

символ стабилитрона аналогичен нормальному p-n переходу диодный, но с загнутыми краями на вертикальной полосе.

VI характеристики стабилитрона

VI характеристики стабилитрона показаны ниже. фигура.При подаче напряжения прямого смещения на стабилитрон диод, работает как обычный диод. Однако при обратном на стабилитрон подается смещенное напряжение, он работает в по-разному.

Когда Обратно смещенное напряжение подается на стабилитрон, он допускает только небольшое количество тока утечки до тех пор, пока напряжение меньше напряжения стабилитрона.При обратном смещении напряжение, приложенное к стабилитрону, достигает напряжения стабилитрона, он начинает пропускать большое количество электрического тока. На это точка, небольшое увеличение обратного напряжения быстро увеличивает электрический ток. Из-за этого внезапного подъема в электрическом токе происходит пробой, называемый стабилитроном авария. Однако стабилитрон демонстрирует управляемый поломка, приводящая к повреждению устройства.

Напряжение пробоя стабилитрона зависит от количество примененного допинга. Если диод сильно легирован, Пробой стабилитрона происходит при малых обратных напряжениях. С другой стороны, если диод слегка легирован, пробой стабилитрона возникает при высоких обратных напряжениях. Доступны стабилитроны с напряжениями стабилитрона в диапазоне 1.От 8 В до 400 В.

Преимущества стабилитрона

• Мощность рассеивающая способность очень высокая
• Высокая точность
• Малый размер
• Низкая стоимость

Приложения стабилитрона

• Обычно используется как источник опорного напряжения
Стабилитроны
• используются в стабилизаторах напряжения или шунтах. регуляторы.
• Стабилитроны используются в коммутационных операциях
Стабилитроны
• используются в схемах отсечки и зажима.
• Стабилитроны используются в различных схемах защиты

Типы диодов

различные типы диодов следующие:

1. стабилитрон диод
2. Лавинный диод
3. Фотодиод
4. Свет Излучающий диод
5. Лазер диод
6. Туннель диод
7. Шоттки диод
8. Варактор диод
9. П-Н переходной диод

Глоссарий терминов по электронным стабилитронам

Словарь терминов по электротехнике
«A» «B» «C», «D», «E», «F», «ГРАММ», «ЧАС», «Я», «J», «К», «L», «М»,
«Н», «О», «П», «Q», «Р», «S», «Т», «U», «V», «W», «ИКС», «Y», «Z»

Стабилитрон : предназначен для проведения в обратном направлении [смещения]: с точным напряжением пробоя [Vz].Также обратитесь к списку производителей стабилитронов, который включает обозначения типов диодов. И правительство, и военные называют стабилитроны диодом-стабилизатором напряжения. Таким образом, термин «стабилитрон» может не встречаться во многих документах или спецификациях, которые фактически относятся к этим типам диодов. Стабилитроны
доступны как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий.

Пробой стабилитрона: Обратное напряжение пробоя стабилитрона. Это напряжение, указанное в техническом паспорте как напряжение стабилитрона, и нормальная область, в которой работает диод.

Эффект стабилитрона: Эффект обратного пробоя в диодах, в которых пробой происходит при обратных напряжениях ниже 5 вольт. Наличие поля высокой энергии на стыке полупроводника вызывает пробой. См. Кривую ниже.

Стабилитрон: Стабилитрон, используемый для ограничения напряжения на определенном уровне для защиты другого устройства, а не в качестве источника опорного напряжения.В некоторых случаях диод также используется последовательно с стабилитроном. Этот термин относится к способу использования стабилитрона в цепи, а не к какой-либо характеристике диода.

Импеданс стабилитрона: Импеданс стабилитрона при пробивном напряжении. В таблице данных может быть указано Vz или просто «Z» для импеданса.

Ток стабилитрона: Обратный ток, протекающий через стабилитрон при напряжении пробоя. Ток стабилитрона обозначен как Iz в техническом описании.

Напряжение стабилитрона: Напряжение пробоя стабилитрона. Аббревиатура Vz используется в технических данных для обозначения напряжения стабилитрона. Диоды обычно сортируются по напряжению пробоя [Vz], а затем по току пробоя [Iz].

Диод — это устройство с двумя выводами, использующее PN переход [Производители диодов]. Диоды могут быть изготовлены из кремния, германия, селена или арсенида галлия. Большинство диодов будут быть изготовленным из кремния. Обычно прямое падение напряжения 0.7 вольт будет наблюдается с кремниевыми диодами, и прямое падение напряжения 0,3 вольт будет замечено с германиевыми диодами.
Диоды в основном используются в качестве переключающих устройств. В то время как стабилитрон используются в качестве опорного напряжения.

Техническое примечание: Конечно, стабилитрон будет показан на схеме с символом стабилитрона. Однако двух- или трехконтактный прецизионный источник опорного напряжения также может быть изображен с тем же символом стабилитрона и, следовательно, вовсе не может быть стабилитроном.В качестве примера обратитесь к определению опорного напряжения, а также к рисунку, показанному для символа, и рисунку, который изображает реальную схему [вообще не физический диод].

Примечание производителя: Хотя это не имеет значения для деталей с осевыми выводами, некоторые корпуса диодов могут поставляться с двумя разными полярностями. То есть, у диода болтового типа [DO-4 Package] анод может быть соединен со стороной болта устройства с одним номером детали, но катод соединен с частью болта, используя немного другой номер детали.Незначительное изменение номера детали может быть таким же небольшим, как добавление буквы «R» для обозначения обратного соединения.

— обзор

Пример 3.4

Желательно поддерживать сопротивление нагрузки R _L при постоянном напряжении 100 В, поскольку входное напряжение изменяется от 120 до 110 В. Если стабилизатор напряжения типа, показанного на рис. 3.10a, найдите наилучшее значение R _s для достижения этой цели, учитывая, что R _L = 10 кОм.

Во-первых, мы выбираем стабилитрон с напряжением В _z = 100 В. Во-вторых, мы должны определить максимальный ток через стабилитрон при нормальной работе и убедиться, что он не превышает максимально допустимый ток стабилитрона. Затем определяем R _s .

Для начала предположим, что входное напряжение зафиксировано на уровне В _мин. = 110 В; тогда падение напряжения 10 В на последовательном сопротивлении R _s оставит R _L с падением напряжения 100 В — желаемое состояние.Чтобы это произошло, ток 10 мА должен протекать через R _L и R _с , что определило бы последовательное сопротивление как R _с = 10 В / 10 мА = 1 кОм. . Если бы напряжение оставалось на уровне 110 В, стабилитрон не понадобился бы, так как стабилитрон не протекал бы, даже если бы стабилитрон присутствовал. Однако входное напряжение изменяется, как показано на рис. 3.10b. Переключение с 110 В на 120 В обычно происходит не быстро, но может происходить за секунды, минуты или даже часы.

При повышении входного напряжения до 120 В ток через R _s будет увеличиваться пропорционально. Чтобы поддерживать R _L при 100 В, ток через R _L должен оставаться на уровне 10 мА, а любой избыточный ток должен проходить через стабилитрон. Когда входное напряжение составляет В _макс = 120 В, 20 В падает на R _с и 20 мА проходит через R _с (от 10 мА до R _L и 10 мА через стабилитрон).Следовательно, как показано на рис. 3.10b, ток стабилитрона изменяется между I _{z , мин.} = 0 и I _{z , макс.} = 10 мА в ответ на изменения входного напряжения, в то время как нагрузка напряжение остается постоянным при 100 В.

Условие I _{z , min} = 0 может использоваться для определения оптимального значения для R _s , т.е.

Rs, оптимальное = Vmin −VzIL

Если мы знаем максимальный ток I _{z , max} , который может выдержать стабилитрон, мы можем указать минимальное значение R _s , которое можно использовать в цепи стабилизатора напряжения на стабилитроне. как

Rs, min = Vmax − VzIz, max + IL

Если предположить, что I _{z , max} = 30 мА, то для R _s = (120 — 100 ) / (30 + 10) = 0,5 кОм = 500 Ом. Преимущество использования меньшего сопротивления для R _s заключается в том, что если входное напряжение упадет ниже 110 В, действие регулятора все еще может иметь место.Недостатком является то, что (i) R _{s , min} рассеивает больше мощности, чем R _{s , opt} , (ii) ток стабилитрона изменяется в пределах I _{z , min} = 10 мА и I _{z , макс.} = 30 мА, тогда как для R _{s , opt} ток Зенера изменяется только от 0 до 10 мА, и (iii) если входное напряжение превышает 120 В, ток стабилитрона превысит максимально допустимый ток I _{z , max} и, скорее всего, повредит диод.

Всегда существует некоторая опасность превышения максимального тока диода либо из-за неожиданного восходящего колебания входного напряжения, либо из-за внезапного отключения нагрузки, в результате чего весь входной ток будет протекать через диод. Последний случай, случай внезапной разомкнутой нагрузки ( R _L = ∞), обычно приводит к выходу из строя стабилитрона, поскольку наиболее вероятно, что I _{z , max} будет превышено.

Стабилитроны | Продукция с высокой надежностью | Semtech

Стабилитрон делает паршивый регулятор

Стабилитрон часто используется для создания опорного напряжения. В учебных пособиях и даже учебных пособиях упоминается создание стабилизатора на основе стабилитрона.Идея состоит в том, что стабилитрон поддерживает известное падение напряжения. Проблема в том, что текущее имеет значение. В этом посте представлен краткий обзор стабилитронов и показано, что произошло, когда я попытался запитать микроконтроллер с помощью «стабилизатора стабилитрона».

Краткий обзор, если вы не знакомы с стабилитронами. Как и обычные диоды, стабилитроны имеют низкое прямое напряжение. Обычно у вас напряжение около 0,7. Однако разные наборы материалов могут иметь разное прямое напряжение.

Также, как и в обычных диодах, существует обратное напряжение пробоя. Если вы посмотрите на здоровенный диод, такой как 1n4001, вы обнаружите, что напряжение пробоя начинается с 50 вольт.

1n4001 Напряжение обратного пробоя

уникальны тем, что их обратное напряжение пробоя относительно низкое. Например, у меня есть такие, которые на 3,3, 5,0, 9,1 и 12 вольт. (Интересные цифры, не правда ли?)

Кривая показывает, что выше прямого напряжения и «ниже» обратного напряжения диод проводит.Я поместил ниже в кавычки, потому что это предполагает отрицательный потенциал. Этот комментарий не означает, что вам нужен источник отрицательного напряжения, просто диод имеет обратное смещение. Также известен как обернулся.

Стабилитрон

Как уже упоминалось, идея стабилитрона заключается в том, что на диоде падает стабильное напряжение при обратном смещении. Более того, с такими значениями, как 3.3 и 5.0, о которых я говорил ранее, это начинает звучать как хороший вариант, не так ли?

BZX79C3V3 от Fairchild (на полу)

Давайте возьмем BZX79C3V3 в качестве примера стабилитрона.Обратите внимание в таблице характеристик, что обратное напряжение составляет 3,3 В при 5,0 мА.

Идея состоит в том, что вы выбираете номинал резистора, возможно, даже прецизионное значение, чтобы создать достаточный ток для обратного смещения стабилитрона на 5,0 мА.

Однако есть проблема с этой базовой схемой. Ток, протекающий через нагрузку, также должен протекать через резистор. В соответствии с законом Ома падение напряжения на резисторе изменяется в зависимости от протекающего тока.

Питание ESP8266 с стабилизатором стабилитрона

Используя приведенную выше схему, я попытался запитать ESP8266 с помощью 5.Питание 0 вольт. Перед построением этой схемы я измерил, что ток, потребляемый ESP8266, составляет 60 мА при питании от источника питания 3,3 В.

При использовании стабилитрона 3,3 В на последовательном резисторе падает 1,7 В. При 60 мА на нагрузке и 5 мА для стабилитрона закон Ома говорит нам, что нам нужен резистор 28 Ом. Ближайшее значение, которое у меня есть, 22 Ом.

Когда я подключил схему, с ESP8266 ничего не произошло. Узел VOUT измерял около 0,9 вольт. Что еще хуже, независимо от того, какое напряжение источника я сделал, узел VOUT оставался на 0.9 вольт.

Догадываясь, я уменьшил сопротивление резистора примерно на 10 Ом.

Когда я измерил мультиметром, то увидел на делителе всего 1,8 вольт. Однако ESP8266 работал. После сброса ESP8266 увидел 2,5 вольта. И в зависимости от того, какой вес был на моей левой или правой ноге, любое промежуточное значение.

Так что, черт возьми, здесь происходит? Ну, во-первых, спасибо, что продолжаете читать, прежде чем переходить к комментариям, чтобы сказать следующее утверждение.Вы не можете рассматривать микроконтроллер, особенно систему на кристалле (SOC), как постоянную нагрузку.

Когда я нажимаю и удерживаю кнопку «СБРОС», узел Vout переходит на хорошие чистые 3,4 вольта. В этот момент большинство активных цепей в микросхеме выключено.

Поскольку ESP8266 был нагрузкой с высоким сопротивлением, почти весь ток в этой цепи протекает через последовательный резистор и ESP8266. Величина тока была ошеломляющей, почти 200 мА. Что ж, ошеломляюще, когда можно было ожидать только около шестидесяти.

Больше проблем с стабилитроном

Все это упражнение было направлено на то, чтобы показать, почему стабилитрон — плохой стабилизатор. Падение напряжения слишком сильно зависит от тока, протекающего через переход. Это означает, что «схема регулятора» зависит от постоянной нагрузки. Любое активное устройство вызовет нестабильность узла VOUT.

Так что же хорошего в этой схеме стабилитрона? Ну это не регулятор. Вместо этого это ссылка.

Например, вы можете использовать аналогичную схему на AREF Arduino.Допустим, вы используете аналоговый датчик, который выдает максимум 3 вольта. Использование опорного стабилитрона может дать АЦП больше разрешения.

Вы можете использовать стабилитрон в качестве эталона для операционного усилителя. Эта схема не слишком отличается от того, как работают линейные регуляторы.

Урок здесь в том, что если вы хотите использовать схему стабилизатора на стабилитроне, вам необходимо пересмотреть свою конструкцию. В некоторых очень редких или сложных случаях это сработает.

Если вы использовали стабилитрон в качестве регулятора, а не для справки, оставьте комментарий ниже.Я хотел бы услышать, как вы это использовали.

, стабилитрон в качестве регулятора напряжения, стабилитрон

Надежно защитите свои схемы с помощью обширного выбора стабилитронов Allied Electronics. Они используются для изменения направления тока, если напряжение достигает заданного уровня, поэтому вы можете положиться на них, чтобы они хорошо работали в широком диапазоне приложений.

Это потому, что мы поставляем наши стабилитроны от ведущих производителей, таких как Vishay, ON Semiconductor и NTE Electronics, которые используют только лучшие процессы и материалы.Наши продукты также бывают разных типов, конфигураций и напряжений, включая обычно используемые стабилитроны 3 В, 5 В, 12 В и 100 В.

Изучите наш выбор с помощью поисковых фильтров в левой части страницы или свяжитесь с нами, если вы хотите узнать больше о нашем ассортименте. Для получения дополнительной информации прокрутите вниз, чтобы узнать о стабилитронах, о том, как они работают, их типах и использовании, или просмотрите наш информационный центр, чтобы найти написанные экспертами руководства по ряду вопросов, связанных с компонентами.

Что такое стабилитроны?

Стабилитроны изменяют направление потока тока в своей цепи, когда напряжение достигает заранее определенного уровня, что делает их двунаправленными по своей природе.

Это возможно благодаря включению в диод сильно легированного p-n перехода. Эта нечистая и очень тонкая область имеет определенное напряжение пробоя, которым можно точно управлять с помощью легирования. Когда это напряжение — напряжение стабилитрона — достигается, диод испытывает обратный пробой, проводя ток и меняя его направление.

Эта возможность означает, что они очень полезны для защиты цепей от перенапряжения или электростатического разряда, особенно потому, что они продолжают работать даже при высоком напряжении, обычном в периоды чрезмерного напряжения.

Для чего используются стабилитроны?

Существует несколько применений схем стабилитрона в электронике.

Они имеют решающее значение при создании устройств опорного напряжения, которые могут обеспечивать постоянное выходное напряжение независимо от изменения температуры или напряжения питания. Стабилитроны также широко используются в качестве регуляторов напряжения, они направляют напряжение на землю, когда ток превышает предварительно установленный уровень стабилитрона. И они используются для создания схем защиты от перенапряжения, которые просто прекращают подачу электричества, когда оно превышает напряжение стабилитрона диода.

Стабилитроны также могут использоваться для коммутации, отвода напряжения от исходной схемы, а также для схем ограничения, которые изменяют форму сигналов.

Какие бывают типы стабилитронов?

Доступны три основных типа стабилитронов:

Стабилизаторы напряжения — стабилитроны — это стабилитроны, специально разработанные для использования в схемах регулирования напряжения.

Кремниевый планарный — Большинство стабилитронов производятся с использованием кремниевого планарного процесса, который используется для изготовления из кремния электрических компонентов.К ним относятся популярные модели, такие как серия стабилитронов BZX от Vishay.

Слабый сигнал — используется в цепях, где токи очень малы или частоты особенно высоки, малосигнальные стабилитроны обычно работают в милли- или микровольтном диапазоне.

Почему для ваших стабилитронов выбирают Allied Electronics?

Стабилитроны обычно используются для защиты других электронных компонентов, поэтому вы должны быть уверены, что ваш будет работать эффективно. Выбирая широкий ассортимент Allied Electronics, вы можете создавать безопасные схемы, зная, что компоненты стабилитронов будут соответствовать вашим ожиданиям.

Мы поставляем компоненты на протяжении десятилетий, и за это время мы наладили тесные партнерские отношения с лидерами в области производства стабилитронов, включая Comchip Technology, производство твердотельных элементов и Siliconix. У нас есть только стабилитроны, произведенные в соответствии с лучшими отраслевыми стандартами, поэтому вы можете быть уверены, что они прошли испытания и отточены в результате экспертных исследований и разработок.

Наши стабилитроны имеют очень широкий диапазон напряжений: от 2,4 В до 200 В; несколько допусков стабилитрона по напряжению; импедансы от 0.От 12 Ом до 1500 Ом; и множество двух- и трехштырьковых типов монтажа, таких как шпилька, поверхностный монтаж и сквозное отверстие. Какую бы схему вы ни проектировали, мы можем помочь.

Наши стабилитроны имеют конкурентоспособные цены и поддерживаются нашими квалифицированными специалистами по послепродажному обслуживанию. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно наших продуктов или вашего заказа, свяжитесь с нами. Чтобы узнать больше о стабилитронах и электрических компонентах в целом, посетите наш экспертный центр.

3.11: Что такое стабилитроны?

Что такое стабилитрон?

Стабилитрон — это особый тип выпрямительного диода, который может выдерживать пробой из-за обратного напряжения пробоя без полного отказа.Здесь мы обсудим концепцию использования диодов для регулирования падения напряжения и то, как стабилитрон работает в режиме обратного смещения для регулирования напряжения в цепи.

Как диоды регулируют падение напряжения

Если мы подключим диод и резистор последовательно к источнику постоянного напряжения так, чтобы диод был смещен в прямом направлении, падение напряжения на диоде останется довольно постоянным в широком диапазоне напряжений источника питания, как показано на рисунке ниже (а).

Ток через смещенный в прямом направлении PN-переход пропорционален e , возведенному в степень прямого падения напряжения.Поскольку это экспоненциальная функция, ток растет довольно быстро при небольшом увеличении падения напряжения.

Другой способ рассмотреть это — сказать, что падение напряжения на диоде с прямым смещением мало изменяется при больших изменениях тока диода. В схеме, показанной на рисунке ниже (а), ток диода ограничен напряжением источника питания, последовательным резистором и падением напряжения на диоде, которое, как мы знаем, не сильно отличается от 0,7 вольт.

Si-опорный сигнал с прямым смещением: (a) одиночный диод, 0.7В, (б) 10-диодов последовательно 7.0В.

Если бы напряжение источника питания было увеличено, падение напряжения резистора увеличилось бы почти на такую ​​же величину, а напряжение диода упало бы совсем немного. И наоборот, уменьшение напряжения источника питания привело бы к почти одинаковому уменьшению падения напряжения на резисторе с небольшим уменьшением падения напряжения на диодах.

Короче говоря, мы могли бы резюмировать это поведение, сказав, что диод регулирует падение напряжения примерно на 0.7 вольт.

Использование регулирования напряжения

Регулировка напряжения — это полезное свойство диодов. Предположим, мы строим какую-то схему, которая не может выдерживать колебаний напряжения источника питания, но должна питаться от химической батареи, напряжение которой изменяется в течение срока ее службы. Мы могли бы сформировать схему, как показано выше, и подключить схему, требующую постоянного напряжения на диоде, где он будет получать неизменное 0,7 вольт.

Это, безусловно, сработает, но для большинства практических схем любого типа требуется напряжение источника питания выше 0.7 вольт для нормальной работы. Один из способов увеличить нашу точку стабилизации напряжения — это подключить несколько диодов последовательно, чтобы их отдельные прямые падения напряжения по 0,7 вольта добавлялись, чтобы получить большее общее.

Например, в нашем примере выше (b), если бы у нас было десять последовательно соединенных диодов, регулируемое напряжение было бы в десять раз 0,7 или 7 вольт.

До тех пор, пока напряжение батареи никогда не опускалось ниже 7 вольт, на десятидиодной «стопке» всегда будет падать около 7 вольт.”

Как стабилитроны регулируют напряжение

Если требуются более высокие регулируемые напряжения, мы могли бы либо использовать больше диодов, включенных последовательно (на мой взгляд, это неэлегантный вариант), либо попробовать принципиально другой подход.

Мы знаем, что прямое напряжение на диоде является довольно постоянной величиной в широком диапазоне условий, но также и обратное напряжение пробоя . Напряжение пробоя обычно намного больше прямого напряжения.

Если бы мы поменяли полярность диода в нашей схеме однодиодного стабилизатора и увеличили напряжение источника питания до точки, где диод «сломался» (то есть он больше не мог выдерживать напряжение обратного смещения, подаваемое на него) диод аналогичным образом регулирует напряжение в этой точке пробоя, не позволяя ему расти дальше.Это показано на рисунке ниже (а).

(a) Кремниевый малосигнальный диод с обратным смещением выходит из строя при напряжении около 100 В. (b) Символ стабилитрона.

К сожалению, когда обычные выпрямительные диоды «выходят из строя», они обычно разрушаются. Однако можно создать диод особого типа, который выдержит пробой без полного отказа. Этот тип диода называется стабилитроном , и его символ показан на рисунке выше (b).

При прямом смещении стабилитроны ведут себя так же, как стандартные выпрямительные диоды: у них прямое падение напряжения, которое соответствует «уравнению диода» и составляет около 0,7 вольт. В режиме обратного смещения они не проводят до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит так называемое напряжение стабилитрона , в этот момент диод может проводить значительный ток, и при этом будет пытаться ограничить падение напряжения на это к той точке напряжения Зенера. Пока мощность, рассеиваемая этим обратным током, не превышает тепловые пределы диода, диод не будет поврежден.По этой причине стабилитроны иногда называют «пробивными диодами».

Схема стабилитрона

производятся с напряжением стабилитрона от нескольких вольт до сотен вольт. Это напряжение стабилитрона незначительно изменяется с температурой, и, как и обычные значения резисторов из углеродного состава, может иметь погрешность от 5 до 10 процентов по сравнению со спецификациями производителя. Однако эта стабильность и точность обычно достаточно хороши для использования стабилитрона в качестве устройства регулятора напряжения в общей цепи питания, показанной на рисунке ниже.

Схема стабилитрона, напряжение стабилитрона = 12,6 В

Обратите внимание на ориентацию стабилитрона в приведенной выше схеме: диод имеет обратное смещение , и это сделано намеренно. Если бы мы сориентировали диод «нормальным» образом, чтобы он был смещен в прямом направлении, он бы упал всего на 0,7 вольт, как обычный выпрямительный диод. Если мы хотим использовать свойства обратного пробоя этого диода, мы должны использовать его в режиме обратного смещения.Пока напряжение источника питания остается выше напряжения стабилитрона (в данном примере 12,6 вольт), падение напряжения на стабилитроне будет оставаться на уровне примерно 12,6 вольт.

Как и любой полупроводниковый прибор, стабилитрон чувствителен к температуре. Чрезмерная температура разрушит стабилитрон, и, поскольку он снижает напряжение и проводит ток, он производит собственное тепло в соответствии с законом Джоуля (P = IE). Следовательно, нужно быть осторожным при проектировании схемы регулятора таким образом, чтобы не превышалась допустимая мощность рассеиваемой мощности диода.Достаточно интересно, что когда стабилитроны выходят из строя из-за чрезмерного рассеивания мощности, они обычно выходят из строя , закорачивая, , а не открываясь. Диод, вышедший из строя таким образом, легко обнаруживается: он падает почти до нуля при смещении в любую сторону, как кусок проволоки.

Давайте рассмотрим схему стабилизации стабилитрона математически, определив все напряжения, токи и рассеиваемую мощность. Взяв ту же форму схемы, показанную ранее, мы выполним вычисления, предполагая, что напряжение Зенера равно 12.6 вольт, напряжение источника питания 45 вольт и номинальное сопротивление последовательного резистора 1000 Ом (мы будем считать, что напряжение стабилитрона равно , ровно 12,6 вольт, чтобы не квалифицировать все цифры как «приблизительные» на рисунке ниже. (а)

Если напряжение стабилитрона составляет 12,6 вольт, а напряжение источника питания составляет 45 вольт, на резисторе будет падать 32,4 вольт (45 — 12,6 вольт = 32,4 вольт). Падение 32,4 В на 1000 Ом дает 32,4 мА тока в цепи.(Рисунок ниже (b))

(a) Стабилитрон напряжения с резистором 1000 Ом. (б) Расчет падений напряжения и тока.

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

Подойдет стабилитрон с номинальной мощностью 0,5 Вт, а также резистор с мощностью рассеяния 1,5 или 2 Вт.

Если чрезмерное рассеивание мощности вредно, то почему бы не спроектировать схему с наименьшим возможным рассеиванием? Почему бы просто не рассчитать резистор на очень высокое значение сопротивления, тем самым резко ограничив ток и сохранив очень низкие показатели рассеиваемой мощности? Возьмем, например, эту схему с резистором 100 кОм вместо резистора 1 кОм.Обратите внимание, что как напряжение источника питания, так и напряжение стабилитрона диода на рисунке ниже идентичны последнему примеру:

стабилитрон с резистором 100 кОм.

При только 1/100 тока, который был у нас раньше (324 мкА вместо 32,4 мА), оба значения рассеиваемой мощности должны быть в 100 раз меньше:

Кажется идеальным, не правда ли? Меньшая рассеиваемая мощность означает более низкие рабочие температуры как диода, так и резистора, а также меньшие потери энергии в системе, верно? Более высокое значение сопротивления действительно снижает уровень рассеиваемой мощности в цепи, но, к сожалению, это создает другую проблему.Помните, что цель схемы регулятора — обеспечить стабильное напряжение для другой схемы . Другими словами, мы в конечном итоге собираемся запитать что-то с напряжением 12,6 вольт, и это что-то будет иметь собственное потребление тока. Рассмотрим нашу первую схему стабилизатора, на этот раз с нагрузкой 500 Ом, подключенной параллельно стабилитрону, как показано на рисунке ниже.

Стабилизатор стабилитрона с последовательным резистором 1000 Ом и нагрузкой 500 Ом.

Если на нагрузке 500 Ом поддерживается 12,6 В, нагрузка будет составлять 25.2 мА тока. Чтобы «падающий» резистор 1 кОм упал на 32,4 В (уменьшив напряжение источника питания с 45 В до 12,6 на стабилитроне), он все равно должен проводить ток 32,4 мА. Это оставляет 7,2 мА тока через стабилитрон.

Теперь рассмотрим нашу схему «энергосберегающего» регулятора с понижающим резистором 100 кОм, обеспечивающую питание той же нагрузки 500 Ом. Что он должен делать, так это поддерживать 12,6 вольт на нагрузке, как и в последней цепи. Однако, как мы увидим, не может выполнить эту задачу.(Рисунок ниже)

Нерегуляторный стабилитрон с последовательным резистором 100 кОм и нагрузкой 500 Ом.

При большем значении понижающего резистора на месте будет только около 224 мВ напряжения на нагрузке 500 Ом, что намного меньше ожидаемого значения 12,6 вольт! Почему это? Если бы у нас действительно было 12,6 В на нагрузке, она потребляла бы тока 25,2 мА, как и раньше. Этот ток нагрузки должен был пройти через последовательный понижающий резистор, как это было раньше, но с новым (гораздо большим!) Понижающим резистором на месте напряжение на этом резисторе упало на 25.2 мА тока, проходящего через него, составят 2520 вольт! Поскольку очевидно, что аккумулятор не имеет такого большого напряжения, этого не может произойти.

Ситуацию легче понять, если мы временно удалим стабилитрон из схемы и проанализируем поведение только двух резисторов на рисунке ниже.

Нерегулятор со снятым стабилитроном.

Понижающий 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 В и общем сопротивлении 100,5 кОм закон Ома (I = E / R) говорит нам, что ток будет 447,76 мкА. Рассчитав падение напряжения на обоих резисторах (E = IR), мы получаем 44,776 В и 224 мВ соответственно. Если бы мы переустановили стабилитрон в этот момент, он также «увидел бы» 224 мВ на нем, параллельно сопротивлению нагрузки. Это намного ниже напряжения пробоя стабилитрона диода, поэтому он не «пробивается» и не проводит ток. Если уж на то пошло, при таком низком напряжении диод не будет проводить, даже если он будет смещен в прямом направлении! Таким образом, диод перестает регулировать напряжение.Чтобы «активировать» его, необходимо упасть минимум 12,6 вольт.

Аналитическая методика удаления стабилитрона из схемы и проверки наличия достаточного напряжения, чтобы заставить его проводить, является правильной. Тот факт, что стабилитрон включен в цепь, не гарантирует, что на нем всегда будет падать полное напряжение стабилитрона! Помните, что стабилитроны работают по принципу , ограничивая напряжение до некоторого максимального уровня; они не могут заменить из-за отсутствия напряжения.

Таким образом, любая схема стабилизации на стабилитронах будет работать до тех пор, пока сопротивление нагрузки равно некоторому минимальному значению или превышает его. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, он будет потреблять слишком большой ток, слишком большое падение напряжения на последовательном понижающем резисторе, оставляя недостаточное напряжение на стабилитроне, чтобы заставить его проводить. Когда стабилитрон перестает проводить ток, он больше не может регулировать напряжение, и напряжение нагрузки упадет ниже точки регулирования.

Однако наша схема регулятора с понижающим резистором 100 кОм должна быть подходящей для некоторого значения сопротивления нагрузки.Чтобы найти это приемлемое значение сопротивления нагрузки, мы можем использовать таблицу для расчета сопротивления в последовательной цепи с двумя резисторами (без диода), вставив известные значения общего напряжения и сопротивления падающего резистора и рассчитав ожидаемое напряжение нагрузки 12,6 В. :

При общем напряжении 45 В и нагрузке 12,6 В у нас должно быть 32,4 В на R _{, падение} :

При 32,4 В на падающем резисторе и сопротивлении 100 кОм ток через него будет 324 мкА:

Поскольку цепь является последовательной, ток во всех компонентах в любой момент времени одинаков: