Применение стабилитронов: Стабилитрон. Особенности практического применения. — Радиомастер инфо

Стабилитрон. Особенности практического применения. — Радиомастер инфо

Рассказано о назначении и применении стабилитронов, как проверить их исправность и основные параметры, чем и как можно заменить.

Сердцем практически любого стабилизатора напряжения является стабилитрон. Его основная функция поддерживать постоянное напряжение на выходе при изменении напряжения на входе. Информации на эту тему очень много. Я постараюсь ее систематизировать и подать максимально коротко, только то, что нужно для практики.

На схемах обозначаются так:

Выглядят, в основном, вот так:

Стабилитрон — специально изготовленный диод с особой воль-амперной характеристикой. Показать ее и пояснить нужно обязательно, для понимания принципа работы. Вот как она выглядит для обычного стабилитрона, например, Д814:

Когда на анод подают плюс, а на катод минус, то стабилитрон ведет себя как обычный диод. На рисунке прямая ветвь.

При возрастании напряжения ток растет. Когда плюс подают на катод, а минус на анод, т.е. включают в обратном направлении, то характеристика стабилитрона, зависимость тока через него от приложенного напряжения, тоже кардинально меняется. Это хорошо видно по форме обратной ветви характеристики. Когда напряжение на стабилитроне достигает напряжения пробоя, cтабилитрон пробивается, но не перегорает, так как ток через него ограничен резистором. Этот резистор называется балластным.  Если не будет этого резистора, или его номинал подобран не правильно, то стабилитрон выйдет из строя. Величина сопротивления этого резистора подбирается таким образом, чтобы в диапазоне изменения входных напряжений ток через стабилитрон не выходил за допустимые для данного стабилитрона пределы Iст min Iст max. При этом напряжение на стабилитроне остается постоянным и равно напряжению стабилизации. Его величина для каждого типа стабилитрона своя. У двуханодных стабилитронов прямая ветвь такая же как и обратная только расположена справа вверху. В схемах двуханодный стабилитрон можно включать независимо от полярности входного напряжения. Это удобно для ограничения переменного напряжения по амплитуде.

Типовая схема включения стабилитрона на конкретном примере:

Параметры стабилитрона КС182 указаны в справочнике:

Напряжение стабилизации стабилитрона 8,2В. При этом ток стабилизации может изменяться от 3мА до 17мА.

Как правило, в расчетах рекомендуют брать минимальное напряжение на входе в 1,5 раза выше напряжения стабилизации. Получаем 12,3 В. Максимальное примем исходя из допустимого разброса напряжения сети 20%. Получаем 14,73 В. Номинал резистора по закону Ома можно посчитать вручную, но в интернете много онлайн калькуляторов для решения таких задач, например, вот этот:

При таких заданных параметрах получим ток в нагрузке от 0 до 12 мА, что соответствует максимальной мощности 0,1 Вт.

Сопротивление балластного резистора 340 Ом, его мощность 0,125 Вт.

Мощность стабилитрона 0,156 Вт.

Мощность, рассеиваемая на резисторе и стабилитроне, составляет в сумме 0,28 Вт. При этом мощность в нагрузке 0,1 Вт. КПД получается 36%. При больших мощностях это не рационально.

Теперь основные моменты из практики.

1. Как проверить исправность стабилитрона? Обычный стабилитрон проверяется как диод, т.е. прозванивается мультиметром и должен обладать односторонне проводимостью. Другое дело, стабилитрон двухстронний (или двуханодный) или стабилитрон с защитным диодом. Их прозвонить как диод не удастся. Они показывают обрыв в обе стороны. Проверяются только по методике, указанной в следующем пункте.
2. Проверка напряжения стабилизации. Перед проверкой нужно определиться с мощностью стабилитрона. Это можно сделать по внешнему виду. Если стабилитрон малых размеров и выводы тонкие, то это малая мощность с током стабилизации от 3 до 20 мА. Если корпус чуть больше и выводы толще, то это средняя мощность и ток стабилизации до 90 мА. Ну а мощный стабилитрон имеет большие размеры и возможность установки на радиатор.
   У него ток стабилизации до ампера и выше.

Есть еще одна особенность. Чем выше напряжение стабилизации стабилитрона, тем меньше ток стабилизации, так как определяющей в этом случае является рассеиваемая стабилитроном мощность. Так что для стабилитронов малой и средней мощности при проверке достаточно тока 10 мА, для большой мощности 20-30мА. Поэтому для большинства проверок стабилитронов с напряжением стабилизации до 30В  берем резистор 1-2 кОм и через него подключаем катод стабилитрона к плюсу регулируемого блока питания, анод соответственно к минусу.

Параллельно стабилитрону подключаем вольтметр. От нуля плавно повышаем напряжение и следим за показаниями вольтметра. Как только они перестали расти при увеличении напряжения блока питания снимаем показания вольтметра. Если напряжение перестало расти при значениях около 1В, значит перепутан анод и катод стабилитрона. Нужно их поменять местами и повторить процедуру. Значение напряжения, при котором прекратились увеличиваться показания вольтметра, и есть напряжение стабилизации. У двуханодных оно будет одинаковым при смене полярности подключения. У стабилитрона с диодом напряжение стабилизации при неправильном включении будет достаточно высоким, на практике выше напряжения блока питания. Теоретически оно будет равно обратному напряжению диода. Можно применять для проверки и нерегулируемый блок питания напряжением выше предполагаемого напряжения стабилизации стабилитрона. При подключении, как на схеме, измеренное напряжение на стабилитроне будет равно напряжению стабилизации стабилитрона. Если показания вольтметра равны напряжению блока питания, значит стабилитрон включен наоборот или имеет напряжение стабилизации выше напряжения блока питания.

3. В некоторых случаях очень важным параметром является температурный коэффициент напряжения стабилизации. Например, в автомобильном реле-регуляторе, которое управляет величиной напряжения в бортсети автомобиля. Если оно будет сильно изменяться в зависимости от температуры в моторном отсек, то выйдет из строя электрооборудование автомобиля. Следующий наглядный пример. В телевизорах и радиоприемниках в блоке формирования напряжения настройки на частоту принимаемого сигнала также недопустима зависимость напряжения от температуры, иначе сигнал будет плавать и пропадать. Именно поэтому в реле-регуляторах применяют стабилитроны типа Д818Е, а в блоках настройки телевизоров КС531. У первых температурный коэффициент составляет +0,001 %/град, у вторых ±0,005%/град. В то время, как у других, например, КС182 о которых упоминалось в начале статьи, температурный коэффициент составляет около 0,1 %/град. Это почти в 100 раз хуже. как правило, стабилитроны с хорошим температурным коэффициентом содержат внутренний диод, катод которого соединен с катодом стабилитрона. Температурный коэффициент этого диода имеет знак противоположный температурному коэффициенту самого стабилитрона. Таким образом достигается высокая температурная стабильность напряжения стабилизации.

Пока проверяемый стабилитрон подключен для проверки напряжения стабилизации по схеме п. 2 этой статьи, можно его выводы подогреть паяльником, немного, градусов до 60-70 и понаблюдать за изменением напряжения на вольтметре. Разница между термостабильным стабилитроном и обычным будет очень заметна.

4. То, что основное назначение стабилитрона поддерживать постоянное напряжение на нагрузке при изменении входного напряжения и тока нагрузки уже понятно. Но тут есть особенность. Для эффективного выполнения этих задач, мощность нагрузки реально не должна превышать 30% от мощности, рассеиваемой на балластном резисторе и стабилитроне. Об этом уже было сказано в начале статьи. Для увеличения КПД и тока в нагрузке применяют транзисторы. Наиболее простая схема:

Если ток стабилитрона 10мА, а коэффициент усиления транзистора по току 100 раз, то ток в нагрузке будет 10х100=1000мА. Установив параллельно стабилитрону переменный резистор можно напряжение стабилизации в нагрузке изменять от нуля почти до максимального значения напряжения стабилизации стабилитрона.

5. Чем можно заменить стабилитрон или изменить напряжение стабилизации?

Обычный кремниевый диод включенный в прямом направлении может выполнять функции стабилитрона напряжением около 0,7 В. Для увеличения напряжения диоды можно включать последовательно с такими же диодами или стабилитроном, напряжение которого нужно немного увеличить. Германиевый диод, при прямом включении, стабилизирует напряжение около 0,5 В, светодиод, в зависимости от типа 2…3,2 В.

Примеры показаны ниже на фото:

Кремниевые транзисторы в диодном включении также могут выполнять функции стабилитрона напряжением 5…6 В. Причем можно использовать последовательное подключение транзистора с диодами, нескольких транзисторов, как показано ниже:

Если есть маломощный стабилитрон на нужное напряжение, а нужен более мощный, то можно использовать такую аналогию ( где VD1 маломощный стабилитрон):

R2 – балластный резистор. Напряжение стабилизации схемы равно напряжению стабилизации стабилитрона плюс напряжение б-э транзистора (0,7В у кремниевых и 0,5В у германиевых).

Максимальный ток стабилизации схемы равен току стабилитрона, умноженному на коэффициент усиления транзистора по току (h₂₁). Используя такие схемы нельзя допускать превышения значений параметров применяемых элементов.

Если нужны высоковольтные стабилитроны на напряжения 120…180В (КС620А, КС630А, КС650А, КС680А), то можно использовать такие схемы:

Как источник стабильного тока используют германиевые диоды Д220, Д220А, Д219А которые имеют низкое дифференциальное сопротивление при обратном включении и обратном токе 0,1…10 мА. Понятно, что напряжение применяемого транзистора должно быть выше 180 В.

Материал статьи продублирован на видео:

 

Стабилитроны и их применение. Стабилизаторы напряжения.

Подробности

Категория: Электротехника и электроника

Стабилитрон это тоже диод, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, т. е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.

Внешний вид одной из конструкций наиболее распространенных среди радиолюбителей стабилитронов и его графическое обозначение показаны на (рис. 1). По устройству и принципу работы кремниевые стабилитроны широкого применения аналогичны плоскостным выпрямительным диодам. Но работает стабилитрон не на прямом участке вольт — амперной характеристики, как выпрямительные или высокочастотные диоды, а на обратной ветви вольт — амперной характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах. Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7… 0,8 В

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

  

Стабилизаторы — это устройства для автоматического поддержания постоянства значения электрического напряжения на входах приёмников электрической энергии (стабилизатор напряжения) или силы тока в их цепях (стабилизатор тока) независимо от колебаний напряжения в питающей сети и величины нагрузки.

Стабилизатор обеспечивает нагрузку стабилизированным напряжением только в том случае, если сетевое напряжения находится в определённых пределах. Если сетевое напряжение выйдет за эти пределы (значительные превышения напряжения, равно как его кратковременные глубокие провалы или полное отсутствие), стабилизатор отключит питаемые электроприборы и они обесточатся.                     

Стабилизаторы бывают одно- и трёхфазные с мощностями от 100 ВА до 250 кВА и выше.

 

 

Смотрите также:

 

 

 

Стабилитрон — Справочник химика 21

    Лучшая стабилизация возможна при включении стабилитронов (табл. А.2.2) или регулирующих электронных схем. Эффективность таких стабилизаторов характеризуют коэффициентом стабилизации [c.441]

    Потенциостат состоит из источника опорного напряжения на стабилитроне VD1, дифференциального усилителя на операционном усилителе DA1 и усилителя мощности на транзисторах VT2 и VT3. Рабочий ток стабилитрона задавался источником тока на полевом транзисторе VT2 и резисторе R3. С движков многооборотных потенциометров R1 и R5 типа СП5-1В задаваемая при проведении экспериментов величина потенциала через переключатель S1 поступала на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1. На инвертирующий его вход подавался сигнал с электрода сравнения. Усилитель мощности собран на установленной на радиаторы комплементарной паре составных транзисторов VT2 и VT3. Для устранения самовозбуждения включен конденсатор С1. Потенциал контролировался с помощью цифровых вольтметров типа В7-27 и В7-28, [c.107]

    На рис. 7 приведена схема катодной защиты заземленного резервуара с применением стабилитрона 3 [181. [c.37]

    Лекция 2. Полупроводниковый стабилитрон и его применение в параметрических стабилизаторах. Транзистор, устройство и принцип действия. [c.255]

    Гальваническая развязка осуществляется по цепям питания — сетевым трансформатором, удовлетворяющим требованиям ГОСТ 22782.5-78. Ограничение напряжения и тока цепей питания преобразователя осуществляется применением полупроводниковых стабилизаторов тока. По цепям сигнализации — барьером искрозащиты, состоящим из резистора и стабилитрона. Перечисленные элементы залиты компаундом. Печатный монтаж электрических цепей влагомера, конструкция, электрический монтаж выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.5-78. [c.63]

    Нами предлагается включать в схему, где установлены полупроводниковые вентили, стабилитрон, настраиваемый на определенное напряжение. Использование такой схемы дает возможность снизить токи катодной защиты в пять и более раз. [c.101]

    При стабилизации переменного тока в принципе используются те же стабилитроны, что и при стабилизации постоянных токов и напряжений. Однако при этом следует учитывать, что в случае газоразрядных стабилитронов и опорных диодов при достижении номинального напряжения верхняя часть полуволны синусоидального напряжения срезается. Выходное напряжение при этом будет трапецеидальным, и его амплитуда при колебаниях входного напряжения остается неизменной. Однако крутизна боковых участков полуволны и вследствие этого действующее значение напряжения изменяются. Это устраняется включением особых компенсационных схем [А.2.9, А.2.10]. Включая их непосредственно после ограничителей, можно вновь получить практически синусоидальное напряжение. [c.442]

    Р — потенциометр г — кремневый стабилитрон Зенера. [c.156]

    На рис. 45 представлена аналогичная схема для стабилизации тока. Ток I вызывает на потенциометре Р некоторое падение напряжения, которое затем сравнивается с напряжением на кремневом стабилитроне Зенера Ъ. [c.156]

    Выбор этого стабилитрона объясняется тем, что он обладает меньшим напряжением стабилизации, чем газовый. На схемах изображены электронные лампы, которые, однако, могут при низких напряжениях с успехом заменяться транзисторами. [c.157]

    А —активным сопротивлением Б — разделительным устройством В — запирающим устройством Г — изолирующими фланцами I — силовой кабель 2 — защитное заземление 3 — сопротивление 4 — анодный заземлитель 5 — силовые вентили 6 —разрядник 7 — стабилитрон 8 — ограничитель напряжения 9 — изолирующий фланец 10 — газопровод 11 —панельный жилой дом 12 — теплопровод (водопровод). [c.21]

    Для одновременной защиты кабелей связи (КС) в шланговых изолирующих покровах от коррозии, ударов молнии и влияния внешних электромагнитных полей предложена схема (рис. 3, Б) с запирающими устройствами при использовании газонаполненного разрядника 6, кремниевых стабилитронов 7 и симметричных ограничителей напряжения 8. [c.22]

    I —контур молниезащиты 2 — резервуар 3 — стабилитрон 4 — трубопровод  [c.37]

    Учитывая, что для групповых резервуаров устанавливаются по несколько стабилитронов (> 4), то в случае пробоя одного из них разрядным током молнии, ОН все равно будет выполнять роль электрического проводника. Вероятность выгорания одновременно всех элементов исключается включением параллельно стабилитрону разрядников. [c.38]

    В [22] описана более совершенная схема защиты таких сооружений с использованием нескольких нелинейных элементов (диодов, стабилитронов). Это устройство позволяет значительно повысить эффективность катодной защиты резервуаров и емкостей, однако для широкого использования их необходимо ввести в действующие стандарты соответствующие поправки. [c.39]

    Для питания камер разработали электронную схему, стабилизация напряжения в которой осуществлялась газовым стабилитроном типа СГ-1П.  [c.39]

    U T — напряжение стабилизации стабилитрона СГ-ЗС, равное 105 в. [c.276]

    В нормальном (штатном) режиме на ПЭ подается напряжение не более 24 В ток — не более 100 мА (реально — до 20 мА) мощность, потенциально возможная в ВОЗ, — не более 2,4 Вт. Если в результате неисправности будет подано, например, 220 В на одну из клемм, образуется цепь (через цепь заземления) высокой мощности. Тогда при нарастании фронта напряжения при напряжении выше 25 В ток через предохранитель Пр возрастет до величины, при которой он перегорит и цепь разомкнется. Считается, что стабилитроны рассчитаны на напряжение порядка 25 В. [c.678]

    Однокаскадная схема на газоразрядном стабилитроне обеспечивает стабильность питающего напряжения в пределах 0,5% при токе нагрузки до 10—15 ма. Двухкаскадная схема обеспечивает стабильность около 0,2%. Недостатком стабилизаторов на газоразрядных стабилитронах является высокое рабочее напряжение (не менее 70 в), что вызывает необходимость гасить излишек напряжения и сильно понижать к. п. д. схемы. Кроме того, в некоторых случаях оказывается недостаточной величина отдаваемого тока, а параллельное включение стабилитронов недопустимо. Поэтому в последнее время для питания измерительных схем чаще применяют стабилизаторы на кремниевых стабилитронах. Они имеют низкое рабочее напряжение (единицы вольт) и очень малые размеры. [c.153]

    Простейшие схемные варианты стабилизаторов напряжения на стабилитронах показаны на рис. 22.30. [c.302]

    На рис. 95 показана измерительная схема, питающаяся от двухкаскадного стабилизатора на кремниевых стабилитронах K l и КСг. Стабилизатор может отдать нагрузке ток до 10 ма, при стабильности в пределах 0,1%, если температура окру- [c.153]

    Л2—электрометрические лампы первого балансного каскада Л3, Л4—электронные лампы выходного балансного каскада Л5—газоразрядный стабилитрон реохорд компенсационной схемы йа—сопротивление коррекции шкалы iia—регулировка нуля (точно) R4—регулировка нуля (грубо)  [c. 158]

    В схеме рис. 97 измерительной компенсационной схемой является цепь, включающая сопротивления Ri и R . Она питается напряжением, стабилизированным газоразрядным стабилитроном Jls. Переменное сопротивление Ri является реохордом, с которого снимается компенсирующее напряжение. Угол поворота реохорда фиксируется по шкале, имеющей градуировку в милливольтах и единицах pH. Сопротивление R2 служит для коррекции диапазона шкалы. В рабочей схеме прибора (см рис. 108) кроме того имеются переменные сопротивления для коррекции шкалы pH по буферным растворам. [c.160]

    Как было ранее описано, стабилитрон обладае-т свойством поддерживать постоянное напряжение горения при изменении тока, протекающего через него, в довольно широких пределах (см. рис. 22.11). Рассмотрим принцип работы стабилизатора (см. рис. 22.30,а). Предположим, что в какой-то момент сопротивление нагрузки, подключенное к данной схеме, уменьшилось, тогда ток нагрузки возрастает на некоторую величину, г ток через стабилитрон уменьшится на ту же величину. Таким образом, суммарный ток, протекающий через сопротивление / , останется неизменным, а следовательно, и выходное напряжение схемы останется неизменным. В высоковольтных схемах применяется последовательное соединение нескольких стабилитронов (см. рис. 22.30,6). [c.302]

    Активное сопротивление кремниевого стабилитрона при напряжении от О до порога ограничения /огр достаточно велико, на порядок превышает анодную нагрузку 1/ 1. Поэтому при изменении напряжения на аноде в пределах О— /огр стабилитроны и Дг не оказывают шунтирующего действия. Как только напряжение сигнала достигает величины /огр, активное сопротивление стабилитронов резко падает до величины / д, равной нескольким десяткам ом. При дальнейшем увеличении сигнала на входе каскада рост напряжения сигнала на аноде резко замедляется. Амплитуда напряжения сигнала на аноде [/ при /вх> определяется следующим приближенным выражением  [c. 161]

    Принципиальная электрическая схема датчика давления (рис. 76) состоит из трех каскадов стабилизированный источник питания, кварцевый генератор, резонансный каскад. Стабилизированный источник питания состоит из силового трансформатора Тр, выпрямительного моста, собранного на четырех диодах ДГЛ и двух стабилитронов СГЗС. Кварцевый генератор собран на двойном триоде 6Н1П по схеме сетка — катод. В схеме использован кварц с частотой собственных колебаний 500 кГц, что позволяет получить высокочастотные синусоидальные колебания высокой стабильности. Это в конечном счете повышает точность всего датчика. [c.133]

    Эквивалентная электрическая емкость первичного преобразователя уменьшена за счет применения узлов VI, V2, состоящих из диодов, стабилитронов, резисторов и дублированных стабилизаторов напряжения типа КР 142 ЕН5Б. Перечисленные элементы также залиты компаундом. Разъем Х6 искробезопасных цепей невзаимозаменяемой модификации. К выходу самописец могут подключаться только приборы, имеющие искробезопасное исполнение. [c.63]

    Управляющий электрод тиристора 8 подключен через конденсатор 10 к выходу мультивибратора, собранного на транаисторах II, 12. Первичная низковольтная обмотка бобины 9 соединена с запальной свечой 13.Контакты 1 подключены в цепь базы транзистора б через со-, противление 15.Питание мультивибратора и триггера осуществляется стабилизированным источником питания, собранным на транзисторе 16 и стабилитроне 17. [c.43]

    Действие всех стабилитронов основано на нелинейности их вольт-амнерных характеристик при определенных условиях работы, иначе говоря, их сопротивление зависит от величины тока или напряжения. Все стабилизаторы напряжения вместе с ограничивающим ток сопротивлением подключают параллельно выходу выпрямителя, а все стабилизаторы тока — последовательно с потребителем (рис. А.2.1). Электронные стабилизирующие схемы отличаются тем преимуществом, что позволяют осуществлять непрерывное регулирование выходных параметров, сочетающееся с повышенной эффективностью. Отдаваемая мощность не ограничивается максимально допустимой мощностью рассеивания стабилитронов (например, опорного диода), вследствие чего эффективность стабилизаторов не зависит от нагрузки. Используя простые стабилитроны, достигают коэффициентов стабилизации Больших коэффициентов стабилизации Аз применении электронных регулирующих стабилизирующих схем. Трудна и часто проблематична стабилизация больших постоянных токов. В этих случаях используют трансдукторы (регулирование посредством различной намагниченности железного сердечника) или тиристоры (регулирование изменением длительности включения вентиля в момент прохождения полуволны). [c.441]

    Мостовая схема дымномера запитывается постоянным током от усилителя потенциометра, а для исключения влияния изменения напряжения на величину выходного сигнала применена стабилизирующая приставка, состоящая из фильтра и стабилитрона СГ-ЗС. [c.276]

    При замыкании контактов прибора (зажимы 15, 16, 17) срабатывает реле Р (Яг), которое посредством контактов ЗР (ЗРч) включает двигатель ДСДР-2-1 с одновременной подачей напряжения на зарядку конденсатора Сг контакто1 11 1Р. Реверсивный электродвигатель, кинематически связанный с плунжером индукционной катушки, останавливается при достижении напряжения на конденсаторе Сг величины, достаточной для зажигания стабилитрона Лг и срабатывания реле Рз, которое контактом /Рз запитывает реле Р4, разрывающее контактом /Р4 цепь (питания электродвигателя. Второй парой контактов 4Р реле Р4 самоблокируется, а контактами 6P замыкает цепь разрядки конденсатора Сг. На этом заканчивается цикл выдачи корректирующего сигнала, величина которого за одно включение с помощью сопро-440 [c.440]

    При замыкании контактов ТК, транзистор У8 закрывается, базовая цепь однопереходиого траизисюра обесточивается, генератор прекращает свою работу, и тиристор отключает нагрузку отцепи переменного тока. Ток, проходящий через замкнутые контакты ТК, при этом определяется наиряжеинеы питания схемы управления и величиной суммы сопротивлений + R3 (около 0.2 мА). Питание схемы управления осуществляется от сети переменного тока через выпрямитель на диоде У6, стабилизатор иа рези сторе Н8, стабилитроне М7 и сглаживающем конденсаторе С/. [c.161]

    На рис. 94 показана измерительная схема мостового типа, польз уЯсь которой, можно получить шкалу с пределами разных знаков, т. е. с нулем в середине шкалы, что часто необходимо. Измерительную схему настраивают так же, как и в предыдущем случае,— при помощи сдвоенного переключателя Я (скачками) и переменного сопротивления Я (плавно). Схема питается от стабилизированного выпрямителя на полупроводниковых диодах, а стабилизация выпрямленного напряжения — газоразрядным стабилитроном Л. [c.153]

    Ех—входной сигнал 2—напряжение в аноде первого каскада Я3—напряжение на сетке второго каскада (первая производная входного сигнала) 4—напряжение в аноде второго каскада 5—напряжение на сетке тиратрона (вторая производная входного сигнала) Лх—двойной триод Л2—тиратрон Л ,. Д4—газоразрядные стабилитроны Сх, С2—конденсаторы дифференцнр> ющих контуров Й1, сопротивления дифференцируюищх контуров Рх—электромагнитное реле Рг. КЗ Сз, В—детали схемы, предотвращающей ложные срабатывания сигнализатора. [c.166]

    Для осуществления автоматического изменения скорости титрования и прекращения титрования, кроме основного электромагнитного реле Рь в схеме прил енены реле Р2 и Рз- В приборе использованы следующие электронные лампы МЕ ПО, EF 37А, двойной триод ЕСС 33, стабилитрон 85А2, бареттер 28. [c.176]

    Общими недостатками стабилизаторов такого типа являются, во-первых, что они могут быть рассчитаны только на фиксированные значения напряжений, определяемые потенциалами зажигания стабилитронов 75, 105 и 150 в, во-вторых, допустимый диапазон изменения тока нагрузки не превышает 30—40 ма. Подробное описание схем и конструкций стабилизаторов дано в книге Элмора и Сендса 1[3]. [c.303]

---

Стабилитроны | Основы электроакустики

К специальным полупроводниковым диодам относятся приборы, в которых используются особые свойства p-n переходов: управляемая полупроводниковая емкость – варикапы; лавинный пробой – стабилитроны; туннельный эффект – туннельные и обращенные диоды; фотоэффект – фотодиоды; фотонная рекомбинация носителей зарядов – светодиоды; многослойные диоды – динисторы; приборы на переходе металл – полупроводник – диоды Шоттки. Кроме того, к диодам относят некоторые типы приборов с тремя выводами, такие как тиристоры. Рассмотрим наиболее часто применяемые диоды – стабилитроны и варикапы.

Стабилитроны – это полупроводниковые диоды, работающие в области лавинного пробоя. При обратном смещении полупроводникового диода возникает электрический лавинный пробой p-n перехода. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение на нем меняется очень незначительно. Для ограничения тока через стабилитрон последовательно с ним включают сопротивление. Если в режиме пробоя мощность, рассеиваемая на нем, не превышает предельно допустимую, то в таком режиме стабилитрон может работать неограниченно долго. На рис.выше показано схемотехническое обозначение стабилитрона, а на рис.ниже приведена его вольтамперная характеристика.

Основными параметрами стабилитронов являются:

• напряжение стабилизации номинальное UСТ;
• напряжение стабилизации минимальное UСТ. мин;
• напряжение стабилизации максимальное UСТ. макс;
• дифференциальное сопротивление RСТ;
• температурный коэффициент напряжения стабилизации αСТ;
• минимальный ток стабилизации IСТ. мин;
• максимальный ток стабилизации IСТ. макс;
• рассеиваемая мощность PРАС.   

   ВАХ стабилитрона  Чаще всего стабилитрон используется для стабилизации постоянного напряжения. Для оценки стабильности схемы используется такой параметр, как дифференциальное сопротивление стабилитрона. Этот параметр измеряется в единицах сопротивления и во многих расчетах играет роль сопротивления. Дифференциальное сопротивление равно отношению изменения приложенного напряжения к соответствующему изменению тока через схему. Стабилизация тем лучше, чем круче идет кривая и соответственно тем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Простейшая схема стабилизатора напряжения (рис.4.15) включает в себя балластный резистор R0, стабилитрон VD и нагрузку RН, напряжение на которой требуется поддерживать постоянным.

Если изменится входное напряжение UВХ, то это приведет к изменению тока через стабилитрон VD, при этом изменяется сопротивление стабилитрона и соответственно изменится падение напряжения на резисторе R0, в результате чего произойдет компенсация изменения UВХ. 

Стабилизатор напряжения.  Для установления и поддержания правильного режима стабилизации сопротивление R0  должно иметь определенное значение, которое обычно рассчитывают для средней точки вертикального участка рабочей ветви ВАХ стабилитрона. Также необходимо учитывать, чтобы при любом возможном изменении входного напряжения ток через стабилитрон находился на вертикальном участке ВАХ. Рассмотрим основные параметры стабилитронов. Напряжение стабилизации может изменяться примерно от 3 до 200В, изменение тока стабилитрона от Iмин до Iмакс составляет десятки и даже сотни миллиампер. Максимальная допустимая мощность, рассеиваемая на стабилитроне – от сотен милливатт до единиц ватт. Дифференциальное сопротивление RДв режиме стабилизации может быть от десятых долей Ома для низковольтных мощных стабилитронов до 200 Ом для стабилитронов на более высокие напряжения. Низковольтные стабилитроны малой мощности имеют сопротивление RД от единиц до десятков Ом. Для получения более высоких стабильных напряжений применяется последовательное соединение стабилитронов, рассчитанных на одинаковые токи (рис.4.16). Вследствие разброса характеристик и параметров у отдельных экземпляров стабилитронов данного типа их параллельное соединение с целью получения больших токов не рекомендуется. Последовательное включение стабилитронов  Для повышения стабильности напряжения может применяться схема каскадного соединения стабилитронов , в которой стабилитрон VD1 должен иметь более высокое напряжение стабилизации, чем стабилитрон VD2. Эффективная стабилизация характеризуется коэффициентом стабилизации КСТ, который показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе схемы стабилизации меньше, чем относительное изменение напряжения на входе. Для простейшей схемы на рис.4.15 можно записать:  КCТ = (ΔUВХ / UВХ) / (ΔUВЫХ / UВЫХ).  Каскадное включение стабилитронов  Практически полупроводниковый стабилитрон может обеспечить КСТ, равный нескольким десяткам. А при каскадном соединении (рис. 4.17) общий коэффициент стабилизации равен произведению коэффициентов стабилизации отдельных звеньев:  КСТ = КСТ1∙КСТ2∙…∙КСТN     и уже при двух звеньях составляет несколько сотен.

Недостатком рассматриваемых схем является то, что потери мощности в самом стабилитроне и на R0 велики, особенно в схемах каскадного соединения. Другой недостаток – схема не стабилизирует выходное напряжение при изменении сопротивления нагрузки и при изменении параметров самого стабилитрона.

 

Стабилитроны от ON Semiconductor: простое решение сложных проблем

Компания ON Semiconductor, основанная в 1999 году (Феникс, Аризона, США), является мировым лидером в поставках высококачественных дискретных компонентов, и далеко не последнее место здесь занимают стабилитроны. И хотя сегодня наблюдается все больший акцент на микросхемных решениях, эти элементы обеспечивают максимальную экономию энергии в приложениях, чувствительных к энергопотреблению, таких как сетевые зарядные устройства (адаптеры), источники питания, осветительные приборы, компьютеры, промышленные устройства управления и автоматики, бытовая техника.

 

Введение

Стабилитроны являются уникальными устройствами среди полупроводниковых приборов, в широкую практику они вошли в 50-х годах прошлого века. В англоязычной технической литературе его называют «Диод Зенера» по имени Кларенса Мэлвина Зенера (Clarence Melvin Zener), открывшего эффект туннельного пробоя. Из-за своих необычных свойств, помимо других полезных функций, основное применение стабилитронов — это стабилизаторы напряжения и источники опорного напряжения. Современные стабилитроны доступны в широком диапазоне уровней напряжения и мощности.

 

Что такое стабилитрон

Стабилитрон хоть и привычен, но не так прост, как кажется. Активная часть стабилитрона представляет собой полупроводниковый p-n-переход. У смещенного в прямом направлении p-n-перехода сопротивление весьма низкое. Это связано с тем, что дырки с положительным зарядом очень легко движутся через переход к отрицательной стороне. И наоборот, электроны легко движутся в другом направлении. Когда же p-n-переход смещен в обратном направлении, то область p-типа становится более отрицательной, чем область n—типа. При напряжениях ниже напряжения пробоя перехода через границы перехода протекает очень слабый ток. По мере того как обратное напряжение увеличивается до точки, называемой точкой напряжения пробоя, и выше, проводимость тока через переход быстро увеличивается. Переход от низкого значения обратного тока к области нарастания тока очень резкий и хорошо проявляется в большинстве p-n-переходов. Этот участок вольтамперной характеристики (ВАХ) называется коленом Зенера. Когда на p-n-переход подаются обратные напряжения, превышающие точку пробоя напряжения, падение напряжения на переходе остается практически постоянным при значении напряжения пробоя для относительно широкого диапазона токов. Эта область за пределами точки пробоя напряжения называется областью напряжения стабилизации стабилитрона. ВАХ типичного стабилитрона с напряжением стабилизации 30 В представлена на рис. 1 и показывает, что стабилитрон проводит ток в обоих направлениях.

 

Рис. 1. Вольтамперная характеристика типичного 30-В стабилитрона

 

Как можно видеть на рис. 1, прямой ток I_F является функцией прямого напряжения V_F. Обратите внимание, что I_F мало до тех пор, пока V_F лежит ниже 0,65 В, после чего ток увеличивается очень быстро. Для V_F> 0,65 В ток I_F ограничен главным образом сопротивлением внешней цепи. Обратный ток I_R является функцией от обратного напряжения V_R, но для большинства практических целей он, до тех пор, пока обратное напряжение не приблизится к V_Z (напряжению пробоя p-n—перехода), его можно считать равным нулю, после чего он резко возрастает. Поскольку обратный ток для уровней напряжения V_R <V _Z мал, а для V_R> V_Z велик, каждая из областей тока определяется своим символом. Для области тока утечки, то есть непроводящей области, между 0 В и V_Z, обратный ток обозначается символом I_R, для области стабилизации V_R ≥ V_Z, обратный ток обозначается символом I_Z. Что касается спецификации, то ток I_R обычно указывается при обратном напряжении V_R ≈ 0,8 V_Z.

Для большинства применений стабилитроны хорошо работают в области пробоя на токах I_ZT–I_ZM. Большинство производителей, для того чтобы указать минимальный рабочий ток для обеспечения разумного подхода к стабилизации напряжения, дают дополнительный параметр в виде тока I_ZK (на рис. 4 I_ZK = 5 мА). Этот минимальный ток I_ZK варьируется в зависимости от конкретного типа стабилитронов. Максимальный ток стабилитрона I_ZM следует считать максимальным обратным током, рекомендованным производителем. Значения I_ZM также указываются в спецификации.

Между границами токов I_ZK и I_ZM, которые в примере, приведенном на рис. 1, составляют 5 и 1400 мА (1,4 А) соответственно, напряжение на диоде по существу постоянно и примерно равно V_Z. Эта область плоская, однако имеет большой положительный наклон, так что точное значение обратного напряжения в зависимости от установленного тока I_Z будет слегка меняться.

Изготовление стабилитронов схоже с изготовлением полупроводниковых диодов, но имеет ряд отличий. Основные этапы изготовления стабилитронов представлены в [2]. Процесс начинается с выращивания ультрачистого защитного пассивирующего слоя диоксида кремния. Оксид обычно выращивают в интервале температур +900…+1200 °C. Как только защитный слой из диоксида кремния будет сформирован, его необходимо выборочно удалить из тех областей, куда будут вводиться атомы легирующей примеси. Это делается с помощью фотолитографических методов.

Затем оксид травится, образуя открытые участки, в которые будет вводиться легирующая добавка. Внедрение легирующих примесей нередко проводят в двухстадийном процессе, разделяя фазы загонки примеси в приповерхностную область и разгонки загнанной примеси по требуемому объему (отжига). После того как легирующая добавка осаждена, p-n переходы образуются при последующей высокотемпературной обработке, типичный диапазон +1100…+1250 °С. Результирующий профиль перехода определяется фоновой концентрацией исходного субстрата, количеством легирующей примеси, нанесенной на поверхность, а также временем и температурой, использованными во время ввода легирующей примеси. Этот профиль соединения определяет электрические характеристики устройства. После еще ряда технологических операций, включая шлифовку пластин до нужной толщины, на завершающей стадии открывается область контакта, в которой осаждается металлизация анода.

Система соединительной металлизации для стабилитронов ON Semiconductor используется исходя из требований по корпусированию. Металл осаждают в ультрачистых вакуумных камерах с использованием методов электронно-лучевого испарения. Качество пластин тщательно контролируется на протяжении всего процесса изготовления, а в самом процессе, для того чтобы минимизировать загрязнение и избежать повреждения заготовок, компанией ON Semiconductor используется специальное оборудование. Это дополнительно повышает качество и стабильность параметров стабилитронов.

 

Корпусирование

Корпусирование является важным этапом, определяющим качественные характеристики и надежность любого компонента РЭА. Стабилитроны компании ON Semiconductor выпускаются в пластмассовых и стеклянных корпусах, в выводном и SMD-исполнении, в том числе и в корпусах POWERMITE. Чертежи корпусов стабилитронов компании ON Semiconductor доступны по ссылке [4], а их внешний вид представлен на рис. 2.

 

Рис. 2. Типы корпусов стабилитронов, выпускаемых компанией ON Semiconductor

 

Кроме стабилитронов в стандартных выводных корпусах компанией ON Semiconductor предлагаются устройства в пластиковых корпусах Surmetic, которые, в отличие от DO-35 и DO-41 (рис. 3а), собирают в два этапа. Вначале сборочный автомат припаивает кремниевый кристалл диода встык к уширенным торцам выводов. Выводы изготавливаются из бескислородной меди, а их сечение сопоставимо с площадью кремниевого кристалла или превышают его, в результате улучшается отвод тепла. Потом торцы выводов формуются в форме шляпки гвоздя и обычно предварительно облуживаются. После пайки в сборочном автомате полуфабрикаты упаковываются в герметичные пластиковые цилиндры из термореактивной пластмассы (рис. 3б). На сайтах некоторые поставщики идентифицируют корпуса Surmetic 30 и 40, как DO-35 и DO-41, хотя это в корне не верно.

 

Рис. 3. Варианты корпусирования стабилитронов, используемые компанией ON Semiconductor: а) в корпусе типа DO-35; б) в пластиковом корпусе Surmetic 30

 

После сборки стабилитроны компании ON Semiconductor подвергаются проверке в ходе приемо-сдаточных и периодических испытаний. Подробно эти процессы и методы контроля изложены в [2].

Перечень коммерчески доступных на текущий момент стабилитронов компании ON Semiconductor одиночного исполнения общего применения приведен в таблице.

 

Таблица. Стабилитроны компании ON Semiconductor

Основной тип/серия	Описание	Мощность, Вт		Диапазон напряжений, В	Тип корпуса
		ном.	макс.
1SMA59xxBT3G SZ1SMA59xxBT3G*	1,5-Вт стабилитроны для поверхностного монтажа	0,5	1,5	3,3–68	DO-214AC, SMA-2
1SMF5920B	Стабилитрон 2,5 Вт в корпусе с плоскими выводами (Flat Lead)	0,35	2,5	6,2	SOD-123FL-2
1N59xxB	3-Вт стабилитрон в корпусе DO-41, Surmetic 30	1	3	3,3–200	DO-204AL, DO-41
MZP4729A	3-Вт стабилитрон в корпусе DO-41, Surmetic 30	1	3	3,6–30	DO-204AL, DO-41
3EZ6.2D5	3-Вт стабилитрон в корпусе DO-41, Surmetic 30	1	3	6,2–18	DO-204AL, DO-41
1SMB59xxBT3G SZ1SMB59xxT3G*	3-Вт стабилитроны поверхностного монтажа	0,55	3	3,3–200	DO-214AA, SMB-2
1PMT5920B	3,2-Вт пластиковый корпус для поверхностного монтажа POWERMITE	0,5	3,2	6,2–47	DO-216AA
1N59xxBRNG	3-Вт стабилитрон в корпусе DO-41, Surmetic 30	1	3	3,3–200	DO-204AL, DO-41, выводной
1N53	5-Вт стабилитрон в корпусе Surmetic 40		5	3,3–200	017AA-2, выводной
1N5221B	500-мВт стабилитрон общего назначения	0,5		2,4–56	DO-35-2, выводной
BZX79C	500-мВт стабилитрон общего назначения в корпусе DO-35	0,5		2,6–60	DO-35, выводной
BZX84CxxxET1G SZBZX84CxxxET1G*	SOT-23 для поверхностного монтажа, подавляющий выбросы напряжения, пиковая мощность 225 Вт (8×20 мкс)	0,225	0,25, 0,30	2,4–75	SOT-23
MMBZ52xxELT1G SZMMBZ52xxELT1G*	SOT-23 для поверхностного монтажа, подавляющий выбросы напряжения, пиковая мощность 225 Вт (8×20 мкс)	0,225	0,3	2,4–91	SOT-23
MMSZ52xxET1G SZMMSZ52xxET1G*	Подавляющий выбросы напряжения, пиковая мощность 225 Вт (8×20 мкс)	0,225	0,5, 0,34	2,4–110	SOD-123
MMSZxxxET1G SZMMSZxxxET1G*	SOD-123 для поверхностного монтажа, подавляющий выбросы напряжения, пиковая мощность 225 Вт (8×20 мкс)	0,225	0,5, 0,34	2,4–56	SOD-123
MMSZ4xxxET1G SZMMSZ4xxxET1G*	SOD-123 для поверхностного монтажа, подавляющий выбросы напряжения, пиковая мощность 225 Вт (8×20 мкс)	0,225	0,5, 0,34	1,8–43	SOD-123
MM3Z2V4B-MM3Z75VB	Стабилитроны общего назначения в небольшом тонком корпусе	0,2		2,4–75	SOD-323F
MMSZ	Стабилитроны общего назначения	1	2,3	5,6–36	SOD-123 F
NZ9F2V4ST5G, SZNZ9F2V4ST5G*	Стабилитроны общего и специального назначения	0,25		2,4–18	SOD-923
NZ9F2V4T5G, SZNZ9F2V4T5G*	Стабилитроны общего и автомобильного назначения	0,25		2,4–24	SOD-923
MMSZ4xxxT1G SZMMSZ4xxxT1G*	500 мВт, с низким IZT, SOD-123 для поверхностного монтажа	0,5		1,8–43	SOD-123
MMSZ52xxxT1G SZMMSZ52xxxT1G	500 мВт, SOD-123 для поверхностного монтажа	0,5		2,4–110	SOD-123
MM3ZxxxST1G SZMM3ZxxxST1G*	300 мВт SOD−323 серия стабилитронов с жесткими допусками по размерам	0,3		3,3–36	SOD-323
BZG03C15	Стабилитроны с пиковой мощностью 600 Вт (100 мкс)	1,5		15–150	SMA
MM3ZxxxT1G SZMM3ZxxxT1G*	300 мВт, SOD-123 для поверхностного монтажа	0,3		2,4–75	SOD-323
BZX84BxxxLT1G BZX84CxxxLT1G SZBZX84BxxxLT1G* SZBZX84CxxxLT1G*	250 мВ SOT-23 для поверхностного монтажа	0,25	0,3	2,4–75	SOT-23
NZ8F**	225 мВ, со смачиваемыми фланцами (Wettable Flank) для лучшего оптического контроля	0,25	0,5	2,4–47	X2DFNW2
1N4728A–1N4758A	Стабилитроны общего назначения		1	3,3–56	DO-41
BZX85C	Стабилитроны общего назначения	1	1.3	3,3–56	DO-41
BZX79C	Стабилитроны общего назначения	0.5		2,4–56	DO-35
NZD5V1MU/D	200 мВт, в микрокорпусе	0,2		2,2–9,1	X3DFN2
MM5ZxxxT1G SZMM5ZxxxT1G*	500 мВт SOD-523 для поверхностного монтажа	0,5		2,4–75	SOD-523
MM5Z4xxxT1G SZMM5Z4xxxT1G	500 мВт, с низким IZT, SOD-523 для поверхностного монтажа	0,5		1,8–43	SOD-523
MMBZ52xxBLT1G** SZMMBZ52xxBLT1G*	225 мВт, общего назначения, SOT-23 для поверхностного монтажа	0,25	0,3	2,4–91	SOT-23
MMSZxxxT1G SZMMSZxxxT1G*	500 мВт, SOD-123 для поверхностного монтажа	0,5		2,4–56	SOD-123
NSZ5V6V2	200 мВт, общего назначения SOD-523 для поверхностного монтажа	0,2		5,6	SOD-523
MM5ZxxxST1G SZMM5ZxxxST1G*	500 мВт, SOD-523 для поверхностного монтажа	0,5		2,4–18	SOD-523

Примечание. *Префикс SZ исполнение для автомобильной промышленности. **Новинка.

Применение

Рекомендации по применению стабилитронов компании ON Semiconductor доступны в [1] и в документации, приведенной на сайте компании [3]. Информация по корпусированию доступна по ссылке [4].

Стабилитроны используются не только по своему прямому назначению в качестве источников опорного напряжения и параметрических стабилизаторов, но еще как нелинейные сопротивления, генераторы шума (наибольший уровень шумов наблюдается в области перелома ВАХ, в полосе частот 0–200 кГц имеет характер белого шума), перестраиваемые конденсаторы (стабили трон может использоваться в качестве своеобразного варикапа большой емкости), ограничители, формирователи прямоугольных сигналов и еще в ряде приложений.

Заключение

Компания ON Semiconductor ведет агрессивную рыночную политику: так, ее позиции в области дискретных компонентов, в том числе и стабилитронов, значительно усилились после поглощения в 2016 году одной из старейших полупроводниковых компаний — Fairchild Semiconductor, которая была основана в далеком 1957 году и сделала ставку именно на кремний. Как можно видеть из перечисленных в таблице предлагаемых компанией ON Semiconductor стабилитронов одиночного исполнения, их номенклатура достаточно широка, чтобы удовлетворить потребности самых разнообразных приложений. 

Применение полупроводниковых диодов и стабилитронов. Исследование выпрямительных свойств диодов

Дальневосточный Государственный Технический Университет

Факультет: РЭТ Студенты: , , Группа: Р-5941 Преподаватель: П.

Отчёт выполнения лабораторной работы № 2

Тема:  Применение полупроводниковых диодов и стабилитронов.

Цель:  Ознакомиться с некоторыми, наиболее распространёнными, схемами применения полупроводниковых    диодов и стабилитронов, особенностями этих схем и областями их применения.

Ход работы :

1.1  Исследование выпрямительных свойств диодов (схема 1)

А) Проявление диодом выпрямительных свойств:

Б) При постоянном значении амплитуды входного синусоидального напряжения изменяем частоту этого напряжения до значения, при котором диод теряет свои выпрямительные свойства:

  

В) Изменяем амплитуду входного напряжения до момента, когда начнут проявляться ограничения входного сигнала:

 

Г) При номинальном значениях амплитуды и частоты изменяем сопротивление нагрузки R до момента, когда диод начинает терять свои выпрямительные свойства:

 

Диод начинает терять свои выпрямительные свойства при увеличении сопротивления нагрузки R до 14 Мом

1.2  Исследование выпрямительных свойств диодов (схема 2)

А) Проявление диодным мостом  выпрямительных свойств:

Б) При постоянном значении амплитуды входного синусоидального напряжения изменяем частоту этого напряжения. С увеличением частоты напряжения выпрямительные свойства диодного моста усиливаются:

 

В) Увеличиваем амплитуду входного напряжения до момента, когда диодный мост начнёт терять свои выпрямительные свойства:

 

Г) При номинальном значениях амплитуды и частоты изменяем сопротивление нагрузки R до момента, когда диодный мост начинает терять свои выпрямительные свойства:

 

Диодный мост начинает терять свои выпрямительные свойства при увеличении сопротивления нагрузки

R до 93 МОм

2.1  Рассмотрение диодных ограничителей (схема 1)

2.2  Рассмотрение диодных ограничителей (схема 2)

А) При отсутствии сопротивления R со стороны потенциометра:

Б) При сопротивлении потенциометра R=2кОм, 5%:

В) При сопротивлении потенциометра R=2кОм, 75%:

2.3  Рассмотрение диодных ограничителей (схема 3)

2.4  Рассмотрение диодных ограничителей. Применение стабилитрона (схема 1)

R, кОм	Uп, В	Uн, В
1	14,74	9,622
5	13,26	8,152
10	11,94	6,846
20	10,26	5,184
50	8,048	3,000
100	6,788	1,762
150	6,260	1,247

2.5  Рассмотрение диодных ограничителей. Применение стабилитрона (схема 2)

R, кОм	Uп, В	Uн, В
1	14,74	5,069
5	13,25	5,049
10	11,92	5,027
20	10,21	4,967
50	6,939	3,468
100	4,496	2,247
150	3,325	1,662

Стабилитрон или диод Зенера — подробное описание

Полупроводниковый прибор, каким является диод Зенера или как его еще называют стабилитрон, служит для стабилизации напряжения на выходе.

Принцип действия стабилитрона

Принцип работы прибора заключается в подаче на диод через резистор запирающего напряжения, величина которого превышает величину напряжения пробоя самого диода. До того времени, пока не наступил момент совершения пробоя, через стабилитрон идут токи утечки величина, которых очень незначительна, в тоже время сопротивление прибора очень высокое.

В момент совершения пробоя величина тока резко повысится, а значение дифференциального сопротивления понизится до самых малых величин. Благодаря этому свойству режим пробоя характеризуется стабильным значением напряжения в широких границах обратного тока. Иными словами стабилитрон служит для распределения тока резистора, на который приходится избыток напряжения, а также тока, составляющего полезную нагрузку.

Рис. №1. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона. Для работы стабилитрона используются участки ВАХ, на которых при существенных изменениях тока, напряжение практически  не изменяется, что бывает при обратном подключении прибора на участке электрического пробоя.

Рис.№2. Стабилитрон с резистором

Рис. №3. Стабилитрон, состоящий из двух последовательно-встречно подключенных диодов, служит для ограничения напряжения обеих полярностей.

 

Основа действия прибора строится на двух механизмах – это туннельный пробой и p-n-переход, его называют эффект Зенера и лавинный пробой p-n-перехода.

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис. №4. Электрические характеристики важные для стабилитрона.

Пояснение главных величин, которые характеризуют стабилитрон:

• Стабилизирующее напряжение – U раб, оно соответствует средней точке в месте стабилизации. Напряжение стабилизации – средняя величина между минимальным и предельно-максимальным значением стабилизируемого напряжения.
• Минимальный ток стабилизации, для этого значения осуществляется лавинный пробой p-n-перехода обратимого действия, он неизменно соответствует минимальному значению стабилизируемого напряжения.
• Максимальный предельно-допустимый ток стабилитрона.
• Ток стабилизации или прямой ток, он определяется, как – Iст.ном = Imax – Imin. (он способен выдержать в течение продолжительного отрезка времени p-n-переход без термического разрушения.
• Температурный коэффициент – величина, которая служит для определения отношения изменяющейся температуры окружающей среды при токе неизменной величины. Для каждого типа стабилитрона свойствен свой коэффициент температуры.
• Дифференциальное сопротивление – величина, которая зависит от приращения стабилизационного напряжения к приращению тока в определенном диапазоне частоты.
• Рассеиваемая мощность – величина мощности, обеспечивающей необходимую надежность и рассеиваемую на стабилитроне.

 

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

1. Прецизионные стабилитроны – для них свойственно наличие повышенной стабильности напряжения. Пример: 2С191 или КС211.
2. Двухсторонние – ограничивают и стабилизируют двухполярное напряжение. Пример: 2С170А или 2С182А.
3. Быстродействующий стабилитрон – пониженная величина барьерной емкости и небольшая работа переходного процесса – это делает возможным работать в области кратковременных импульсов напряжений. Это такие стабилитроны: 2С175Е; КС182Е; 2С211Е.

Распределение по мощности – это мощные и маломощные стабилитроны.

 

Особенности использования стабилитронов

Для использования стабилитронов, особенно российских производителей не желательна работа вне зоны пробоя, что является следствием повышения, со временем, тока утечки. Например, на стабилитрон рассчитанный на U15 В, не рекомендуется подавать отличное от расчетного значение напряжения, по крайней мере необходимо следить за минимальным током стабилизации.

Во время неудачного разброса напряжений, при выборе его к предельному значению, может произойти перегрев устройства и возникает режим пробоя.

Нежелательно подключать стабилитроны в сеть в качестве предохранителя, последствия для стабилитрона будут плачевны, при превышении значения тока они выйдут из строя. Для защиты лучше всего использовать, в некоторых случаях, специализированные стабилитроны (супрессоры) марки ZY5.6. Установка стабилитрона (диода Зенера) в цепь низковольтного питания крайне нежелательно из того, что туннельный пробой при U обладает отрицательным температурным коэффициентом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Применение стабилитронов — стабилизатор напряжения, устройство защиты измерителя и формирователь волны

Стабилитроны находят широкое применение в коммерческих и промышленных целях. Некоторые из важных применений стабилитронов — это стабилизатор напряжения или стабилизатор , протектор измерителя и формирователь волны . Они подробно обсуждаются ниже.

Как стабилизатор напряжения

Основное применение стабилитрона в электронной схеме — регулятор напряжения.Он обеспечивает постоянное напряжение на нагрузке от источника, напряжение которого может изменяться в достаточном диапазоне.

На рисунке ниже показана схема стабилитрона в качестве стабилизатора.

В приведенной выше схеме стабилитрон напряжения Зенера V _Z подключен к нагрузке R _L в обратном состоянии. Постоянное напряжение (V ₀ = V _Z ) — это желаемое напряжение на нагрузке. Колебания выходного напряжения поглощаются последовательным резистором R, включенным последовательно со схемой.Это поддерживает постоянное напряжение ( ₀ В) на нагрузке.

Пусть переменное напряжение V _в приложено к нагрузке R _L . Когда значение V _в меньше, чем напряжение стабилитрона V _Z на стабилитроне, через него не протекает ток, и такое же напряжение появляется на нагрузке. Стабилитроны проводят большой ток, когда входное напряжение V _в больше, чем напряжение стабилитрона Vz. В результате через последовательный резистор R протекает большой ток, что увеличивает падение напряжения на нем.

Таким образом, входное напряжение, превышающее Vz (т.е.V _в — V _Z ), поглощается последовательным резистором. Следовательно, на нагрузке R _L поддерживается постоянное напряжение V ₀ = Vz. Когда стабилитрон с напряжением стабилитрона Vz подключен в обратном направлении параллельно нагрузке, он поддерживает постоянное напряжение на нагрузке, равное Vz, и, следовательно, стабилизирует выходное напряжение.

Для защиты счетчика

Стабилитроны

обычно используются в мультиметрах для защиты движения измерителя от повреждений в результате случайных перегрузок.Стабилитрон включен параллельно измерителю с точки зрения безопасности.

Принципиальная схема показана ниже:

Движение измерителя защищено от любых повреждений, так как большая часть тока проходит через стабилитрон в случае любой случайной перегрузки. Когда требуется защита движения счетчика, независимо от полярности (например, когда пропускается переменный ток).

Расположение схемы изменено, как показано на рисунке ниже:

Для формирования волны

Стабилитроны

также используются для преобразования синусоидальной волны в прямоугольные.Схема схемы показана ниже:

Во время положительного и отрицательного полупериода, когда напряжение на диодах ниже значения стабилитрона, они создают путь с высоким сопротивлением. Входное напряжение, появляющееся на выходных клеммах. Однако, когда входное напряжение превышает значение стабилитрона, стабилитрон предлагает путь с низким сопротивлением и проводит большой ток.

В результате на последовательном резисторе R появляется сильное падение напряжения, и, следовательно, пики входной волны отсекаются, когда появляются на выходе, как показано на рисунке выше.Входная синусоида обрезается на пиках, а на выходе появляется прямоугольная волна.

применений стабилитрона — функции, приложения и часто задаваемые вопросы

Мы знаем об использовании стабилитрона, который позволяет текущему потоку двигаться вперед или в обратном направлении. Стабилитрон — это полупроводниковый прибор, состоящий из пересечения P-N, которое направляет ток в режиме переключения, когда достигается определенное определенное напряжение.

Он имеет обратное напряжение пробоя, что означает, что он может постоянно работать в режиме противоположной предрасположенности без каких-либо повреждений.Стабилитрон не только позволяет току перемещаться от анода к катоду, но, кроме того, в противоположном направлении при достижении напряжения стабилитрона. Из-за этой полезности стабилитроны являются наиболее часто используемыми полупроводниковыми диодами.

Функции стабилитрона

Когда на стабилитрон подается прямое одностороннее напряжение, он работает как обычный диод. В любом случае, когда на стабилитрон подается обратное одностороннее напряжение, он работает по-разному.

В момент, когда на стабилитрон подается противоположное одностороннее напряжение, он допускает лишь небольшое количество утечки тока до тех пор, пока напряжение не будет в точности равным напряжению стабилитрона.В момент, когда преобразованное одностороннее напряжение, приложенное к стабилитрону, переходит в напряжение стабилитрона, он начинает разрешать огромный электрический поток.

Теперь небольшое увеличение инвертированного напряжения быстро расширит электрический поток. Из-за этого резкого подъема электрического потока происходит пробой, называемый пробоем стабилитрона. Тем не менее, стабилитрон показывает контролируемую поломку, которая вредит устройству.

Список применений стабилитрона

• В качестве контроллера напряжения

• Экраны от перенапряжения

• Используется в цепях резки

• Используется для перемещения напряжения

Стабилитрон используется как

С , напряжение падает, диод остается стабильным в широком диапазоне напряжений.Стабилитрон подходит для рекомендаций по напряжению.

• Стабилитрон — это контроллер напряжения

В момент, когда напряжение кучи приближается к напряжению пробоя, резисторы, которые связаны в компоновке, ограничивают ток через диод, когда есть избыточное измерение напряжения, в то время как диод ведет.

При этом диод производит некоторую суматоху, которую можно подавить, добавив через диод огромные конденсаторы развязки.Напряжение кучи возрастает до напряжения пробоя VZ диода. Сопротивление устройства ограничивает ток через диод и снижает избыточное напряжение, когда диод управляет.

• Экраны стабилитрона от перенапряжения

В момент, когда информационное напряжение увеличивается и достигает напряжения пробоя стабилитрона, ток через диод вызывает падение напряжения на резисторе. Это вызывает короткое замыкание на землю.

В случае, если информационное напряжение увеличивается до значения, превышающего напряжение пробоя стабилитрона, ток проходит через диод и вызывает падение напряжения на резисторе; это запускает SCR и замыкает замыкание на землю.Короткое замыкание открывает выключатель и отключает кучу от инвентаря.

• Стабилитрон используется для схем отсечки

Подстроечные контуры используются для предотвращения прохождения сигнала урожайности мимо решенного стимула без какого-либо преобразования информационного сигнала. Использование стабилитрона включает настройку и формовку схем резки сигнала переменного тока. Секционные схемы ограничивают одну часть формы волны переменного тока, чтобы формировать форму волны или обеспечивать безопасность.

Цепи такого типа в основном используются в ТВ и ЧМ-передатчиках для устранения препятствий. Стабилитроны используются для изменения или придания формы схемам резки переменного тока. Точки отсечки цепи с вырезом или срезание частей любой из половин формы волны переменного тока для формирования формы волны или обеспечения страховки.

• Стабилитрон может быть использован для перемещения напряжения

Стабилитрон в большинстве случаев использует в центральном режиме изменение знака, начиная с одного напряжения, затем на другое.Он способен поддерживать постоянное выходное напряжение в зонах пробоя. Эта полезность смещения напряжения делает стабилитрон идеальной частью работы.

Что такое стабилитрон и как он работает? — Учебники

Вы когда-нибудь задумывались, почему мы используем стабилитрон с обратным смещением, в отличие от обычных диодов, которые работают с прямым смещением? Это потому, что стабилитроны предназначены для «выхода из строя». Большинство из нас знакомы с диодами общего назначения и выпрямительными диодами. Однако существует несколько других типов диодов, предназначенных для специальных целей.Один из них — стабилитрон. Итак, что такое стабилитрон и чем он отличается от обычного диода?

Что такое стабилитрон?

Стабилитрон — это кремниевый pn переходное устройство, которое позволяет току течь не только в прямом направлении, как в типичных кремниевых или германиевых диодах, но также и в обратном направлении, если напряжение больше, чем напряжение пробоя, известное как Напряжение перегиба стабилитрона или просто Напряжение стабилитрона , названное в честь Кларенса Мелвина Зенера, открывшего это электрическое свойство.

На схематическом изображении обычного диода есть прямая линия, представляющая катод, а у стабилитрона — изогнутая линия, напоминающая букву Z (для стабилитрона). В этом есть смысл, правда?

Как работает стабилитрон?

Стабилитроны действуют как обычные диоды при прямом смещении. Однако они предназначены для того, чтобы ток протекал в обратном направлении, когда обратное напряжение становится равным его номинальному напряжению стабилитрона. В отличие от обычных выпрямительных диодов, которые никогда не предназначены для работы при пробое или близком к нему, стабилитрон предназначен для работы в области пробоя.Пробой диода происходит, когда на диод подается обратное напряжение смещения.

Стабилитрон, работающий при пробое, действует как регулятор напряжения, поскольку он поддерживает почти постоянное напряжение, равное напряжению стабилитрона, на своих выводах в заданном диапазоне значений обратного тока. Это постоянное падение напряжения на стабилитроне, вызванное обратным пробоем, представлено символом постоянного напряжения.

Лавина и пробой стабилитрона

Чтобы лучше понять, как работают стабилитроны, давайте рассмотрим два типа обратного пробоя стабилитрона: лавинный пробой и пробой стабилитрона .Лавинный эффект возникает как в выпрямителе, так и в стабилитронах при достаточно высоком обратном напряжении. С другой стороны, пробой стабилитрона происходит в стабилитроне при малых обратных напряжениях. Стабилитрон сильно легирован для уменьшения напряжения пробоя. Это вызывает очень тонкую область истощения. В результате внутри обедненной области существует сильное электрическое поле. Поле, близкое к напряжению пробоя стабилитрона, в достаточной степени способно вытаскивать электроны из их валентных групп и создавать ток.

Стабилитроны с напряжением пробоя менее примерно 5 В обычно работают при пробое стабилитрона. Устройства с пробивным напряжением выше примерно 5 В обычно работают при лавинном пробое. Однако оба типа называются стабилитронами. Стабилитроны коммерчески доступны с напряжениями пробоя от менее 1 В до более 250 В с указанными допусками от 1% до 20%.

Характеристики пробоя

По мере увеличения обратного напряжения (V _R ) обратный ток (I _R ) также увеличивается, пока не достигнет тока перегиба стабилитрона (I _ZK ).На этот раз начинается эффект пробоя. Импеданс стабилитрона (Z _Z ), который представляет собой внутреннее сопротивление стабилитрона, начинает уменьшаться по мере быстрого увеличения обратного тока.

От нижней части изгиба напряжение пробоя стабилитрона (V _Z ) остается относительно постоянным, хотя оно немного увеличивается по мере увеличения тока стабилитрона (I _Z ). V _Z обычно указывается при значении тока Зенера, известном как испытательный ток.

Технические характеристики стабилитрона

Чтобы обеспечить правильную работу стабилитрона в цепи, мы должны учитывать эти важные характеристики.

1. Напряжение стабилитрона (В _Z )
Напряжение пробоя, обычно называемое напряжением стабилитрона, представляет собой напряжение с обратным смещением, которое заставляет диод проводить ток. Напряжения пробоя обычно составляют от 2,4 В до сотен вольт.

2. Испытательный ток (I _Z )
Для каждого стабилитрона напряжение стабилитрона (V _Z ) измеряется при заданном испытательном токе стабилитрона (I _Z ). Например, напряжение стабилитрона для 1N4732A находится в диапазоне от 4,465 до 4,935 В с типичным значением 4,7 В при испытательном токе 53 мА.

3. Ток колена (I _ZK )
Для поддержания диода в состоянии пробоя для регулирования напряжения требуется минимальный ток. Типичные значения составляют от 0,25 до 1 мА для стабилитрона мощностью 1 Вт. Если этот ток не достигается, диод не выйдет из строя в достаточной степени для поддержания номинального напряжения.

4. Максимальный ток (I _ZM )
Стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение на своих выводах для значений обратного тока в диапазоне от I _ZK до I _ZM . Если значение I _ZM превышено, стабилитрон может быть поврежден из-за чрезмерного рассеивания мощности.

5. Ток утечки
Обратный ток утечки указан для обратного напряжения, которое меньше напряжения колена.Это означает, что для этих измерений стабилитрон не работает в обратном режиме. Например, для обратного напряжения 1 В в 1N4728A.

6. Номинальная мощность (P _Z )
Номинальная мощность показывает максимальную мощность (напряжение x ток), с которой может справиться стабилитрон. (Даже диоды, предназначенные для выхода из строя, могут действительно выйти из строя, если вы превысите их номинальную мощность. Так что будьте осторожны!)

7. Сопротивление стабилитрона (Z _Z )
Z _Z — максимальное сопротивление стабилитрона при указанном испытательном токе, I _Z . Например, для 1N4728A, Z _Z составляет 10 Ом при 76 мА. В изгибе характеристической кривой максимальное сопротивление стабилитрона Z _ZK задано как I _ZK , что является током в изгибе кривой. Например, Z _ZK составляет 400 Ом при 1 мА для 1N4728A.

8. Температурный коэффициент (TC)
Стабилитроны подвержены влиянию температурных изменений, связанных с их температурным коэффициентом напряжения.Температурный коэффициент определяет процентное изменение напряжения стабилитрона для каждого изменения температуры. Формула для расчета изменения напряжения стабилитрона при заданном изменении температуры перехода (% / ℃) для заданного температурного коэффициента:

Vz — номинальное напряжение стабилитрона
TC — температурный коэффициент
ΔT — изменение температуры

Если температурный коэффициент выражается в мВ / ℃, ΔVz задается как:

Положительный температурный коэффициент означает, что изменение напряжения стабилитрона прямо пропорционально изменению температуры.Следовательно, отрицательный TC означает, что напряжение стабилитрона обратно пропорционально изменению температуры.

9. Спецификация температуры перехода
Для обеспечения надежности диода температура диодного перехода является ключевой. Несмотря на то, что корпус может быть достаточно холодным, активная область может быть намного горячее. В результате некоторые производители указывают рабочий диапазон для самого разветвления. Для нормальной конструкции обычно сохраняется приемлемый запас между максимальной ожидаемой температурой внутри оборудования и места соединения.Внутренняя температура оборудования снова будет выше, чем температура снаружи оборудования. Необходимо следить за тем, чтобы отдельные предметы не становились слишком горячими, несмотря на приемлемую температуру окружающей среды за пределами оборудования.

10. Упаковка Стабилитроны
поставляются в различных упаковках. Основной выбор — между поверхностным монтажом и традиционными сквозными устройствами. Однако выбранный пакет часто определяет уровень рассеивания тепла.Доступные варианты будут подробно описаны в спецификации стабилитронов.

---

И все! Надеюсь, вы узнали что-то из этого урока о стабилитронах и их работе. Если вы нашли этот учебник интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть вопросы, оставьте его в комментариях ниже. Увидимся в нашем следующем уроке!

Стабилитрон объяснил — StudiousGuy

Стабилитрон — это особый тип диодов с P-N переходом.Это кремниевый полупроводниковый прибор, в котором как P-, так и N-переходы сильно легированы, из-за чего образуется очень тонкий обедненный слой, который приводит к сильному электрическому полю через переход. Он может работать как в прямом, так и в обратном смещении, то есть он может позволить току течь как в прямом, так и в обратном направлении, если через переход проходит достаточное напряжение, но в основном он предназначен для работы в обратном направлении. Стабилитрон решает огромное количество проблем, которые могут возникнуть при проектировании схем.Следовательно, это широко используемый компонент в электрических цепях. Он сконструирован таким образом, что может без сбоев выдерживать пробой, вызванный обратным напряжением пробоя, поэтому он также известен как пробойный диод.

Указатель статей (Нажмите, чтобы перейти)

Кларенс Мелвин Зенер (1905-1993)

Стабилитрон

назван в честь американского физика Кларенса Мелвина Зенера, который разработал электрические свойства стабилитрона.Он был профессором физики в Университете Карнеги-Меллона, и его основная область интересов была «физика твердого тела». Он получил степень доктора наук в Стэнфордском университете в Калифорнии. В 1934 году он опубликовал статью, в которой объяснил поломку электрических изоляторов, а в 1950 году он разработал стабилитрон и начал его применение в компьютерных схемах.

Конструкция стабилитрона

Стабилитроны

изготавливаются различными методами. Наиболее широко используемые методы производства включают диффузную структуру сплава, пассивированную структуру и диффузную структуру.В диффузной структуре как P-, так и N-подложки рассеиваются вместе, и металлический слой осаждается с обеих сторон, которые соединяют анодные и катодные выводы. В диффузионной структуре из сплава все переходы покрыты слоем оксида кремния (SiO2), но в пассивированной структуре только края переходов покрыты слоем оксида кремния. Напряжение пробоя стабилитрона диода фиксировано на момент его изготовления и обычно составляет от 2,4 до 200 В. Функционирование стабилитрона зависит от уровня его легирования.Слаболегированные диоды показывают лавинный пробой, в то время как сильно легированные диоды показывают пробой Зенера. Диффузионные стабилитроны из сплава лучше работают при низких напряжениях стабилитрона, в то время как диффузные и пассивированные структуры лучше работают при высоких напряжениях стабилитрона.

Условное обозначение стабилитрона

Обозначение схемы стабилитрона почти аналогично обычным символам схемы диода с небольшой разницей в том, что вертикальная линия символа стабилитрона слегка изогнута внутрь и наружу от верхнего и нижнего конца соответственно.

Символ стабилитрона

Схема

стабилитрона

Стабилитрон

может быть подключен как в прямом, так и в обратном смещении, но он работает как обычный диод в состоянии прямого смещения и в основном предназначен для работы в состоянии обратного смещения. В состоянии обратного смещения, P-тип, то есть положительная сторона диода, подключается к отрицательной клемме батареи, в то время как N-тип, то есть отрицательная сторона диода, подключается к положительной клемме. батареи.

Общие сведения о стабилитроне

Стабилитрон — это сильно легированный диод с P-N переходом; из-за сильного легирования область обеднения между P-N-переходом становится узкой, а напряженность электрического поля увеличивается. Следовательно, увеличивается и проводимость стабилитрона. Нет никакого протекания тока через диод, если к стабилитрону не приложено смещение, так как не будет потока электронов из валентной зоны области P-типа в зону проводимости области N-типа.Если к стабилитрону приложено обратное смещение и подаваемое напряжение превышает напряжение стабилитрона, электрическое поле на переходе увеличивается, и валентные электроны набирают достаточно энергии и начинают перемещаться из валентной зоны области P-типа в область зона проводимости области N-типа, и барьер между областями P и N уменьшается. При напряжении стабилитрона область обеднения полностью исчезает, и стабилитрон начинает проводить.

Работа стабилитрона

В условиях прямого смещения стабилитрон работает как обычный диод, но когда он работает в режиме обратного смещения, обедненный слой между переходом сужается, и он продолжает сужаться, если мы увеличиваем напряжение с обратным смещением. .Первоначально ток, протекающий по цепи, обусловлен неосновными носителями заряда, но после определенного значения обратного напряжения происходит пробой. Стабилитрон имеет два типа пробоя: лавинный пробой и пробой стабилитрона, которые обсуждаются ниже.

Лавина

Лавинный пробой обычно возникает, если мы прикладываем очень высокое напряжение обратного смещения. В состоянии обратного смещения ток течет через цепь из-за неосновных носителей заряда. Если мы подаем высокое обратное напряжение, то эти неосновные носители заряда ускоряются и приобретают высокую скорость, следовательно, их движение увеличивается.Из-за своего быстрого движения они сталкиваются с окружающими их атомами и генерируют больше свободных электронов, и эти свободные электроны также вызывают столкновения, которые приводят к генерации еще большего количества свободных электронов, следовательно, через цепь протекает большой ток из-за увеличения количество носителей заряда. Это явление известно как лавинный прорыв. Обычные диоды обычно разрушаются из-за этого пробоя из-за выделения тепла из-за большого тока и высокого падения напряжения, но стабилитрон сконструирован таким образом, что он не повреждается из-за лавинного пробоя и может выдерживают большой ток.Лавинный пробой обычно наблюдается в тех стабилитронах, у которых напряжение на стабилитронах превышает 5 вольт.

Механизм лавинного разрушения

Стабилитрон

Явление пробоя стабилитрона обычно наблюдается в сильно легированных диодах. Из-за высокой концентрации легирования обедненный слой имеет очень узкую ширину. Если мы увеличим обратный потенциал, это приведет к генерации сильного электрического поля в области обеднения. Из-за этого высокого электрического поля электроны (электроны области обеднения) получают высокую энергию и отделяются от своих родительских атомов, и из-за этого действия генерируется большое количество свободных электронов.Движение этих свободных электронов вызывает прохождение электрического тока через диод. Таким образом, наблюдается немедленное увеличение электрического тока при увеличении обратного напряжения на небольшую величину. Ток увеличивается до максимального значения, а затем стабилизируется и остается постоянным при различных значениях приложенного напряжения. Когда электрический ток превышает емкость диода, происходит пробой, и этот пробой известен как пробой Зенера, а напряжение, при котором он возникает, известно как напряжение Зенера.Пробой Зенера можно управлять, потому что количество генерируемых валентных электронов можно контролировать, управляя электрическим полем в области обеднения. Обычно используемые стабилитроны показывают пробой стабилитрона ниже 5 вольт, и они имеют отрицательный температурный коэффициент, то есть, если температура перехода увеличивается, напряжение пробоя стабилитрона уменьшается.

Различия в лавинном пробое и пробое стабилитрона

• Лавинный пробой происходит из-за столкновений электронов в обедненной области, а пробой Зенера происходит из-за сильного электрического поля.

• Лавинный пробой происходит в слабо легированных диодах с P-N переходом, но стабилитрон возникает в сильно легированных диодах с P-N переходом.

• Диод не может вернуться в исходное положение после лавинного пробоя, но может вернуться в исходное положение после пробоя стабилитрона.

• В случае пробоя стабилитрона электрическое поле в обедненной области больше, чем при лавинном пробое.

• В случае лавинного пробоя образуются как пары дырок, так и электроны, но пробой Зенера вызывается только потоком электронов из-за сильного электрического поля.

• Лавинный пробой происходит из-за высокого обратного напряжения, тогда как пробой Зенера происходит из-за низкого обратного напряжения.

• Лавинный пробой имеет положительный температурный коэффициент, т. Е. Он увеличивается с повышением температуры, а пробой Зенера имеет отрицательный температурный коэффициент, т.е. уменьшается с повышением температуры.

• Зенеровский пробой показывает резкую кривую в их ВАХ по сравнению с лавинным пробоем.

Характеристики V-I стабилитрона

Вольт-амперная характеристика или вольт-амперная характеристика — это график, который представляет изменение тока по отношению к изменению напряжения, приложенного к переходу. Вольт-амперные характеристики стабилитрона делятся на две категории: прямые и обратные характеристики. Обсудим их подробнее.

Характеристики вперед

Характеристики стабилитрона с прямым смещением представлены в первом квадранте графика, показанного выше.Из графика ясно видно, что характеристики смещения в прямом направлении стабилитрона такие же, как у нормального диода с фазовым переходом, то есть, если мы увеличиваем напряжение вокруг вывода, то ток, протекающий через цепь, также увеличивается. Однако величина тока, протекающего через стабилитрон, выше по сравнению с обычным P-N диодом из-за более высокой концентрации легирования в стабилитроне.

Обратные характеристики

Когда стабилитрон работает в состоянии обратного смещения, тогда сначала через цепь протекает лишь небольшая величина тока утечки из-за неосновных носителей заряда, которые генерируются термически, но когда приложенное обратное напряжение увеличивается до определенного значения. значение обратного напряжения, то происходит пробой, и наблюдается резкое увеличение обратного тока.Значение обратного напряжения, в котором произошел пробой, известно как напряжение Зенера (Vz), и этот эффект пробоя известен как эффект Зенера. Используя внешнее сопротивление, можно ограничить ток, проходящий через стабилитрон. Напряжение (В) через диод можно рассчитать математически, используя следующее выражение:

В = Vz + IzRz

Где Vz — напряжение пробоя по Зенеру, Iz — это ток, протекающий через стабилитрон, а Rz — сопротивление стабилитрона.

Характеристики стабилитрона

При производстве стабилитрона тщательно учитываются различные типы спецификаций. Каждая спецификация влияет на общее функционирование стабилитрона. Соблюдая эти спецификации, мы можем понять рабочие характеристики любого конкретного стабилитрона. Вот некоторые характеристики стабилитрона.

1. Напряжение стабилитрона (Vz)

Напряжение стабилитрона — это напряжение на стабилитроне, при котором происходит пробой, поэтому оно также известно как напряжение обратного пробоя.При изготовлении стабилитронов их напряжение пробоя обычно поддерживается в диапазоне от 2,4 В до 200 В. Однако для устройств поверхностного монтажа максимальное напряжение стабилитрона составляет около 47 вольт.

2. Максимальный ток (Iz-max)

Iz-max — это максимальный ток, который может протекать через стабилитрон при обратном напряжении пробоя. Он колеблется от 200 мкА до 200 А. Из-макс можно рассчитать по формуле

Iz = Pz / Vz

Где Pz — максимальная мощность, которую может выдержать диод, а Vz — обратное напряжение пробоя.

3. Минимальный ток (Из-мин)

Iz-min — это минимальная величина тока, необходимая для пробоя стабилитрона. Он колеблется от 5 мА до 10 мА.

4. Номинальная мощность (Pz)

Номинальная мощность — это максимальная мощность, которую стабилитрон может безопасно рассеивать. Обычно используемые значения мощности стабилитрона включают 400 мВт, 500 мВт, 1 мВт, 3 мВт и 5 мВт. Стабилитроны с высокой номинальной мощностью обычно дороги и требуют дополнительных устройств для отвода избыточного тепла.Максимальную рассеиваемую мощность (Pzm) стабилитроном можно рассчитать по приведенной формуле:

Pzm = Iz * Vz

Где Iz — это максимальный ток, который может протекать через стабилитрон, а Vz — это напряжение пробоя стабилитрона.

5. Сопротивление стабилитрона

Сопротивление стабилитрона или импеданс стабилитрона — это полное сопротивление стабилитрона протеканию электрического тока. Сопротивление стабилитрона также очевидно из графика обратной характеристики VI, поскольку оно не полностью вертикально, следовательно, есть небольшое изменение тока, протекающего при небольшом изменении напряжения на стабилитроне, и это изменение напряжения по отношению к диоду Зенера. ток — это сопротивление стабилитрона.В идеале он должен быть равен нулю, но каждый стабилитрон имеет некоторое сопротивление стабилитрона.

Импеданс стабилитрона стабилитрона рассчитывается по формуле

R = Vi-Vz / Iz

Где Vi — входное напряжение, Iz — ток, проходящий через стабилитрон, а Vz — напряжение пробоя стабилитрона.

6. Допуск стабилитрона

Допуск стабилитрона определяется как диапазон напряжений, близкий к напряжению пробоя, при котором стабилитрон проводит ток в обратном направлении.При изготовлении стабилитрона могут возникать небольшие различия в концентрациях легирования для одного и того же типа стабилитрона, что означает, что их напряжения пробоя также незначительно различаются, следовательно, один и тот же тип стабилитрона проводит обратный ток при разных значениях напряжения обратного пробоя, и этот диапазон напряжения пробоя стабилитронов называется их допуском. Обычно допуск напряжения стабилитрона составляет ± 5%.

7. Температурная стабильность

Напряжение обратного пробоя стабилитронов изменяется в зависимости от различных температурных условий, и оно показывает большую разницу в своем значении для разных степеней температуры в диапазоне от 0 ° C до 50 ° C.Таким образом, температурная стабильность — важный критерий, на который нужно обращать внимание при использовании стабилитронов в различных электрических цепях. Как мы читали выше, лавинный пробой имеет положительный температурный коэффициент, и он преобладает при напряжении выше 5 вольт, в то время как пробой на стабилитроне имеет отрицательный температурный коэффициент, и он преобладает при напряжении ниже 5 вольт. Имея это в виду, стабилитроны с пробивным напряжением 5 В обычно производятся, поскольку они обеспечивают лучшую температурную стабильность.

8.Температура перехода

Когда обратный электрический ток проходит через переход стабилитрона, там выделяется тепло, поэтому область перехода сравнительно горячее, чем внешний корпус стабилитрона, потому что тепло оттуда рассеивается. При изготовлении стабилитрона следует тщательно учитывать надлежащие характеристики внутренней и внешней температуры диода. Обычно температура перехода стабилитрона поддерживается в пределах от 175 ° C до 200 ° C.

9.Пакет

Стабилитрон

может быть упакован по-разному. Однако широко используемые методы упаковки включают традиционные устройства с выводами и упаковку для поверхностного монтажа (в технологии поверхностного монтажа (SMT) различные электрические компоненты устройства устанавливаются непосредственно на поверхности печатных плат (PCB)). Упаковка выбирается в соответствии с требованиями к уровню рассеивания тепла в устройстве.

Применение стабилитрона

Регулятор напряжения

Одним из наиболее важных применений стабилитрона является то, что он используется в качестве регулятора напряжения.Функция регулятора напряжения заключается в поддержании постоянного выходного напряжения для широкого диапазона входных напряжений и токов. Для использования стабилитрона в качестве стабилизатора напряжения шунтирующее сопротивление (Rs) подключено последовательно с входным напряжением и стабилитроном. Далее сопротивление нагрузки подключается параллельно стабилитрону в режиме обратного смещения. Шунтирующее сопротивление Rs отсекает избыточное количество тока и позволяет только ограниченному току проходить через стабилитрон и, следовательно, контролирует колебания напряжения и поддерживает постоянное выходное напряжение на сопротивлении нагрузки {R} _ {L}.

Защита от перенапряжения

Иногда ток в электрических устройствах превышает нормальное значение, что может привести к повреждению устройства, но это повреждение можно свести к минимуму, используя стабилитрон в электрической цепи, поскольку он защищает цепь, регулируя входное напряжение, и позволяет поддерживать постоянное напряжение на выходной терминал. Стабилитроны, наряду с кремниевым управляющим выпрямителем (SCR), используются в различных схемах, поскольку они контролируют высокую мощность и высокое напряжение в электронных схемах.

Выключатели электрические

Стабилитрон

может производить резкие изменения от минимального тока до максимального, поэтому его можно использовать в качестве переключателя.

Защита мультиметра

Еще одним важным применением стабилитрона является то, что он используется для защиты мультиметра. Стабилитрон подключен параллельно мультиметру, он регулирует напряжения и защищает мультиметр от повреждения из-за чрезмерного протекания тока в электрической цепи.Стабилитрон легко выдерживает высокие пробивные напряжения, поскольку в них высокая концентрация легирования.

Формирователь волны или ограничитель формы волны

Стабилитрон

также используется в качестве формирователя волны, поскольку он может изменять форму волны переменного тока и может преобразовывать синусоидальную волну в прямоугольную. Для этого два стабилитрона, обращенных друг к другу, соединены последовательно с сопротивлением R. Стабилитрон обеспечивает высокое сопротивление, если входное напряжение на клеммах меньше напряжения пробоя стабилитрона во время положительного и отрицательного полупериода входной синусоидальной волны, и напряжение на стабилитроне (Vz) появится на выходе (Vo).Стабилитрон предлагает низкое сопротивление, если входное напряжение больше, чем напряжение пробоя стабилитрона, что позволяет большому току проходить через стабилитрон, и мы видим большое падение напряжения на сопротивлении R, и стабилитрон ограничивает избыточное напряжение. , следовательно, входной синусоидальный сигнал обрезается. Таким образом, мы можем получить прямоугольный сигнал на выходе. Таким образом, стабилитрон используется как ограничитель волн, и эти схемы в основном используются для устранения помех в телевизионных и FM-передатчиках.

Переключатель напряжения

Стабилитрон

может действовать как переключатель напряжения. Если мы используем стабилитрон и сопротивление R в цепи, входное напряжение может быть сдвинуто до напряжения пробоя стабилитрона.

Преимущества стабилитрона

• Стабилитрон экономичен.

• Поддерживает и регулирует входное напряжение.

• Он имеет простую схему и очень совместим.

• Широко применяется в электрических цепях для защиты устройств от перенапряжений.

• Обеспечивает постоянное напряжение на выходной клемме.

• Имеет возможность контролировать превышение протекания тока в цепи.

• Используется как ограничитель формы сигнала.

Недостатки стабилитрона

• Чтобы нейтрализовать избыточное входное напряжение, стабилитрон применяет еще большее обратное напряжение, которое потребляет много электроэнергии в этом процессе.

• Стабилитрон не подходит, если ток нагрузки очень высок, поскольку их эффективность снижается при высоких токах нагрузки.

• Из-за сопротивления стабилитрона выходное напряжение немного изменяется.

• Показывает высокий внутренний импеданс в цепи.

• Транзисторы более предпочтительны, чем стабилитроны для регулирования напряжения, поскольку они имеют лучший коэффициент регулирования.

• Поскольку напряжение стабилитрона равно выходному напряжению (Vo = Vz), мы не можем регулировать выходное напряжение.

Стабилитрон | Инжиниринг | Фэндом

Обозначение стабилитрона.

Диод обычно рассматривается как устройство, позволяющее току течь через него только в одном направлении; однако стабилитроны позволяют току течь и в обратном направлении, если напряжение больше номинального пробоя или «напряжения стабилитрона».

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

Стабилитрон демонстрирует почти те же свойства, за исключением того, что устройство специально спроектировано так, чтобы иметь значительно пониженное напряжение пробоя, так называемое напряжение Зенера . Стабилитрон содержит сильно легированный p-n-переход, позволяющий электронам туннелировать из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материала n-типа.Стабилитрон с обратным смещением будет демонстрировать управляемый пробой и пропускать ток, чтобы поддерживать напряжение на стабилитроне на уровне стабилитрона. Например, стабилитрон на 3,2 В будет демонстрировать падение напряжения на 3,2 В при обратном смещении. Однако ток не безграничен, поэтому стабилитрон обычно используется для генерации опорного напряжения для каскада усилителя или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

Напряжение пробоя можно довольно точно контролировать в процессе легирования.Доступны допуски с точностью до 0,05%, хотя наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%.

Эффект открыл американский физик Кларенс Мелвин Зинер.

Другой механизм, производящий аналогичный эффект, — это лавинный эффект, как в лавинном диоде. На самом деле два типа диодов сконструированы одинаково, и в диодах этого типа присутствуют оба эффекта. В кремниевых диодах напряжением до 5,6 вольт эффект стабилитрона является преобладающим эффектом и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент.При напряжении выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

В диоде на 5,6 В эти два эффекта возникают вместе, а их температурные коэффициенты аккуратно компенсируют друг друга, поэтому диод на 5,6 В является предпочтительным элементом в критичных к температуре приложениях.

Современные технологии производства 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.Диод на 75 вольт имеет в 10 раз больший коэффициент, чем у диода на 12 вольт.

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

Использует []

Стабилитроны

широко используются в электронных схемах. Их основная функция — регулировать напряжение в цепи. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения, так что он имеет обратное смещение, 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 стабилизатор напряжения (шунт , означает параллельное соединение, а стабилизатор напряжения представляет собой класс цепей, которые вырабатывают фиксированное напряжение).

См. Также []

• b: Стабилитроны | Викиучебники: Стабилитроны [1]

Принцип работы и характеристики стабилитронов

Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя PN-перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне при неизменном напряжении.

Каталог

I Принцип стабилитронов

Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя PN перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным. Этот диод представляет собой полупроводниковый прибор с очень высоким сопротивлением вплоть до критического напряжения обратного пробоя. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление снижается до очень небольшого значения.В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным. Стабилитрон разделен по напряжению пробоя. Из-за этой характеристики стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного элемента напряжения. Стабилитроны могут быть подключены последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения могут быть получены путем последовательного подключения.

Прямая характеристика характеристической кривой вольт-ампер стабилитрона аналогична характеристике обычного диода.Обратной характеристикой является то, что когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление очень велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал. Однако, когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется пробоем. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток варьируется в большом диапазоне, напряжение на диодах стабильно вблизи напряжения пробоя, что обеспечивает стабилизацию напряжения на диодах.Полупроводниковые диоды предотвращают обратный ток, но если приложенное обратное напряжение становится слишком высоким, может произойти преждевременный пробой или повреждение.

Стабилитроны аналогичны стандартным диодам с PN переходом, но они специально разработаны для обеспечения низкого и заданного напряжения обратного пробоя. Он использует любое обратное напряжение, приложенное к нему. Стабилитрон ведет себя как обычный диод общего назначения, изготовленный из кремниевой структуры PN. При прямом смещении анод расположен относительно своего катода и ведет себя как нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток.Однако, в отличие от обычных диодов, которые предотвращают протекание тока через себя при обратном смещении, катод становится более положительным, чем анод, и как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить обратное. Это связано с тем, что когда обратное напряжение на стабилитронах превышает номинальное напряжение устройства, происходит процесс, называемый Avalanche Breakdown . Слой обеднения полупроводника и ток начинают течь через диоды, чтобы ограничить рост напряжения.

II ВАХ стабилитронов

Рисунок 1. ВАХ стабилитронов

Стабилитроны используются в режиме « обратное смещение » или в режиме обратного пробоя, где подключен анод диода к отрицательному питанию. Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что область характеристики обратного смещения стабилитрона представляет собой почти постоянное отрицательное напряжение, которое не имеет ничего общего с величиной тока, протекающего через диод, и остается почти неизменным, даже если ток сильно меняется.Ток стабилитрона остается между током пробоя I Z (мин.) И максимальным номинальным током I Z (макс.).

Эта способность к самоуправлению может использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения для предотвращения изменений мощности или нагрузки. Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя почти постоянно, оказался важной особенностью стабилитронов, поскольку его можно использовать в простейших приложениях регулятора напряжения.

Регулятор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно.Несмотря на колебания напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.

III Стабилитрон

Стабилитроны могут использоваться для получения стабильного выходного напряжения с низкой пульсацией при переменных токах нагрузки. Пропуская небольшой ток от источника напряжения через диод через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения Vout.

Помните, что выходное напряжение постоянного тока полуволнового или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на постоянное напряжение и среднее выходное напряжение при изменении значения нагрузки. Подключив к выходу выпрямителя простую схему стабилитрона, как показано ниже, можно получить более стабильное выходное напряжение.

Рис. 2. Схема стабилитрона

Резистор RS соединен последовательно со стабилитроном для ограничения тока через диод, а VS соединен в комбинации.Регулируемое выходное напряжение Vout снимается с стабилитрона. Катодный вывод стабилитрона подключен к положительной шине источника питания постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в состоянии пробоя. Затем выберите резистор RS, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.

Без нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет нулевым (IL = 0), и весь ток схемы проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, потребляет максимальную мощность. Когда небольшая часть сопротивления нагрузки RLRS приведет к большему току подключения диода, потому что это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода.Выбор соответствующего значения последовательного сопротивления таким образом, чтобы при отсутствии нагрузки или в условиях высокого импеданса не превышалась максимальная номинальная мощность стабилитрона.

Нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому напряжение на RL всегда совпадает с напряжением стабилитрона (V _{— [R = V ž). Существует минимальный ток Зенера, при котором стабилизация напряжения эффективна, и ток Зенера всегда должен оставаться выше этого значения при работе под нагрузкой в ​​области ее пробоя.Верхний предел тока зависит, конечно, от номинальной мощности устройства. Напряжение питания VS должно быть больше VZ.}

Одна небольшая проблема такая же, как и в схеме стабилитрона на стабилитронах. Иногда диод генерирует электрический шум поверх источника постоянного тока, потому что он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не проблема для большинства приложений, но может потребоваться добавить большой развязывающий конденсатор на выходе стабилитрона для достижения сглаживания.

Стабилитроны всегда работают в условиях обратного смещения.Стабилитрон может использоваться для разработки схемы регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке в случае изменения входного напряжения или тока нагрузки. Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора RS, включенного последовательно с входным напряжением V S. При этом условии обратного смещения стабилитрон включен параллельно нагрузке RL. Стабильное выходное напряжение всегда выбирается таким же, как напряжение пробоя VZ диода.

Пример

5.Требуется стабильное питание 0 В от входа постоянного тока 12 В. Стабилитроны имеют максимальную номинальную мощность PZ 2 Вт. Рассчитано с использованием схемы стабилитрона, приведенной выше:

a). Максимальный ток, протекающий через стабилитрон.

б). Минимальное значение последовательного сопротивления, RS

c). Ток нагрузки IL, если 1k & Omega; нагрузочный резистор подключен через стабилитрон.

г). Ток стабилитрона IZ, при полной нагрузке.

IV Напряжение стабилитрона

Помимо генерирования одного стабильного выходного напряжения, стабилитроны также могут быть подключены последовательно с обычными кремниевыми сигнальными диодами для получения различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.

Стабилитроны, подключенные последовательно

Рис. 3. Стабилитроны, подключенные последовательно

Стабилитрон, подключенный последовательно,

Значение каждого стабилитрона может быть выбрано в соответствии с приложением, тогда как у кремниевых диодов всегда падает примерно 0,6-0,7 V под смещением переадресации. Напряжение питания Vin, конечно, должно быть выше максимального выходного опорного напряжения, которое в приведенном выше примере составляет 19 В.

Типичная электронная схема типичного стабилитрона — 500 мВт, серия BZX55 или 1.3W, серия BZX85. Например, C7V5 — это диод на 7,5 В, а ссылочный номер диода — BZX55C7V5.

Стабилитроны серии 500 мВт имеют диапазон напряжений приблизительно от 2,4 до 100 В и обычно имеют ту же последовательность значений для серии резисторов 5% (E24). Эти небольшие, но очень полезные диоды имеют разные номиналы напряжения, как показано в таблице ниже.

2

3 907 9007

3 36787

BZX55 Номинальная мощность стабилитрона 500 мВт

2.4 В

2,7 В

3,0 В

3,3 В

3,6 В

3,9 В

4,3 В

4,3 В

9088 В

5,6 В

6,2 В

6,8 В

7,5 В

8,2 В

9,1 В

9,1 В

900

12В

13В

15В

16В

18В

20В

22В

22В 30 В

33 В

36 В

39 В

43 В 907 93

47V

Номинальная мощность стабилитрона BZX85 1.3W

4,3 В

4,7 В

5,1 В

5,6

6,2 В

6.8 В

7,5 В

8,2 В

9,1 В

10 В

11 В

12 В

12 В

12 В

12 В

16В

18В

20В

22В

24В

27В

30В

43V

47V

51V

56V

62V

V Схема фиксатора стабилитрона

источник питания.Но как стабилитрон реагирует на изменяющийся сигнал , если входной сигнал не является установившимся постоянным током, а представляет собой сигнал переменного-переменного тока.

Схема ограничения и ограничения диодов используется для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоидальной волны) и создания выходных сигналов различной формы в соответствии с расположением схемы. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, потому что они ограничивают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Так как схемы фиксации стабилитрона ограничивают или отсекают часть формы сигнала, они в основном используются для защиты схем или схем формирования сигналов.

Например, если мы хотим ограничить выходной сигнал до +7,5 В, мы будем использовать стабилитрон на 7,5 В. Если выходная форма волны пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «отсекает» перенапряжение на входе, создавая форму волны с плоской вершиной и сохраняя постоянный выход на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что в условиях прямого смещения стабилитрон остается диодом. Когда выходной сигнал переменного тока ниже -0,7 В, стабилитрон будет «проводить», как любой нормальный кремниевый диод, и ограничивать выход до -0.7V, как показано ниже.

Рис. 4. Фиксирующая схема стабилитрона

Стабилитроны, соединенные встречно-обратной связью, могут использоваться в качестве того, что вырабатывает стабилизатор напряжения переменного тока, так называемый «генератор прямоугольных волн Пора». С помощью этой конфигурации мы можем вырезать форму волны между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В

Так, например, если мы хотим обрезать форму выходного сигнала между двумя разными минимумами и максимальные значения, такие как + 8V и -6V, нам нужно использовать только два стабилитрона с разными номиналами.Обратите внимание, что выходной сигнал ограничивает форму волны переменного тока в диапазоне от + 8,7 В до -6,7 В из-за увеличения смещенного напряжения на диоде.

Другими словами, размах напряжения составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, поскольку падение напряжения прямого смещения на диоде увеличивается на 0,7 вольт в каждом направлении.

Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронных схем от перенапряжений. Два стабилитрона обычно размещаются на клеммах ввода питания.Во время нормальной работы один из стабилитронов выключен, и диод мало влияет. Однако, если форма волны входного напряжения превышает его предел, стабилитрон включается и фиксирует вход для защиты схемы.

VI Применение стабилитронов

1. Типичная схема последовательного регулятора

Рисунок 5. Типичная схема последовательного регулятора

В этой схеме база транзистора T стабилизирована на уровне 13 В. стабилитроном D, то его эмиттер будет выдавать постоянное напряжение 13-0.7 = 12,3 В. В пределах определенного диапазона, независимо от того, увеличивается или уменьшается входное напряжение, независимо от того, изменяется сопротивление нагрузки, а выходное напряжение остается неизменным. Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная схема встроенного регулятора напряжения, которая может выдавать 5 В. 7805-7824 может выводить напряжение 5-24 В. Он применяется во многих бытовых приборах.

Рисунок 6. Схема встроенного регулятора напряжения серии 7805

2. Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

Рисунок 7.Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

115V — основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D и включается транзистор T. Его коллекторный потенциал изменится с исходного высокого уровня (5 В) на низкий уровень. Подача напряжения через линию управления в режиме ожидания переводит телевизор в режим защиты в режиме ожидания.

3. Схема гашения дуги

Рисунок 7. Схема гашения дуги

Когда соответствующий стабилитрон подключен параллельно катушке индуктивности (принцип также может быть подключен к обычному диоду) , и катушка отключена во включенном состоянии, высокое напряжение, генерируемое высвобождением ее электромагнитной энергии, принимается диодом.Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых более мощных схемах электромагнитного управления.

Рекомендуемый артикул:

Введение в типы диодов

Что такое лазерные диоды?

Стабилитрон — Основные операции — Применения

Стабилитрон — это особый тип диода, который позволяет протекать току в направлении, противоположном направлению стрелки диода.Этот диод не проводит ток до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит напряжения пробоя. Это напряжение и есть «напряжение стабилитрона».

Примечание: стабилитрон работает как обычный полупроводниковый диод, когда он смещен в прямом направлении.

На следующем рисунке показан символ стабилитрона (A — анод, K — катод) и направление электрического тока, когда стабилитрон работает в области регулирования напряжения.

Основные операции стабилитрона

Стабилитрон будет проанализирован не как идеальный диод, а как настоящий.Когда стабилитрон смещен в обратном направлении, через диод протекает небольшой электрический ток.

Когда мы анализируем кривую стабилитрона, мы видим, что когда напряжение, приложенное к диоду, увеличивается (отрицательно), протекающий ток не сильно увеличивается. Однако, как только приложенное напряжение достигает значения, называемого Напряжение Зенера (Vz), напряжение не увеличивается сильно, поэтому его можно считать постоянным.

Ток, который проходит через диод (ток стабилитрона), может изменяться в большом диапазоне значений, но напряжение на диоде практически одинаковое.Эта область называется: область регулирования напряжения. Это особенность стабилитрона, которой мы можем воспользоваться, потому что напряжение остается практически постоянным при больших колебаниях тока. См. Картинку выше.