Варистор на схеме обозначение: Варистор принцип работы

Содержание

Как варистор защитит бытовую технику от молнии? SW19.ru

Удар молнии в соседнюю опору электропередач или просто рядом с вашим домом событие не очень приятное. Для мастера-электронщика работа в этом случае часто неблагодарная. Не рядовой случай, когда после всех объяснений и рассказов о целесообразности ремонта слышим в конце недовольное: «А почему так дорого?», «А я у другого мастера спросил и мне сказали, что сгореть должно было меньше» и всякий подобный бред жадины-профана, который не ценит чужой труд. Вариант, когда после вскрытия пациента наблюдаем пробитый «трансик» или обугленный варистор много приятнее для обеих сторон.

Современные полупроводники крайне чувствительны к превышениям допустимого напряжения и причина этого не только природные явления. Список причин можно продолжать — от доморощенного сварщика-соседа, до перекомутаций на линии. Нас больше интересует не сами причины, а как с ними бороться. Коротко об этом.

Начнём с исходных данных. Какой ток в розетке?

Смешной ответ: «220 вольт», — кому-то не режет слух. Вариант: «Переменный», — тоже не много лучше, потому как без нагрузки тока нет. А какое напряжение? Может быть уже и не 220 вольт – стандарт однако изменился.

Когда мы говорим о напряжении бытовой сети, то речь идёт о действующем значение переменного напряжения – 220 (230) В. Амплитудное значение будет больше приблизительно в 1.4 раза – 311 (325) В. Учитывая допуск в 10 процентов, получим допустимый разброс амплитуды — от 280 до 342 (292 — 358) вольт. Вот эти 358 В – законно допустимая амплитуда переменного напряжения в нашей розетке. Но и это не всё. Может меняться частота, а синусоида не всегда имеет правильную форму. Перенапряжения различной природы суровая реальность и их допустимые параметры тоже регламентируют.

И наша бытовая техника проектируется с учётом возможности эти перепады выдерживать (хотелось бы верить что это так).

Для этого в цепи питания ставят входные фильтры, разрядники, супрессоры и варисторы (первый эшелон защиты на входе радиоаппаратуры).

Входной LC-фильтр неотъемлемая часть любого импульсного БП (его отсутствие говорит о «качестве» изделия). Основное назначение – не пропускать высокочастотные помехи от работы самого БП в сеть.

Разрядник – устройство с искровым промежутком, может быть как элементом печатного монтажа так и отдельным устройством (газонаполненный, с элементами гашения дуги). Разрядники имеют относительно большое время срабатывания (несколько миллисекунд), при срабатывании искровой промежуток со временем увеличивается из-за обгорания контактов, имеют большой разброс параметров, которые к тому же сильно зависят от внешней среды.

Супрессор (он же защитный диод (стабилитрон), диодный предохранитель, TVS-диод, трансил). В цепи переменного тока используются симметричные супрессоры. При превышении порогового напряжения, внутреннее сопротивление супрессора резко падает. Результат зависит от мощности вредного импульса – нагреется и остынет или сгорит вместе с предохранителем.

Варистор Вольтамперная характеристика (ВАХ) очень похожа на ВАХ супрессора. Соответственно и принцип работы схож. Сопротивление варистора зависит от приложенного к нему напряжения. На участке малых токов (несколько миллиампер) варистор практически не влияет на работу защищаемого устройства. Защитные свойства он проявляет на участке больших токов – когда приложенное к нему напряжение превысит определённый порог.

При превышении этого порога, варистор резко уменьшает собственное сопротивление до десятков ом. Высокочастотные импульсы перенапряжения не проникают на вход устройства, а преобразуются в тепловую энергию нагрева самого варистора. Если энергия этих импульсов больше допустимой, то варистор закорачивает входную цепь и сгорает вместе с плавким предохранителем.

При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При этом через варистор может протекать импульсный ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после исчезновения помехи его сопротивление вновь становится большим. Таким образом, включение варистора параллельно защищаемому устройству не влияет на работу последнего в нормальных условиях, но гасит импульсы опасного напряжения

Знания схемотехники входных цепей питания радиоаппаратуры и принципов работы элементов этих цепей несомненно нужны. Но обычному ремонтёру важнее знать как это проверить и чем заменить. Обугленный варистор потерял свою маркировку и вопрос что ставить взамен возникает не только у новичков (ведь цепи защиты бывают разные). Просто выпаять и забыть – не наш вариант!

Самый распространённый вариант – варистор на 470 вольт. Вспоминаем цифру сверху – 358 вольт в предполагаемом максимуме. Запас 112 вольт? Не совсем так. Варисторы имеют класс точности, и 10 процентов это лучший вариант. Считаем 20 процентов. Получаем возможный нижний предел напряжения срабатывания – 376 вольт. Теперь понятна логика производителя. Но и это не всё. Вариант ставим что есть на складе никто не отменял, главное, чтобы не было ложных срабатываний. Здесь необходимо понимание основного назначения варистора – защита от высоковольтных импульсных перенапряжений. Отвал нулевого провода в вашем доме и в результате неисправная аппаратура, а варистор целый — не редкость. Высоковольтные перенапряжения случайны и результат их воздействия непредсказуем. И если штатно варистор рассеивает высоковольтные импульсы, но когда-то наступает случай, что он не выдерживает мощности паразитного импульса и сгорает. Горит с переходом в проводящее состояние. По этой причине обязательна защита плавким предохранителем. Такая вот обязательная защита защиты.

На практике (особенно для себя любимого) лучше использовать варисторы на 390В или 430В постоянного напряжения. Воздействие высоковольтных импульсов очень не полезно для электролитов (а они чаще всего на 400В, а в дешевом ширпотребе даже на 350В).

Варисторы имеют достаточно большую емкость (до 50 нф), что ограничивает их применение на высоких частотах.

Как проверить варистор? Сразу напрашивается вариант собрать простейшую цепь из резистора для ограничения тока, варистора, нагрузки и повышающего трансформатора с возможностью регулирования напряжения. Важно выяснить точно напряжение перехода в проводящее состояние. Вариант проще – подключаем нашу цепочку к мегоометру с напряжением 500 вольт, и убеждаемся в срабатывании варистора. Косвенная проверка – измерить ёмкость варистора. Я не ошибся, именно ёмкость.

Маркировка на варисторе — это не всегда напряжение (иногда это условный код), а если и напряжение то не всегда одно и то же. Разные производители маркируют варисторы по-разному. Используются как максимальное значение рабочего действующего синусоидального напряжения (EPCOS), иногда действующее значение синусоидального напряжения при котором происходит отпирание варистора, а китайцы ставят постоянное напряжение отпирания. Надо обязательно читать документацию конкретного производителя.

Для примера: варистор EPCOS/TDK с маркировкой 241 это фактически аналог 431 у китайского TKS с маркировкой TVR оба отпираются постоянным напряжением около 430В.

Напряжение отпирания варистора величина не точная. Классический разброс составляет -15%…+20%. А у лучших производителей — не менее 10%. И зависимость от температуры никто не отменял.

Отличия варисторов от супрессоров.

Супрессор проигрывает варистору в поглощаемой энергии. Варистор тем и хорош, что тепло в нем выделяется по всей толщине материала и отсутствуют локальные перегревы. Супрессор обладает отличным быстродействием, но легко перегревается и выходит из строя при миллисекундных импульсах. Энергию варистор при коротких перенапряжениях, не рассеивает (не успевает), а поглощает.

Крутизна характеристики варистора довольно большая (но меньше чем у супрессоров).

Варисторы применяются в схемах с большой мощностью импульса, но относительно низким значением скорости его нарастания (крутизна фронта). К примеру, тиристорные преобразователи.

Супрессоры — в схемах с большей крутизной, но меньшей длительностью. Это преобразователи на основе IGBT или MOSFET-транзисторов. Работа транзисторов в ключевом режиме характеризуется малой длительностью выбросов напряжения (не более сотен нс; очень редко мкс), но при этом крутым фронтом импульса.

Стабилитроны тоже можно применять, то только в низковольтных транзисторных схемах с малыми скоростями изменения напряжения.

Короткие выводы:

1. Варисторы хорошо защищают сети питания радиоаппататуры от коротких высоковольтных выбросов напряжения, которые физически не поглощаются входными фильтрующими конденсаторами. Но не являются защитой от перенапряжений ниже напряжения открывания самого варистора.

2. Супрессоры хорошо использовать для защиты силовых ключей от переходных процессов и пиковых перенапряжений короткими импульсами.

3. При выборе варистора в качестве замены ориентируемся на напряжение открывания варистора. Обращать внимание на производителя, смотреть документацию по конкретному прибору.

4. Для защиты от перенапряжений в сети (не высоковольтных импульсных) хорошее решение применять ограничители напряжения и ограничители тока короткого замыкания (это для себя, а клиенту как совет).

P.S Всё, что выше никак не учебник и не претендует на полноту. Целенаправленно не перечислены все параметры рассмотренных элементов. Замечания на рассмотренную тему будут полезны не только автору.

Варистор Википедия

Обозначение на схеме Вольт-амперные характеристики варисторов: синие — на основе ZnO, красные — на основе SiC. Разные варисторы

Вари́стор (лат. vari(able) — переменный (resi)stor — резистор) — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. Обладает свойством резко уменьшать своё сопротивление с миллиардов до десятков Ом при увеличении приложенного к нему напряжения выше пороговой величины[1]. При дальнейшем увеличении напряжения сопротивление уменьшается ещё сильнее. Благодаря отсутствию сопровождающих токов при скачкообразном изменении приложенного напряжения, варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Изготовление

Изготавливают варисторы спеканием при температуре около 1700 °C полупроводника, преимущественно порошкообразного карбида кремния (SiC) или оксида цинка (ZnO), и связующего вещества (например, глина, жидкое стекло, лаки, смолы). Далее две поверхности полученного элемента металлизируют (обычно электроды имеют форму дисков) и припаивают к ним металлические проволочные выводы.

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечные варисторы с подвижным контактом.

Свойства

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению R

d:

λ=RRd=UI:dUdI≈const{\displaystyle \lambda ={\frac {R}{R_{d}}}={\frac {U}{I}}:{\frac {dU}{dI}}\approx const},

где U — напряжение, I — ток варистора

Коэффициент нелинейности лежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов на основе ZnO.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) варистора — отрицательная величина.

Применение

Низковольтные варисторы изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,0001 до 1 А; высоковольтные варисторы — на рабочее напряжение до 20 кВ.

Варисторы применяются для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговых вычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий, в цепях защиты от перенапряжений (например, высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др.

Высоковольтные варисторы применяются для изготовления ограничителей перенапряжения.

Как электронные компоненты, варисторы дёшевы и надёжны, способны выдерживать значительные электрические перегрузки, могут работать на высокой частоте (до 500 кГц). Среди недостатков — значительный низкочастотный шум и старение — изменение параметров со временем и при колебаниях температуры.

Материалы варисторов

Тирит, вилит, лэтин, силит — полупроводниковые материалы на основе карбида кремния с разными связками. Оксид цинка — новый материал для варисторов.

Параметры

При описании характеристик варисторов в основном используются следующие параметры[1]:

  • Классификационное напряжение Un — напряжение при определённом токе (обычно 1 мА), условный параметр для маркировки изделий;
  • Максимально допустимое напряжение Um для постоянного тока и для переменного тока (среднеквадратичное или действующее значение), диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ; может быть превышено только при перенапряжениях;
  • Номинальная средняя рассеиваемая мощность P — мощность в ваттах (Вт), которую варистор может рассеивать в течение всего срока службы при сохранении параметров в заданных пределах;
  • Максимальный импульсный ток Ipp (Peak Surge Current) в амперах (А), для которого нормируется время нарастания и длительность импульса;
  • Максимальная допустимая поглощаемая энергия W (Absorption energy) в джоулях (Дж), при воздействии одиночного импульса;
  • Ёмкость Co, измеренная в закрытом состоянии при заданной частоте; зависит от приложенного напряжения — когда варистор пропускает через себя большой ток, она падает до нуля.

Рабочее напряжение варистора выбирается исходя из допустимой энергии рассеяния и максимальной амплитуды напряжения. Рекомендуется, чтобы на переменном напряжении оно не превышало 0,6 Un, а на постоянном — 0,85 U

n. Например, в сети с действующим напряжением 220 В (50 Гц) обычно устанавливают варисторы с классификационным напряжением не ниже 380…430 В.

См. также

Примечания

Литература

  • В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов / Под ред. В. Г. Герасимова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1978.
  • Электроника: Энциклопедический словарь / В. Г. Колесников (главный редактор). — 1-е изд. — М.: Сов. энциклопедия, 1991. — С. 54. — ISBN 5-85270-062-2.
  • И. П. Шелестов. Полезные схемы. Книга 5. — М.: СОЛОН-Р, 2002. — 240 с. — (Радиолюбителям). — 7000 экз. — ISBN 5-93455-167-1.

Стабилитрон: принцип работы, маркировка, обозначение, параметры, свойства

Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера, представляет собой диод особого типа. При прямом включении обычный диод и стабилитрон ведут себя аналогично. Разница между ними проявляется при обратном включении. Обычный диод при подаче обратного напряжения и превышении его номинального значения просто выходит из строя. А  для стабилитрона подключение обратного напряжения и его рост до установленной точки является штатным режимом. При достижении определенной точки обратного напряжения в стабилитроне возникает обратимый пробой. Через устройство начинает течь ток. До наступления пробоя стабилитрон находится в нерабочем состоянии и через него протекает только малый ток утечки.  На электросхемах стабилитрон обозначается как стрелка-указатель, на конце которой имеет черточка, обозначающая запирание. Стрелка указывает направление тока. Буквенное обозначение на схемах – VD.

Содержание статьи

Устройство

Полупроводниковые стабилитроны пришли на смену морально устаревшим стабилитронам тлеющего разряда – ионным газоразрядным электровакуумным приборам. Для изготовления стабилитронов используются кремниевые или германиевые кристаллы (таблетки) с проводимостью n-типа, в которые добавляют примеси сплавным или диффузно-сплавным способом. Для получения электронно-дырочного p-n перехода используются акцепторные примеси, в основном алюминий. Кристаллы заключают в корпуса из полимерных материалов, металла или стекла.

Кремниевые сплавные стабилитроны Д815 (А-И) выпускаются в металлическом герметичном корпусе, который является положительным электродом. Такие элементы имеют широкий интервал рабочих температур – от -60°C до +100°C. Кремниевые сплавные двуханодные стабилизирующие диоды КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б выпускают в пластмассовом корпусе. Кремниевые сплавные термокомпенсированные детали КС211 (Б-Д), используемые в качестве источников опорного напряжения, имеют пластмассовый корпус.

SMD стабилитроны, то есть миниатюрные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, изготавливаются в основном в стеклянных и пластиковых корпусах. Такие элементы могут выпускаться с двумя и тремя выводами. В последнем случае третий вывод является «пустышкой», никакой смысловой нагрузки не несет и предназначается только для надежной фиксации детали на печатной плате.

Принцип действия

Стабилитрон был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером, именем которого его и назвали. Электрический пробой p-n перехода может быть обусловлен туннельным пробоем (в этом случае пробой носит название Зенеровского), лавинным пробоем, пробоем в результате тепловой неустойчивости, который наступает из-за разрушительного саморазогрева токами утечки.

И инженеры конструируют эти элементы таким образом, чтобы возникновение туннельного и/или лавинного пробоя произошло задолго до того, как в них возникнет вероятность теплового пробоя.

Величина напряжения пробоя зависит от концентрации примесей и способа легирования p-n-перехода. Чем больше концентрация примесей и чем выше их градиент в переходе, тем ниже обратное напряжение, при котором образуется пробой.

  • Туннельный (зенеровский) пробой появляется в полупроводнике в тех случаях, когда напряженность электрического поля в p-n зоне равна 106 В/см. Такая высокая напряженность может возникнуть только в высоколегированных диодах. При напряжениях пробоя, находящихся в диапазоне 4,5…6,7 В, сосуществуют туннельный и лавинный эффекты, а вот при напряжении пробоя менее 4,5 В остается только туннельный эффект.
  • В стабилитронах с небольшими уровнями легирования или меньшими градиентами легирующих добавок присутствует только лавинный механизм пробоя, который появляется при напряжении пробоя примерно 4,5 В. А при напряжении выше 7,2 В остается только лавинный эффект, а туннельный полностью исчезает.

Как было сказано ранее, при прямом подключении стабилитрон при прямом включении ведет себя так же, как и обычный диод, – он пропускает ток. Различия между ними возникают при обратном подключении.

Обычный диод при обратном подключении запирает ток, а стабилитрон при достижении обратным напряжением величины, которая называется напряжением стабилизации, начинает пропускать ток в обратном направлении. Это объясняется тем, что при подаче на стабилитрон напряжения, которое превышает U ном. устройства, в полупроводнике возникает процесс, называемый пробоем. Пробой может быть туннельным, лавинным, тепловым. В результате пробоя ток, протекающий через стабилитрон, возрастает до максимального значения, ограниченного резистором. После достижения напряжения пробоя ток остается примерно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка, в которой напряжение запускает ток, может очень точно устанавливаться в процессе производства легированием. Поэтому каждому элементу присваивают определенное напряжение пробоя (стабилизации).

Стабилитрон используется только в режиме «обратного смещения», то есть его анод подключается к «-» источника питания. Способность стабилитрона запускать обратный ток при достижении напряжения пробоя применяется для регулирования и стабилизации напряжения при изменении напряжения питания или подключенной нагрузки. Использование стабилитрона позволяет обеспечить постоянное выходное напряжение для подключенного потребителя при перепадах напряжения ИП или меняющемся токе потребителя.

Вольт-амперная характеристика

ВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви – прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочим режимом для традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона. Стабилитрон называют опорным диодом, а источник напряжения, в схеме которого есть стабилитрон, называют опорным.

На рабочей обратной ветви опорного диода выделяют три основные значения обратного тока:

  • Минимальное. При силе тока, которая меньше минимального значения, стабилитрон остается закрытым.
  • Оптимальное. При изменении тока в широких пределах между точками 1 и 3 значение напряжения меняется несущественно.
  • Максимальное. При подаче тока выше максимальной величины опорный диод перегреется и выйдет из строя. Максимальное значение тока ограничивается максимально допустимой рассеиваемой мощностью, которая очень зависит от внешних температурных условий.

Области применения

Основная область применения этих элементов – стабилизация постоянного напряжения в маломощных ИП или в отдельных узлах, мощность которых не более десятков ватт. С помощью опорных диодов обеспечивают нормальный рабочий режим транзисторов, микросхем, микроконтроллеров.

В стабилизаторах простой конструкции стабилитрон является одновременно источником опорного напряжения и регулятором. В более сложных конструкциях стабилитрон служит только источником опорного напряжения, а для силового регулирования применяется внешний силовой транзистор.

Термокомпенсированные стабилитроны и детали со скрытой структурой востребованы в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения. Для защиты электрической аппаратуры от перенапряжений разработаны импульсные лавинные стабилитроны. Для защиты входов электрических приборов и затворов полевых транзисторов в схему устанавливают рядовые маломощные стабилитроны. Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП) изготавливаются с одним кристаллом, на котором расположены: защитный стабилитрон и силовой транзистор.

Основные характеристики

В паспорте стабилизирующего диода указывают следующие параметры:

  • Номинальное напряжение стабилизации Uст. Этот параметр выбирает производитель устройства.
  • Диапазон рабочих токов. Минимальный ток – величина тока, при которой начинается процесс стабилизации. Максимальный ток – значение, выше которого устройство разрушается.
  • Максимальная мощность рассеивания. В маломощных элементах это паспортная величина. В паспортах мощных стабилитронов для расчета условий охлаждения производитель указывает: максимально допустимую температуру полупроводника и коэффициент теплового сопротивления корпуса.

Помимо параметров, указываемых в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими величинами, среди которых:

  • Дифференциальное сопротивление. Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и по току нагрузки. Первый недостаток устраняется запитыванием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй – включением между стабилитроном и нагрузкой буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем.
  • Температурный коэффициент напряжения. В соответствии со стандартом эта величина равна отношению относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению наружной температуры. В нетермостабилизированных стабилитронах при нагреве от +25°C до +125°C напряжение стабилизации сдвигается на 5-10% от первоначального значения.
  • Дрейф и шум. Эти характеристики для обычных стабилитронов не определяются. Для прецизионных устройств они являются очень важными свойствами. В обычных (непрецизионных) стабилитронах шум создают: большое количество посторонних примесей и дефекты кристаллической решетки в области p-n перехода. Способы снижения шума (если в этом есть необходимость): защитная пассивация оксидом или стеклом (примеси направляются вглубь кристалла) или перемещением вглубь кристалла самого p-n-перехода. Второй способ является более радикальным. Он востребован в диодах с низким уровнем шума со скрытой структурой.

Способы включения – последовательное и параллельное

На детали импортного производства в сопроводительных документах ситуации, при которых возможно последовательное или параллельное соединение, не регламентируются. В документации на отечественные опорные диоды можно встретить два указания:

  • В приборах маленькой и средней мощности можно последовательно или параллельно подсоединять любое количество односерийных стабилитронов.
  • В приборах средней и значительной мощности можно последовательно соединять любое число стабилизирующих диодов единой серии. При параллельном соединении необходимо произвести расчеты. Общая мощность рассеивания всех параллельно подсоединенных стабилитронов не должна быть выше аналогичного показателя одной детали.

Допускается последовательное подключение опорных диодов разных серий в том случае, если рабочие токи созданной цепи не превышают паспортные токи стабилизации для каждой серии, установленной в схеме.

На практике для умножения напряжения стабилизации чаще всего применяют последовательное соединение двух-трех стабилитронов. К этой мере прибегают в том случае, если не удалось достать деталь на нужное напряжение или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжение отдельных элементов суммируется. В основном этот вид соединения используется при сборке высоковольтных стабилизаторов.

Параллельное соединение деталей служит для того, чтобы повышать ток и мощность. Однако на практике этот вид соединения применяется редко, поскольку различные экземпляры опорных диодов даже одного типа не имеют совершенно одинаковых напряжений стабилизации. Поэтому при параллельном соединении разряд возникнет только в детали с наименьшим напряжением стабилизации, а в остальных пробой не произойдет. Если пробой и возникает, то одни стабилитроны в такой цепи будут работать с недогрузкой, а другие с перегрузкой.

Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны соединяются последовательно и встречно. В первый полупериод синусоиды переменного тока один элемент работает как обычный диод, а второй выполняет функции стабилитрона. Во втором полупериоде элементы меняются функциями. Форма выходного напряжения отличается от входного. Ее конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет отсекаться и верхушки синусоиды будут срезаны. Последовательное и встречное соединение стабилитронов может применяться в термостабилизированном стабилитроне.

Составные стабилитроны

Составной стабилитрон – устройство, применяемой в ситуациях, когда необходимы токи и мощность большего значения, чем это допускают технические условия. В этом случае между стабилизирующим диодом и нагрузкой подсоединяют буферный усилитель постоянного тока. В схеме коллекторный переход транзистора включен параллельно стабилизирующему диоду, а эммиттерный переход – последовательно.

Схема обычного составного стабилитрона не предназначена для применения на прямом токе. Но добавление диодного моста превращает составной стабилитрон в систему двойного действия, которая может работать и при прямом, и при обратном токе. Такие стабилитроны еще называют двойными или двуханодными. Стабилитроны, которые могут работать с напряжением только одной полярности, называют несимметричными. А составные стабилитроны, дееспособные при любом направлении тока, называют симметричными.

Виды стабилитронов

На современном рынке электроники имеется широкий ассортимент стабилитронов, адаптированных к определенным условиям применения.

Прецизионные

Эти устройства обеспечивают высокую стабильность напряжения на выходе. К ним предъявляются дополнительные требования к временной нестабильности напряжения и температурного коэффициента напряжения. К прецизионным относятся устройства:

  • Термокомпенсированные. В схему термокомпенсированного стабилитрона входят последовательно соединенные: стабилитрон номинальным напряжением 5,6 В (с плюсовым значением температурного коэффициента) и прямоосвещенный диод (с минусовым коэффициентом). При последовательном соединении этих элементов происходит взаимная компенсация температурных коэффициентов. Вместо диода в схеме может использоваться второй стабилитрон, включаемый последовательно и встречно.
  • Со скрытой структурой. Ток пробоя в обычном стабилитроне сосредотачивается в приповерхностном кремниевом слое, где находится максимальное количество посторонних примесей и дефектов кристаллической решетки. Эти несовершенства конструкции провоцируют шум и нестабильную работу. В деталях со скрытой структурой ток пробоя «загоняют» внутрь кристалла путем формирования глубокого островка p-типа проводимости.   

Быстродействующие

Для них характерны: низкое значение барьерной емкости, всего десятки пикофарад, и краткий период переходного процесса (наносекунды). Такие особенности позволяют опорному диоду ограничивать и стабилизировать кратковременные импульсы напряжения.

Стабилизирующие диоды могут быть рассчитаны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Высоковольтные стабилитроны устанавливаются на специальные охладители, способные обеспечить нужный теплообмен и уберечь элемент от перегрева и последующего разрушения.

Регулируемые стабилитроны

При изготовлении стабилизированных блоков питания необходимый стабилитрон может отсутствовать. В этом случае собирают схему регулируемого стабилитрона.

Нужное напряжение стабилизирующего диода подбирают при помощи резистора R1. Для настройки схемы на место резистора R1 подключают переменный резистор номиналом 10 кОм. После получения нужного значения напряжения определяют полученное сопротивление и устанавливают на постоянное место резистор нужного номинала. Для этой схемы можно применить транзисторы КТ342А, КТ3102А.

Способы маркировки

На корпусе детали имеется буквенная или буквенно-цифровая маркировка, которая характеризует электрические свойства и назначение устройства. Различают два типа маркировки. Детали в стеклянном корпусе маркируются привычным образом. На поверхности элемента пишут напряжение стабилизации с использованием буквы V, которая выполняет функцию десятичной запятой. Маркировка из четырех цифр и буквы в конце менее понятна. Расшифровать ее можно только с помощью даташита.

Еще один способ обозначения стабилизирующих диодов – цветовая маркировка. Часто применяется японский вариант, который представляет собой два или три цветных кольца. При наличии двух колец, каждое из них обозначает определенную цифру. Если второе кольцо нанесено в удвоенном варианте, то это означает, что между первой и второй цифрой надо поставить запятую.

Как отличить стабилитрон от обычного диода

Оба эти элемента имеют схожее обозначение на схеме. На практике отличить стабилитрон от обычного диода  и даже узнать его номинал, если оно не более 35 В, можно с помощью приставки к мультиметру.

Схема приставки к мультиметру

Для выполнения генератора с широтно-импульсной модуляцией используется специализированная микросхема MC34063. Чтобы обеспечить гальваническую развязку между ИП и измерительной частью схемы напряжение контролируют на первичной обмотке трансформатора. Это позволяет сделать выпрямитель на VD2. Точка стабилизации выходного напряжения устанавливается с помощью резистора R3. Напряжение на конденсаторе С4 – примерно 40 В. Стабилизатор тока А2 и проверяемый опорный диод составляют параметрический стабилизатор, а мультиметр, подключенный к выводам схемы, позволяет определить напряжение стабилитрона.

Если диод подключить в обратной полярности (анод к «-», а катод к «+»), то мультиметр для обычного диода покажет 40 В, а для стабилитрона – напряжение стабилизации.

Для определения работоспособности стабилитрона с известным номиналом используют простую схему, состоящую из источника питания и токоограничительного резистора на 300…500 Ом. В этом случае с помощью мультиметра определяют не сопротивление перехода, а напряжение. Включают элементы, как показано на схеме, и меряют напряжение на стабилитроне.

Медленно поднимают напряжение блока питания. На значении напряжения стабилизации напряжение на стабилитроне должно прекратить свой рост. Если это произошло, значит, элемент исправен. Если при последующем увеличении напряжения ИП диод не начинает стабилизировать, значит, он не исправен.

Как правильно подобрать стабилитрон?

Стабилитроны относятся к стабилизаторам небольшой мощности. Поэтому их необходимо подбирать так, чтобы через них без перегрева мог проходить весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации.

Для правильного выбора стабилитрона для электрической схемы необходимо знать следующие параметры: минимальное и максимальное входное напряжение, напряжение на выходе, минимальный и максимальный ток нагрузки. Напряжение стабилизации стабилитрона равно выходному напряжению. А рассчитать максимальный ток, который может пройти через стабилитрон в конкретной схеме, и мощность рассеивания при максимальном токе, лучше всего с помощью онлайн-калькулятора. 

Содержание драгоценных металлов в стабилитронах

В стабилитронах, как и в других полупроводниках – обычных диодах, тиристорах, варикапах, из драгоценных металлов содержится, в основном, серебро, в некоторых – золото. Конкретное количество указывается в специальных таблицах. Содержание палладия и платины, даже если они и присутствуют в полупроводниках, обычно не указывается, поскольку их концентрация ничтожно мала.



Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Схема последовательности

И диаграммы последовательностей, и диаграммы сотрудничества являются разновидностями диаграмм взаимодействия. Диаграммы взаимодействия обращаются к динамическому представлению системы. Диаграмма последовательности — это диаграмма взаимодействия, которая подчеркивает временной порядок сообщений. На нем изображены объекты и классы, участвующие в сценарии, и последовательность сообщений, которыми обмениваются объекты, необходимые для выполнения функций сценария. Как правило, вы будете использовать одну диаграмму последовательности, чтобы указать основной поток варианта использования, и варианты этой диаграммы, чтобы указать исключительные потоки варианта использования.


Объект

В UML объект на диаграмме последовательности рисуется в виде прямоугольника, содержащего подчеркнутое имя объекта. Объект может быть назван одним из трех способов: имя объекта, имя объекта и его класс или просто имя класса (анонимный объект). Три способа присвоения имени объекту показаны на рисунке ниже.

Линия жизни

Объекты участников совместной работы (сценария) написаны горизонтально в верхней части диаграммы.Линия жизни представлена ​​пунктирной вертикальной линией, проведенной под каждым объектом. Они указывают на существование объекта.

Имена объектов могут быть конкретными (например, myAccount) или общими (например, myAccount: Account). Часто анонимный объект (: Account) может использоваться для представления любого объекта в классе. У каждого объекта также есть своя временная шкала, представленная пунктирной линией под объектом. Сообщения между объектами представлены стрелками, указывающими от объекта-отправителя к объекту-получателю.

Все в объектно-ориентированной системе осуществляется объектами. Объекты берут на себя ответственность за такие вещи, как управление данными, перемещение данных в системе, ответы на запросы и защита системы. Объекты работают вместе, общаясь или взаимодействуя друг с другом.

Сообщение

Сообщения, отображающие вызов операций, отображаются горизонтально. Они переходят от отправителя к получателю. Порядок указывается вертикальным положением, при этом первое сообщение отображается вверху диаграммы, а последнее сообщение — внизу.В результате порядковые номера указывать необязательно.

Тип линии и тип стрелки указывают на тип используемого сообщения:

  1. Синхронное сообщение (обычно вызов операции) показано сплошной линией с закрашенной стрелкой. Это обычный вызов сообщения, используемый для нормальной связи между отправителем и получателем.
  2. В ответном сообщении используется пунктирная линия с открытой стрелкой.
  3. Асинхронное сообщение имеет сплошную линию с открытой стрелкой.Сигнал — это асинхронное сообщение, на которое нет ответа.

Сообщения о создании и уничтожении

Участники не обязательно живут на протяжении всего взаимодействия с диаграммой последовательности. Участники могут быть созданы и уничтожены в соответствии с передаваемыми сообщениями.

Сообщение конструктора создает своего получателя. Отправитель, который уже существует в начале взаимодействия, помещается вверху диаграммы. Цели, которые создаются во время взаимодействия с помощью вызова конструктора, автоматически помещаются ниже по диаграмме.

Сообщение деструктора уничтожает его получателя. Есть и другие способы указать, что цель уничтожена во время взаимодействия. Только если для уничтожения цели установлено значение «после деструктора», вы должны использовать деструктор.

Не мгновенное сообщение

Сообщения часто считаются мгновенными, поэтому время, необходимое для доставки получателю, незначительно. Сообщения отображаются в виде горизонтальной стрелки. Чтобы указать, что до фактического получения сообщения получателем требуется определенное время, используется наклонная стрелка .

Фокус контроля

Focus of Control представляет период, в течение которого элемент выполняет операцию. Верх и низ прямоугольника выровнены по времени начала и завершения соответственно

Обозначение итераций

Обозначение итерации представляет сообщение, которое отправляется много раз нескольким объектам-получателям, как это может происходить при итерации по коллекции. Вы можете указать основу итерации в скобках, например * [для всех строк заказа].

Пример: разместить заказ

В примере показана диаграмма последовательности с тремя участвующими объектами: клиент, заказ и запас. Даже не зная формального обозначения, вы, вероятно, сможете получить довольно хорошее представление о том, что происходит.

  1. Шаги 1 и 2: Клиент создает заказ.
  2. Шаг 3: Клиент добавляет товары в заказ.
  3. Шаг 4, 5: Каждый предмет проверяется на наличие в инвентаре.
  4. Шаг 6, 7, 8: Если товар есть в наличии, он добавляется в заказ.
  5. Шаг 9 возврат
  6. Шаг 10, 11: сохранить и уничтожить приказ

Фрагменты последовательности

На диаграмме последовательности UML объединенные фрагменты позволяют отображать циклы, ответвления и другие альтернативы. Комбинированный фрагмент состоит из одного или нескольких операндов взаимодействия, и каждый из них включает в себя одно или несколько сообщений, использование взаимодействия или комбинированные фрагменты.

Фрагмент последовательности представлен в виде прямоугольника, называемого комбинированным фрагментом, который включает в себя часть взаимодействий в диаграмме последовательности.Оператор фрагмента (в верхнем левом углу) указывает тип фрагмента. Типы фрагментов включают ref, assert, loop, break, alt, opt и neg, ref, sd.

Оператор Значение
альт Альтернативные несколько фрагментов : будет выполняться только тот, условие которого истинно.
опц. Необязательно : фрагмент выполняется, только если предоставленное условие истинно.Эквивалентно альту только с одним следом.
пар. Параллельно : каждый фрагмент выполняется параллельно.
петля Цикл : фрагмент может выполняться несколько раз, и защита указывает основу итерации.
критическое Критическая область : фрагмент может иметь только один поток, выполняющий его одновременно.
нег Отрицательный : фрагмент показывает недопустимое взаимодействие.
исх. Ссылка : относится к взаимодействию, определенному на другой диаграмме. Рамка нарисована так, чтобы охватить жизненные пути, участвующие во взаимодействии. Вы можете определить параметры и возвращаемое значение.
SD Диаграмма последовательности : используется для окружения всей диаграммы последовательности.

Пример — сценарий размещения заказа

Член корабля, желающий разместить заказ через Интернет.Заказанный товар будет отправлен участнику либо курьером, либо обычной почтой, в зависимости от его статуса участника (VIP, Обычное членство). При желании магазин отправит участнику подтверждающее уведомление, если участник выбрал вариант уведомления в заказе.

Visual Paradigm поддерживает диаграмму последовательности и другие типы диаграмм UML. Вы можете найти все необходимые инструменты для моделирования динамического поведения системы с помощью диаграммы последовательности.

Список литературы

  1. Как нарисовать диаграмму последовательности в UML — Руководство пользователя Visual Paradigm

Создание диаграммы Венна — служба поддержки Office

Чтобы быстро добавить дизайнерский вид и отполировать свой рисунок SmartArt, вы можете изменить цвета диаграммы Венна.Вы также можете добавлять эффекты, такие как свечение, размытые края или трехмерные эффекты.

Вы можете применять цветовые комбинации, полученные из цветов темы, к кругам в графическом элементе SmartArt.

Щелкните графический элемент SmartArt, цвет которого вы хотите изменить.

  • В разделе Инструменты SmartArt на вкладке Дизайн в группе Стили SmartArt щелкните Изменить цвета .

    Если вы не видите вкладки Инструменты SmartArt или Дизайн , убедитесь, что вы выбрали графический элемент SmartArt.

Совет: При наведении указателя мыши на эскиз можно увидеть, как цвета влияют на графический элемент SmartArt.

Изменить цвет линии или стиль границы круга

  1. В графическом элементе SmartArt щелкните правой кнопкой мыши границу круга, который нужно изменить, и выберите Форматировать фигуру .

  2. На панели Формат фигуры при необходимости щелкните стрелку рядом с строкой Строка , чтобы отобразить все параметры, а затем выполните одно из следующих действий:

    • Чтобы изменить цвет границы круга, щелкните Цвет , а затем щелкните нужный цвет.

    • Чтобы изменить стиль линии границы круга, выберите нужные стили линий, например Transparency , Width или Dash Type .

Измените цвет фона круга на диаграмме Венна

Щелкните графический элемент SmartArt, который нужно изменить.

  1. Щелкните правой кнопкой мыши границу круга и выберите Форматировать фигуру .

  2. На панели Format Shape под

% PDF-1.6 % 1676 0 obj> endobj xref 1676 135 0000000016 00000 н. 0000005607 00000 н. 0000005745 00000 н. 0000005936 00000 н. 0000005981 00000 п. 0000006113 00000 п. 0000006586 00000 н. 0000006624 00000 н. 0000007839 00000 п. 0000008132 00000 н. 0000008599 00000 н. 0000010734 00000 п. 0000013384 00000 п. 0000077410 00000 п. 0000078298 00000 п. 0000078578 00000 п. 0000078911 00000 п. 0000079831 00000 п. 0000080086 00000 п. 0000080431 00000 п. 0000083681 00000 п. 0000086544 00000 п. 0000086658 00000 п. 0000086732 00000 п. 0000086820 00000 н. 0000086916 00000 п. 0000086960 00000 п. 0000087064 00000 п. 0000087108 00000 п. 0000087204 00000 п. 0000087248 00000 п. 0000087341 00000 п. 0000087385 00000 п. 0000087483 00000 п. 0000087527 00000 п. 0000087630 00000 п. 0000087674 00000 п. 0000087772 00000 п. 0000087816 00000 п. 0000087911 00000 п. 0000087955 00000 п. 0000088047 00000 п. 0000088091 00000 п. 0000088194 00000 п. 0000088238 00000 п. 0000088326 00000 п. 0000088370 00000 п. 0000088480 00000 п. 0000088524 00000 п. 0000088628 00000 п. 0000088672 00000 п. 0000088764 00000 п. 0000088808 00000 п. 0000088914 00000 н. 0000088958 00000 п. 0000089067 00000 н. 0000089111 00000 п. 0000089219 00000 п. 0000089263 00000 п. 0000089368 00000 п. 0000089412 00000 п. 0000089513 00000 п. 0000089557 00000 п. 0000089660 00000 п. 0000089704 00000 п. 0000089806 00000 п. 0000089850 00000 п. 0000089953 00000 п. 0000089997 00000 н. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000

00000 п. 00000 00000 п. 00000
00000 п. 0000090517 00000 п. 0000090561 00000 п. 0000090661 00000 п. 0000090705 00000 п. 0000090805 00000 п. 0000090849 00000 п. 0000090948 00000 н. 0000090992 00000 н. 0000091099 00000 п. 0000091143 00000 п. 0000091252 00000 п. 0000091296 00000 п. 0000091400 00000 п. 0000091444 00000 п. 0000091546 00000 п. 0000091590 00000 н. 0000091711 00000 п. 0000091755 00000 п. 0000091850 00000 п. 0000091894 00000 п. 0000091993 00000 п. 0000092037 00000 п. 0000092131 00000 п. 0000092175 00000 п. 0000092269 00000 п. 0000092313 00000 п. 0000092405 00000 п. 0000092449 00000 п. 0000092544 00000 п. 0000092588 00000 н. 0000092687 00000 п. 0000092731 00000 н. 0000092829 00000 п. 0000092873 00000 п. 0000092968 00000 н. 0000093012 00000 п. 0000093107 00000 п. 0000093150 00000 п. 0000093260 00000 п. 0000093303 00000 п. 0000093398 00000 п. 0000093441 00000 п. 0000093530 00000 п. 0000093573 00000 п. 0000093664 00000 п. 0000093707 00000 п. 0000093819 00000 п. 0000093862 00000 п. 0000093954 00000 п. 0000093997 00000 п. 0000094102 00000 п. 0000094145 00000 п. 0000094245 00000 п. 0000094288 00000 п. 0000094398 00000 п. 0000094440 00000 п. 0000094531 00000 п. 0000094573 00000 п. 0000005416 00000 н. 0000003080 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1810 0 obj> поток `jseAxdEM’ihGa5}> ca꘤HBJ> L2y.Ru *! Asg & 5’Dq # P۳ + i (ݠ` qѯ @. = 4F $ a = jkG + | = FfTd @ Y ‘ @ wèDDk ߄ ctNJ2` 0] pV; {s

R hist () для создания гистограмм (с многочисленными примерами)

В этой статье вы научитесь использовать функцию hist () для создания гистограмм в программировании на языке R с помощью многочисленных примеров.

Гистограмма может быть создана с помощью функции hist () на языке программирования R. Эта функция принимает вектор значений, для которых строится гистограмма.

Давайте использовать встроенный набор данных airquality , который содержит ежедневных измерений качества воздуха в Нью-Йорке с мая по сентябрь 1973 года. -R документация.

 > ул (качество воздуха)
'data.frame': 153 набл. из 6 переменных:
$ Озон: внутренний 41 36 12 18 - нет данных 28 23 19 8 - нет ...
$ Solar.R: int 1 149 313 NA NA 299 99 19 194 ...
$ Wind: число 7,4 8 12,6 11,5 14,3 14,9 8,6 13,8 20,1 8,6 ...
$ Temp: внутр 67 72 74 62 56 66 65 59 61 69 ...
$ Месяц: int 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ...
$ День: int 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...  

Мы будем использовать параметр температуры, который имеет 154 измерения в градусах Фаренгейта.


Пример 1: Простая гистограмма

  Температура <- качество воздуха $ Temp
hist (Температура)
  

Мы видим выше, что есть 9 ячеек с одинаковыми разрывами. В этом случае высота ячейки равна количеству наблюдений, попадающих в эту ячейку.

Мы можем передать дополнительные параметры, чтобы контролировать внешний вид нашего графика. Вы можете прочитать о них в разделе справки - hist .

Некоторые из наиболее часто используемых: main , чтобы указать заголовок, xlab и ylab , чтобы предоставить метки для осей, xlim и ylim , чтобы указать диапазон осей, col для определения цвет и т. д.

Кроме того, с аргументом freq = FALSE мы можем получить распределение вероятностей вместо частоты.


Пример 2: Гистограмма с добавленными параметрами

  # гистограмма с добавленными параметрами
hist (Температура,
main = "Максимальная дневная температура в аэропорту Ла-Гуардия",
xlab = "Температура в градусах Фаренгейта",
xlim = c (50,100),
col = "darkmagenta",
freq = FALSE
)
  

Обратите внимание, что по оси Y отложена плотность, а не частота.В этом случае общая площадь гистограммы равна 1.


Возвращаемое значение hist ()

Функция hist () возвращает список из 6 компонентов.

 > h <- hist (Температура)
> ч
$ перерывы
[1] 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
$ counts
[1] 8 10 15 19 33 34 20 12 2
$ плотность
[1] 0,010457516 0,013071895 0,019607843 0,024836601 0,043137255
[6] 0,044444444 0,026143791 0,015686275 0,002614379
$ средние
[1] 57,5 ​​62,5 67,5 72,5 77,5 82.5 87,5 92,5 97,5
$ xname
[1] «Температура»
$ эквидист
[1] ИСТИНА
attr (, "класс")
[1] "гистограмма"
  

Мы видим, что возвращается объект класса гистограмма , который имеет:

  • разрывы - места разрыва,
  • отсчитывает - количество наблюдений, попадающих в эту ячейку,
  • density - плотность клеток, середины - середины ячеек,
  • xname - имя аргумента x и
  • equidist - логическое значение, указывающее, равномерно ли расположены разрывы или нет.

Мы можем использовать эти значения для дальнейшей обработки.

Например, в следующем примере мы используем возвращаемые значения для размещения счетчиков в верхней части каждой ячейки с помощью функции text () .


Пример 3. Использование возвращаемых значений гистограммы для меток с помощью text ()

  h <- hist (Температура, ylim = c (0,40))
текст (h $ mids, h $ counts, labels = h $ counts, adj = c (0.5, -0.5))
  


Определение количества перерывов

С помощью аргумента breaks мы можем указать количество ячеек, которое мы хотим в гистограмме.Однако это число - всего лишь предположение.

R вычисляет наилучшее количество ячеек, учитывая это предложение. Ниже приведены две гистограммы для одних и тех же данных с разным количеством ячеек.


Пример 4: Гистограмма с разными изломами

  hist (Температура, перерывы = 4, main = "С перерывами = 4")
hist (Температура, перерывы = 20, main = "С перерывами = 20")
  

На приведенном выше рисунке мы видим, что фактическое количество нанесенных ячеек больше, чем мы указали.

Мы также можем определить точки останова между ячейками как вектор. Это дает возможность строить гистограмму с неравными интервалами. В таком случае площадь ячейки пропорциональна количеству наблюдений, попадающих в эту ячейку.


Пример 5: Гистограмма с неравномерной шириной

  hist (Температура,
main = "Максимальная дневная температура в аэропорту Ла-Гуардия",
xlab = "Температура в градусах Фаренгейта",
xlim = c (50,100),
col = "шоколад",
border = "коричневый",
разрывы = c (55,60,70,75,80,100)
)
  

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.