Стабилитрон это что: Что такое стабилитрон, как он работает и для чего используется | Энергофиксик

Содержание

Что такое стабилитрон, как он работает и для чего используется | Энергофиксик

Стабильное напряжение питания в электронике — это, пожалуй, самый главный параметр, который проверяется в обязательном порядке. К сожалению, напряжение в наших электросетях может изменяться от заданной величины довольно часто, а вот для того, чтобы электронные устройства служили долго, необходимо обеспечить стабильное напряжение питания, то есть исключить всевозможные скачки. Для этих целей как раз и применяются стабилитроны. В данном материале мы познакомимся с ними поближе.

Что такое стабилитрон

Итак, для начала давайте разберемся, что же такое стабилитрон. Стабилитрон (диод Зенера) – это полупроводниковый диод, функционирующий при обратном смещении в режиме пробоя. Звучит непонятно и заумно. Если сказать по-простому, то стабилитрон это полупроводниковый прибор, который стабилизирует напряжение. Так звучит более понятно, давайте теперь разберем, как он это делает.

Как работает стабилитрон

Итак, для того, чтобы понять принцип работы давайте представим следующий сосуд:

Причем в этом сосуде всегда должен поддерживаться один и тот же уровень воды. Для этих целей в сосуде сделана переливная труба, через которую скидывается «лишняя» жидкость, и тем самым поддерживается постоянный уровень воды. И переливная труба начинает работать только тогда, когда через заливную трубу начнет поступать «лишняя» вода.

По точно такому же принципу и работает стабилитрон.

yandex.ru

yandex.ru

Итак, стабилитрон работает исключительно в цепях постоянного тока и пропускает напряжение в прямом направлении анод-катод как обычный диод. Но у него (стабилитрона) есть одна любопытная особенность, при подаче напряжения (катод-анод) ток не будет проходить через стабилитрон только до тех пор, пока величина напряжения не станет выше заданной величины, на которую рассчитан стабилитрон.

yandex.ru

yandex.ru

Как видно из рисунка выше, как только напряжение достигнет рабочей области стабилитрона, внутри него происходит пробой и ток начинает протекать через него.

Внешний вид стабилитронов

Стабилитроны старого образца (советские) выпускались в алюминиевом корпусе с буквенной маркировкой и, чтобы определить его номинал, нужно искать характеристики на данный стабилитрон.

С зарубежными образцами в этом плане гораздо проще, их наминал указывается непосредственно на корпусе изделия и выглядит это так:

Основные параметры стабилитронов

Главными параметрами стабилитронов являются:

1. Напряжение. Этот параметр показывает, при каком значении напряжения стабилитрон станет пропускать ток в обратном направлении.

2. Ток. Этой величиной указывается максимальный ток, который способно пропустить изделие без выхода из строя.

Остальные параметры стабилизаторов представлены в таблице:

yandex.ru

yandex.ru

Стабилитрон в схеме

Теперь давайте соберем простейшую схему, которую еще называют параметрический стабилизатор.

Итак, давайте в схеме применим стабилитрон Д814Б на напряжение стабилизации 8,9 Вольт. Получается, чтобы через наш стабилитрон стал протекать ток в обратном направлении напряжение источника питания должно быть больше напряжения стабилизации. Иначе говоря, источник должен выдавать 9 Вольт и более, чтобы стабилизатор открылся (заработал).

И все лишнее U будет сбрасываться через стабилизатор на минус. То есть стабилитрон — это наша переливная труба, отводит (сбрасывает) лишнее напряжение (воду).

Причем стабилизатор будет корректно работать как при плавном изменении напряжения, так и при его резком скачке.

Если напряжение источника питания снизится ниже 8. 9 Вольта, то стабилизатор закроется, а напряжение на его выходе так же будет изменяться. То есть никакой стабилизации не будет в принципе.

Проверка стабилитрона

Проверка стабилизатора ничем не отличается от проверки работоспособности обыкновенного диода и для этого понадобится мультиметр.

Переводим мультиметр в положение прозвонка, красный щуп прислоняем к аноду, а черный к катоду. При этом на экране прибора должно отобразиться паление напряжения прямого P-N перехода. Поменяв щупы местами на дисплее должна отобразиться «1».

Такие параметры скажут о полной исправности стабилитрона.

Проводим эксперимент

Итак, теперь давайте составим схему параметрического стабилизатора с Д814 Б. И начнем плавно увеличивать напряжение на источнике постоянного тока и при достижении порога срабатывания увидим следующее:

Заключение

На сегодняшний день параметрические стабилитроны постепенно уступают свое место специальным интегральным стабилизаторам и стабилизаторам на стабилитронах. Но в простых схемах все так же продолжают применяться.

Статья понравилась или оказалась полезна, не забудьте ее оценить. И спасибо за ваше внимание!

принцип работы, схема и т.д.

Стабилитрон — специальный диод, который способен работать в условиях обратного смещения в зоне пробоя без какого-либо ущерба для себя.

Схема стабилитрона
Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия стабилитрона

График напряжение-ток для стабилитрона похож на график напряжение-ток для P-N перехода обычного диода.

Когда стабилитрон имеет прямое смещение, то, также, как и в любом обычном диоде, ток, проходящий через него, возрастает при увеличении подаваемого напряжения. Когда же стабилитрон имеет обратное смещение, то ток бывает минимальным до того момента, пока подаваемое напряжение не достигнет значения напряжения пробоя для данного диода. Когда такое напряжение достигается, то происходит значительное увеличение протекающего тока. Однако, в отличие от обычного диода, стабилитрон предназначен для работы в условиях обратного смещения в зоне пробоя.

График напряжение-ток для стабилитрона

Напряжение стабилитрона

Необходимое напряжение стабилитрона — это то напряжение, при котором происходит пробой. В процессе изготовления стабилитрона, к основным исходным материалам добавляют определенное количество других материалов, присадок, так что во время работы данного прибора пробой происходит при совершенно конкретном значении напряжения.

Если подаваемое на стабилитрон напряжение превышает установленное для него напряжение пробоя на достаточно большую величину, то тепло, которое сопровождает прохождение через стабилитрон чрезмерного тока, может вызывать серьезные повреждения. Для того, чтобы предотвратить подобные неприятности, цепи со стабилитроном обычно имеют установленный последовательно резистор, который должен ограничивать величину тока, протекающего через стабилитрон. Если выбрано правильное значение сопротивления, то ток в цепи не будет превышать максимальное значение тока для стабилитрона.

Если же подаваемое напряжение меньше, того, на которое рассчитан стабилитрон, то сопротивление протеканию тока будет значительным и этот диод будет оставаться в основном в разомкнутом состоянии, однако, когда подаваемое напряжение станет равно или превысит расчетное напряжение стабилитрона, то сопротивление тока окажется преодоленным, и ток потечет через стабилитрон и по цепи.

При различных значениях напряжения выше напряжения стабилитрона, изменение внутреннего сопротивления возникает в результате изменений обедненной области прибора. В результате этого падение напряжения на стабилитроне будет относительно постоянным. Падение напряжения должно поддерживаться на уровне, близком к значению напряжения стабилитрона. Остальное напряжение источника электропитания понижается на последовательно подключенном резисторе.

Поскольку напряжение на стабилитроне значительно превышает напряжения стабилитрона, то цепь, которую мы только что описали, может быть использована для обеспечения подачи регулируемого напряжения на нагрузку.

Если нагрузка включена параллельно со стабилитроном, то падение напряжение на нагрузке будет равно падению напряжения на стабилитроне.

Простая цепь с нагрузкой, соединенной параллельно с стабилитроном

Как работает стабилитрон. Стабилитрон — это что такое и для чего он нужен? Принцип работы стабилитрона

Много-много лет тому назад такого слова как стабилитрон не существовало вообще. Тем более в бытовой аппаратуре.

Попробуем представить себе громоздкий ламповый приёмник середины двадцатого века. Многие приносили их в жертву собственному любопытству, когда папа с мамой приобретали что-нибудь новое, а «Рекорд» или «Неман» отдавали на растерзание .

Блок питания лампового приёмника был предельно прост: мощный кубик силового трансформатора , который обыкновенно имел всего две вторичных обмотки, диодный мостик или селеновый выпрямитель, два электролитических конденсатора и резистор на два ватта между ними.

Первая обмотка питала накал всех ламп приёмника переменным током и напряжением 6,3V (вольт), а на примитивный выпрямитель приходило порядка 240V для питания анодов ламп. Ни о какой стабилизации напряжения и речи не шло. Исходя из того, что приём радиостанций вёлся на длинных, средних и коротких волнах с очень узкой полосой и ужасным качеством, наличие или отсутствие стабилизации напряжения питания на это качество совершенно не влияло, а приличной автоподстройки частоты на той элементной базе просто быть не могло.

Стабилизаторы в то время применялись только в военных приёмниках и передатчиках, конечно тоже ламповые. Например: СГ1П – стабилизатор газоразрядный, пальчиковый. Так продолжалось до тех пор, пока не появились транзисторы. И тут выяснилось, что схемы, выполненные на транзисторах очень чувствительны к колебаниям питающего напряжения, и обыкновенным простым выпрямителем уже не обойтись. Используя физический принцип, заложенный в газоразрядных приборах, был создан полупроводниковый стабилитрон реже называемый диод Зенера.

Графическое изображение стабилитрона на принципиальных схемах.

Внешний вид стабилитронов. Первый сверху в корпусе для поверхностного монтажа . Второй сверху – в стеклянном корпусе DO-35 и мощностью 0,5 Вт. Третий, – мощностью 1 Вт (DO-41). Естественно, стабилитроны изготавливают в разнообразных корпусах. Иногда в одном корпусе объединяется два элемента.

Принцип работы стабилитрона.

Прежде всего, не следует забывать, что стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус «-«. При таком включении через него протекает обратный ток (I обр ) от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. На следующем рисунке показана вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-Амперной Характеристики), как показано на рисунке. К его основным параметрам относятся U ст . (напряжение стабилизации) и I ст . (ток стабилизации). Эти данные указаны в паспорте на конкретный тип стабилитрона. Причём величина максимального и минимального тока учитывается только при расчёте стабилизаторов с прогнозируемым большим изменением напряжения.

Основные параметры стабилитронов.

Для того чтобы подобрать нужный стабилитрон необходимо разбираться в маркировках полупроводниковых приборов. Раньше все типы диодов, включая и стабилитроны, обозначались буквой “Д” и цифрой определяющей, что же это за прибор. Вот пример очень популярного стабилитрона Д814 (А, Б, В, Г). Буква показывала напряжение стабилизации.

Рядом паспортные данные современного стабилитрона (2C147A ), который использовался в стабилизаторах для питания схем на популярных сериях микросхем К155 и К133 выполненных по ТТЛ технологии и имеющих напряжение питания 5V.

Чтобы разбираться в маркировках и основных параметрах современных отечественных полупроводниковых приборов необходимо немного знать условные обозначения. Они выглядят следующим образом: цифра 1 или буква Г – германий, цифра 2 или буква К – кремний, цифра 3 или буква А – арсенид галлия.

Это первый знак. Д – диод, Т – транзистор, С – стабилитрон, Л – светодиод. Это второй знак. Третий знак это группа цифр обозначающих сферу применения прибора. Отсюда: ГТ 313 (1Т 313) – высокочастотный германиевый транзистор, 2С147 – кремниевый стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 4,7 вольта, АЛ307 – арсенид-галлиевый светодиод.

Вот схема простого, но надёжного стабилизатора напряжения.

Между коллектором мощного транзистора и корпусом подается напряжение с выпрямителя и равное 12 – 15 вольт. С эмиттера транзистора мы снимаем 9V стабилизированного напряжения, так как в качестве стабилитрона VD1 мы используем надёжный элемент Д814Б (см. таблицу). Резистор R1 – 1кОм, транзистор КТ819 обеспечивающий ток до 10 ампер.

Транзистор необходимо разместить на радиаторе-теплоотводе. Единственный недостаток данной схемы – это невозможность регулировки выходного напряжения. В более сложных схемах подстроечный резистор, конечно, имеется. Во всех лабораторных и домашних радиолюбительских источниках питания есть возможность регулировки выходного напряжения от 0 и до 20 – 25 вольт.

Интегральные стабилизаторы.

Развитие интегральной микроэлектроники и появление многофункциональных схем средней и большой степени интеграции, конечно, коснулось и проблем связанных со стабилизацией напряжения. Отечественная промышленность напряглась и выпустила на рынок радиоэлектронных компонентов серию К142, которую составляли как раз интегральные стабилизаторы. Полное название изделия было КР142ЕН5А, но так как корпус был маленький и название не убиралось целиком, стали писать КРЕН5А или Б, а в разговоре они назывались просто «кренки».

Сама серия была достаточно большая. В зависимости от буквы варьировалось выходное напряжение. Например, КРЕН3 выдавал от 3 до 30 вольт с возможностью регулировки, а КРЕН15 был пятнадцативольтовым двухполярным источником питания.

Подключение интегральных стабилизаторов серии К142 было крайне простым. Два сглаживающих конденсатора и сам стабилизатор. Взгляните на схему.

Если есть необходимость получить другое стабилизированное напряжение, то поступают следующим образом: допустим, мы используем микросхему КРЕН5А на 5V, а нам нужно другое напряжение. Тогда между вторым выводом и корпусом ставится стабилитрон с таким расчётом, чтобы сложив напряжение стабилизации микросхемы, и стабилитрона мы получили бы нужное напряжение. Если мы добавим стабилитрон КС191 на V = 9,1 + 5V микросхемы, то на выходе мы получим 14.1 вольт.

Стабилитрон — это полупроводниковый диод с уникальными свойствами. Если обычный полупроводник при обратном включении является изолятором, то он выполняет эту функцию до определенного роста величины приложенного напряжения, после чего происходит лавинообразный обратимый пробой. При дальнейшем увеличении протекающего через стабилитрон обратного тока напряжение продолжает оставаться постоянным за счет пропорционального уменьшения сопротивления. Таким путем удается добиться режима стабилизации.

В закрытом состоянии через стабилитрон сначала проходит небольшой ток утечки. Элемент ведет себя как резистор, величина сопротивления которого велика. При пробое сопротивление стабилитрона становится незначительным. Если дальше продолжать повышать напряжение на входе, элемент начинает греться и при превышении током допустимой величины происходит необратимый тепловой пробой. Если дело не доводить до него, при изменении напряжения от нуля до верхнего предела рабочей области свойства стабилитрона сохраняются.

Когда напрямую включается стабилитрон, характеристики не отличаются от диода. При подключении плюса к p-области, а минуса — к n-области сопротивление перехода мало и ток через него свободно протекает. Он нарастает с увеличением входного напряжения.

Стабилитрон — это особый диод, подключаемый большей частью в обратном направлении. Элемент сначала находится в закрытом состоянии. При возникновении электрического пробоя стабилитрон напряжения поддерживает его постоянным в большом диапазоне тока.

На анод подается минус, а на катод — плюс. За пределами стабилизации (ниже точки 2) происходит перегрев и повышается вероятность выхода элемента из строя.

Характеристики

Параметры стабилитронов следующие:

  • U ст — напряжение стабилизации при номинальном токе I ст;
  • I ст min — минимальный ток начала электрического пробоя;
  • I ст max — максимальный допустимый ток;
  • ТКН — температурный коэффициент.

В отличие от обычного диода, стабилитрон — это полупроводниковое устройство, у которого на вольт-амперной характеристике области электрического и теплового пробоя достаточно далеко расположены друг от друга.

С максимально допустимым током связан параметр, часто указываемый в таблицах — мощность рассеивания:

P max = I ст max ∙ U ст.

Зависимость работы стабилитрона от температуры может быть как с положительным ТКН, так и отрицательным. При последовательном подключении элементов с разными по знакам коэффициентами создаются прецизионные стабилитроны, не зависящие от нагрева или охлаждения.

Схемы включения

Типовая схема простого стабилизатора, состоит из балластного сопротивления R б и стабилитрона, шунтирующего нагрузку.

В некоторых случаях происходит нарушение стабилизации.

  1. Подача на стабилизатор большого напряжения от источника питания при наличии на выходе фильтрующего конденсатора. Броски тока при его зарядке могут вызвать выход из строя стабилитрона или разрушение резистора R б.
  2. Отключение нагрузки. При подаче на вход максимального напряжения ток стабилитрона может превысить допустимый, что приведет к его разогреву и разрушению. Здесь важно соблюдать паспортную область безопасной работы.
  3. Сопротивление R б подбирается небольшим, чтобы при минимально возможной величине напряжения питания и максимально допустимом токе на нагрузке стабилитрон находился в рабочей зоне регулирования.

Для защиты стабилизатора применяются тиристорные схемы защиты или

Резистор R б рассчитывается по формуле:

R б = (U пит — U ном)(I ст + I н).

Ток стабилитрона I ст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе U пит и тока нагрузки I н.

Выбор стабилитронов

Элементы имеют большой разброс по напряжению стабилизации. Чтобы получить точное значение U н, стабилитроны подбираются из одной партии. Есть типы с более узким диапазоном параметров. При большой мощности рассеивания элементы устанавливают на радиаторы.

Для расчета параметров стабилитрона необходимы исходные данные, например, такие:

  • U пит = 12-15 В — напряжение входа;
  • U ст = 9 В — стабилизированное напряжение;

Параметры характерны для устройств с небольшим потреблением энергии.

Для минимального входного напряжения 12 В ток на нагрузке выбирается по максимуму — 100 мА. По закону Ома можно найти суммарную нагрузку цепи:

R ∑ = 12 В / 0,1 А = 120 Ом.

На стабилитроне падение напряжения составляет 9 В. Для тока 0,1 А эквивалентная нагрузка составит:

R экв = 9 В / 0,1 А = 90 Ом.

Теперь можно определить сопротивление балласта:

R б = 120 Ом — 90 Ом = 30 Ом.

Оно выбирается из стандартного ряда, где значение совпадает с расчетным.

Максимальный ток через стабилитрон определяется с учетом отключения нагрузки, чтобы он не вышел из строя в случае, если какой-либо провод отпаяется. Падение напряжения на резисторе составит:

U R = 15 — 9 = 6 В.

Затем определяется ток через резистор:

I R = 6/30 = 0,2 А.

Поскольку стабилитрон подключен к нему последовательно, I c = I R = 0,2 А.

Мощность рассеивания составит P = 0,2∙9 = 1,8 Вт.

По полученным параметрам подбирается подходящий стабилитрон Д815В.

Симметричный стабилитрон

Симметричный диодный тиристор представляет собой переключающий прибор, проводящий переменный ток. Особенностью его работы является падение напряжения до нескольких вольт при включении в диапазоне 30-50 В. Его можно заменить двумя встречно включенными обычными стабилитронами. Устройства применяют в качестве переключающих элементов.

Аналог стабилитрона

Когда не удается подобрать подходящий элемент, используют аналог стабилитрона на транзисторах. Их преимуществом является возможность регулирования напряжения. Для этого можно применять усилители постоянного тока с несколькими ступенями.

На входе устанавливают делитель напряжения с R1. Если входное напряжение возрастает, на базе транзистора VT1 оно также увеличивается. При этом растет ток через транзистор VT2, который компенсирует увеличение напряжения, поддерживая тем самым его стабильным на выходе.

Маркировка стабилитронов

Выпускаются стеклянные стабилитроны и стабилитроны в пластиковых корпусах. В первом случае на них наносятся 2 цифры, между которыми располагается буква V. Надпись 9V1 обозначает, что U ст = 9,1 В.

На пластиковом корпусе надписи расшифровываются с помощью даташита, где также можно узнать другие параметры.

Темным кольцом на корпусе обозначается катод, к которому подключается плюс.

Заключение

Стабилитрон — это диод с особыми свойствами. Достоинством стабилитронов является высокий уровень стабилизации напряжения при широком диапазоне изменения рабочего тока, а также простые схемы подключения. Для стабилизации малого напряжения приборы включают в прямом направлении, и они начинают работать как обычные диоды.

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно:-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое “стабильность”. На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный – это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.

Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока , напряжение , частота сигнала и . Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение . От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.

Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать “играющее” напряжение.

Стабилитрон или диод Зенера

Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон . Иногда его еще называют диодом Зенера . На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:

Вывод с “кепочкой” называется также как и у диода – катод , а другой вывод – анод .

Стабилитроны выглядят также, как и диоды . На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза


Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.


Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона – это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стакан – это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане – это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один – лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники – кувшин обладает “напряжением” больше, чем “напряжение” стакана.

Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:


Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.


Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:


5V1 – это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой


Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и ! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого .


Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности.


Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:


где Uвх – входное напряжение, Uвых. ст. – выходное стабилизированное напряжение

Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения . Здесь все элементарно и просто:

Uвх=Uвых.стаб +Uрезистора

Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.

Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл;-)

Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем Блок питания , а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:


Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:


Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.


Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!


Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт – это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.


Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:


где

Iпр – прямой ток, А

Uпр – прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр – обратное напряжение, В

Uст – номинальное напряжение стабилизации, В

Iст – номинальный ток стабилизации, А

Номинальный – это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.

Imax – максимальный ток стабилитрона, А

Imin – минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Imin это сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.


Как мы видим, при каком-то напряжении Uобр у нас график начинает падать вниз. В это время в стабилитроне происходит такая интересная штука, как пробой. Короче говоря, он не может больше наращивать на себе напряжение, и в это время начинается возрастать сила тока в стабилитроне. Самое главное – не переборщить силу тока, больше чем Imax , иначе стабилитрону придет кердык. Самым лучшим рабочим режимом стабилитрона считается режим, при котором сила тока через стабилитрон находится где-то в середине между максимальным и минимальным его значением. На графике это и будет рабочей точкой рабочего режима стабилитрона (пометил красным кружком).


Заключение

Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения . В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:


Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного . Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации;-).

В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания.

На Али можно взять сразу целый набор стабилитронов, начиная от 3,3 Вольт и до 30 Вольт. Выбирайте на ваш вкус и цвет.


Блок питания 0-30 Вольт своими руками

Сколько всяких интересных радиоустройств собирают радиолюбители, но основа, без которой не будет работать практически ни одна схема — блок питания . .Часто до сборки приличного блока питания просто не доходят руки. Конечно промышленность выпускает достаточно качественных и мощных стабилизаторов напряжения и тока, однако не везде они продаются и не у всех есть возможность их купить. Проще спаять своими руками.

Схема блока питания:


Предлагаемая схема простого (всего 3 транзистора) блока питания выгодно отличается от аналогичных точностью поддержания выходного напряжения — тут применена компенсационная стабилизация, надёжностью запуска, широким диапазоном регулировки и дешёвыми недефицитными деталями.


После правильной сборки работает сразу, только подбираем стабилитрон согласно требуемому значению максимального выходного напряжения БП.

Корпус делаем из того, что под рукой. Классический вариант — металлическая коробочка от компьютерного БП ATX. Уверен, каждый имеет их немало, так как иногда они сгорают, а купить новый проще, чем чинить.

В корпус прекрасно влазит трансформатор на 100 ватт, и плате с деталями найдётся место.

Кулер можно оставить — лишним не будет. А чтоб не шумел, просто питаем его через токоограничительный резистор, который подберёте экспериментально.

Для передней панели не поскупился и купил пластиковую коробочку — в ней очень удобно делать отверстия и прямоугольные окна для индикаторов и регуляторов.

Амперметр берём стрелочный — чтоб хорошо были видны броски тока, а вольтметр поставил цировой — так удобнее и красивее!

После сборки регулируемого блока питания проверяем его в работе — он должен давать почти полный ноль при нижнем (минимальном) положении регулятора и до 30В — при верхнем. Подключив нагрузку пол ампера — смотрим на просадку выходного напряжения. Она должна быть тоже минимальной.

В общем, при всей своей кажущейся простоте, данный блок питания наверное один из лучших по своим параметрам. При необходимости можно добавить в него узел защиты — пару лишних транзисторов.

Полупроводниковые приборы — стабилитрон — CoderLessons.

com

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

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

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

На следующем рисунке показан регулятор с стабилитроном.

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

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

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

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

Стабилитроны

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

Рис. 1. Стабилитроны.

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

Рис. 2. ВАХ стабилитрона.

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

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

Основные характеристики стабилитронов:

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


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 nтипа. 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 IF является функцией прямого напряжения VF. Обратите внимание, что IF мало до тех пор, пока VF лежит ниже 0,65 В, после чего ток увеличивается очень быстро. Для VF> 0,65 В ток IF ограничен главным образом сопротивлением внешней цепи. Обратный ток IR является функцией от обратного напряжения VR, но для большинства практических целей он, до тех пор, пока обратное напряжение не приблизится к VZ (напряжению пробоя p-nперехода), его можно считать равным нулю, после чего он резко возрастает. Поскольку обратный ток для уровней напряжения VR <V Z мал, а для VR> VZ велик, каждая из областей тока определяется своим символом. Для области тока утечки, то есть непроводящей области, между 0 В и VZ, обратный ток обозначается символом IR, для области стабилизации VR ≥ VZ, обратный ток обозначается символом IZ. Что касается спецификации, то ток IR обычно указывается при обратном напряжении VR ≈ 0,8 VZ.

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

Между границами токов IZK и IZM, 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 VZ. Эта область плоская, однако имеет большой положительный наклон, так что точное значение обратного напряжения в зависимости от установленного тока IZ 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. 

Стабилитроны

3.8. Стабилитроны

 

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

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

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

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

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

Максимальный ток стабилизации стабилитрона определяется допустимой мощностью рассеяния.

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

Часто ТКН выражают в процентах.

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

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

 

VI Характеристики Стабилитрон

что такое стабилитрон?

Основным применением стабилитронов является тип регулятора напряжения для обеспечения стабильных опорных напряжений для использования в источниках питания, вольтметрах и других приборах. В этом разделе вы увидите, как стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение при правильных условиях эксплуатации. Вы узнаете условия и иллюстрации для правильного использования стабилитрона и факторы, влияющие на его характеристики.

После завершения этого раздела вы сможете:

Характеристики стабилитрона

Характеристики стабилитрона
  • Распознайте стабилитрон по его условному обозначению
  • Обсудить пробой Зенера
  • Определить лавинный сбой
  • Объясните характеристики пробоя Зенера
  • Описать регулирование Зенера
  • Обсудить эквивалентные схемы Зенера
  • Определить температурный коэффициент
  • Анализ зависимости напряжения Зенера от температуры
  • Обсудить рассеивание мощности Зенера и снижение номинальных характеристик
  • Применение снижения мощности стабилитрона
  • Интерпретация спецификаций на стабилитрон

Вместо прямой линии, обозначающей катод, стабилитрон имеет изогнутую линию, напоминающую букву Z (от стабилитрона). Стабилитрон представляет собой кремниевый PN-переход, предназначенный для работы в области обратного пробоя.

Напряжение в области пробоя стабилитрона устанавливается путем тщательного контроля уровня легирования во время производства. Вспомните из обсуждения кривой характеристик диода, что, когда диод достигает обратного пробоя, его напряжение остается почти постоянным, даже если ток резко меняется, и это является ключом к работе стабилитрона. Эта вольт-амперная характеристика с нормальной рабочей областью для стабилитронов показана заштрихованной областью.

Пробой Зенера

:

Стабилитроны

предназначены для работы в режиме обратного пробоя. Двумя типами обратного пробоя в стабилитроне являются лавинный и стабилитрон. Лавинный эффект возникает как в выпрямителе, так и в стабилитронах при достаточно высоком обратном напряжении. Пробой Зенера происходит в стабилитроне при низких обратных напряжениях. Зенеровский диод сильно легирован для снижения напряжения пробоя. Этой причиной является очень тонкая область истощения. В результате в обедненной области существует интенсивный электрический поток.Вблизи напряжения пробоя Зенера (Vz) поле достаточно интенсивно, чтобы вытягивать электроны из их валентных зон и создавать ток.

Стабилитроны

с напряжением пробоя примерно менее 5 В работают преимущественно при лавинном пробое . Оба типа, однако, называются диодами Зенера. В продаже имеются стабилитроны с напряжением пробоя от менее 1 В до более 250 В с указанными допусками от 1% до 20%.

Характеристики пробоя

Обратная часть кривой характеристик стабилитронов.Обратите внимание, что обратное напряжение (V R) остается чрезвычайно малым вплоть до «колена» кривой. Обратный ток называют еще током Зенера, Изн. В этот момент начинаются эффекты разрушения; внутреннее сопротивление Зенера, также называемое импедансом Зенера (Zz), начинает уменьшаться по мере быстрого увеличения обратного тока. В нижней части колена напряжение пробоя стабилитрона (Vz) остается практически постоянным, хотя оно немного увеличивается по мере увеличения тока стабилитрона Iz, .

Регламент Зенера:

Способность поддерживать постоянное обратное напряжение на выводах является ключевой особенностью стабилитрона. Стабилитрон, работающий при пробое, действует как постоянный источник напряжения, потому что он поддерживает почти постоянное напряжение на своих клеммах в заданном диапазоне значений обратного тока.

Минимальное значение обратного тока, I zk , должно поддерживаться, чтобы держать диод в пробое для регулирования напряжения.На кривой видно, что при снижении обратного тока ниже изгиба кривой напряжения резко уменьшаются и регулирование теряется. Кроме того, существует максимальный ток I zm , , выше которого диод может выйти из строя из-за чрезмерного рассеивания мощности. Таким образом, стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение на своих клеммах при значениях обратного тока в диапазоне от I zk до I zm . Номинальное напряжение Зенера, Vz, обычно указывается в таблице данных при значении обратного тока, называемом испытательным током Зенера.

Эквивалентные схемы Зенера

Идеальная модель (первое приближение) стабилитрона в обратном пробое и кривая его идеальной характеристики. Он имеет постоянное падение напряжения, равное номинальному напряжению Зенера. Это постоянное падение напряжения на стабилитроне, вызванное обратным пробоем, представлено символом снижения напряжения, даже если стабилитрон не создает напряжения.

Представляет практическую модель (второе приближение) стабилитрона, в которую включен импеданс (сопротивление) Зенера Zz.Поскольку фактическая кривая напряжения не является идеально вертикальной, изменение тока Зенера (Δ I z) приводит к небольшому изменению напряжения Зенера (Δ I z), как показано на рисунке. По закону Ома отношение Δ Vz к Δ V I z представляет собой полное сопротивление, выраженное в следующем уравнении:

Обычно Zz указывается при испытательном токе Зенера. В большинстве случаев можно считать, что Zz — небольшая константа во всем диапазоне значений тока Зенера и является чисто резистивной.Лучше избегать использования стабилитрона вблизи изгиба кривой, потому что импеданс в этой области резко меняется.

                                                          

Для большинства работ по анализу цепей и поиску и устранению неисправностей идеальная модель дает очень хорошие результаты и намного проще в использовании, чем более сложные модели. Когда стабилитрон работает нормально, он находится в состоянии обратного пробоя, и вы должны следить за номинальным напряжением пробоя на нем. На большинстве схем указано, что это напряжение должно быть.

Стабилитрон демонстрирует определенное изменение Vz для определенного значения Iz на участке линейной характеристики между I ZM, как показано на рисунке. Что такое импеданс Зенера?

Температурный коэффициент:

Температурный коэффициент указывает процентное изменение напряжения Зенера на каждый градус Цельсия изменения температуры. Например, стабилитрон на 12 В с положительным температурным коэффициентом 0,01% °C будет демонстрировать увеличение Vz на 1,2 мВ, когда температура перехода увеличивается на один градус Цельсия.Формула для расчета изменения напряжения Зенера для данного изменения температуры перехода для заданного температурного коэффициента:

ΔVz = Vz × TC × ΔT

, где Vz — номинальное напряжение Зенера при эталонной температуре 25 °C, TC — температурный коэффициент, а ΔT — изменение температуры по сравнению с эталонной температурой. Положительный TC означает, что напряжение Зенера увеличивается с повышением температуры или уменьшается с повышением температуры или увеличивается с понижением температуры.

В некоторых случаях температурный коэффициент выражается в мВ/°C, а не в %°C. Для этих случаев ΔVz рассчитывается как

                               ΔVz = TC × ΔT

Рассеиваемая мощность стабилитрона и снижение номинальных характеристик:

Диоды Зенера

рассчитаны на работу с максимальной мощностью, называемой максимальной рассеиваемой мощностью постоянного тока, p D(max) , равной 500 мВт, а 1N3305A рассчитан на P D(max) , равной 50 Вт. мощность рассеяния определяется по формуле

                                             P =V Z I Z

Снижение мощности:

Максимальная рассеиваемая мощность стабилитрона обычно указывается для температур, равных или ниже определенного значения (например, 50°C).При температуре выше указанной максимальная рассеиваемая мощность снижается в соответствии с коэффициентом снижения номинальных характеристик. Коэффициент снижения параметров выражается в мВт/°C. Максимальная сниженная мощность может быть определена по следующей формуле:

                                       P D(ухудшение характеристик)  =P D(макс.)  – (мВт/C°)ΔT

Стабилитрон

Информация о паспорте:

Количество и тип информации, содержащейся в технических описаниях диодов Зенера (или любой категории электронных устройств), варьируются от одного типа диода к другому.Спецификация для некоторых стабилитронов содержит больше информации, чем для других. Пример изученной вами информации, которую можно найти в типовом листе данных. Эта конкретная информация относится к серии Zener, 1N4728A-1N4764A.

Абсолютные максимальные рейтинги:

Максимальная рассеиваемая мощность, P D , указана как 1,0 Вт при температуре до 50°C. Как правило, диод Зенера должен работать как минимум на 20% ниже этого максимума, чтобы обеспечить надежность и более длительный срок службы. Рассеиваемая мощность снижается, как показано в техническом описании под номером 6.67 мВт на каждый градус выше 50°C. Например, при использовании проиллюстрированной процедуры максимальная рассеиваемая мощность составляет 60°C.

                                     

Обратите внимание, что максимальный обратный ток не указан, но его можно определить по максимальной рассеиваемой мощности для заданного значения Vz. Например, при 50 °C максимальный ток Зенера при напряжении Зенера 3,3 В составляет

                                  

Температура открытого перехода, T , и температура хранения, T STG,  находятся в диапазоне от -65°C до 200°C.

Электрические характеристики:

В первом столбце таблицы данных перечислены номера типов стабилитронов с 1N1728A по IN4764A.

Напряжение стабилитрона, Vz и испытательный ток стабилитрона,

I z:

Для каждого типа устройства указаны минимальное, типичное и максимальное напряжения Зенера. Vz измеряют при заданном испытательном токе Зенера, Iz. Например, напряжение Зенера для 1N4728A может находиться в диапазоне от 3,315 В до 3,465 В с типичным значением 3,3 В при испытательном токе 76 мА.

Максимальное сопротивление Зенера:

Zz — максимальное сопротивление Зенера при указанном испытательном токе, Iz. Например, для 1N4728A Zz составляет 10 Ом при 76 мА. Максимальный импеданс Зенера, Z zk , составляет 400 Ом при 1 мА для 1N4728A.

Ток утечки:

Обратный ток утечки указан для обратного напряжения меньше

напряжение колена. Это означает, что для этих измерений стабилитрон не имеет обратного пробоя. Например, I R составляет 100 мкА для обратного напряжения 1 В в 1N4728A.

Смотрите также:

Связанные темы

Рекомендуем также: Электричество и магнетизм

Стабилитрон

Связанные ресурсы: контрольно-измерительные приборы

Стабилитрон

 

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

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

 

Операция:

 

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

 

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

 

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

 

В диоде на 5,6 В оба эффекта проявляются вместе, и их температурные коэффициенты почти компенсируют друг друга, поэтому 5.Диод 6 В является предпочтительным компонентом в приложениях, критичных к температуре. 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 В имеет коэффициент в 10 раз больше, чем диод на 12 В.

 

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

 

Заявка:

 

Стабилитроны

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


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

 

Шунтовые регуляторы просты, но требование, чтобы балластный резистор был достаточно мал, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в наихудшем случае (низкое входное напряжение одновременно с высоким током нагрузки), имеет тенденцию оставлять большой ток, протекающий через диод большую часть время, что делает довольно расточительный регулятор с высокой рассеиваемой мощностью покоя, подходящий только для меньших нагрузок.

 

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

 

Диоды Зенера

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

 

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

Что такое стабилитрон? — Определение и характеристики

Характеристика стабилитрона

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

Форма стабилитрона

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

Тестовая схема на бумаге

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

Переменная батарея подключится к IN

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

-0,69 В, измеренное на выходе

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

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

Стабилитрон ECG 5182A имеет номинал 7.5В

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

Символ стабилитрона

Вы видите стрелку на символе стабилитрона?

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

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

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

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

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

точки — координаты чисел I и V
Стабилитроны

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

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

Диоды имеют области работы

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

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

Использование

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

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

Стабилитрон 1N5226, регулирующий напряжение для микроконтроллера PIC12F629

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

Краткий обзор урока

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

Что такое стабилитрон? Определение, символ, работа и приложения


Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы обсудим Что такое стабилитрон? Мы также рассмотрим определение стабилитрона , символ, работу и применение .

Он был изобретен американским инженером Кларенсом Мелвином Зенером, поэтому его название — диод Зенера. Он работает как в прямом, так и в обратном направлении. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его работу, функции, рейтинги, конструкцию и приложения.Итак, давайте начнем с , что такое стабилитрон.

Что такое стабилитрон
  • Стабилитрон — это специальный диод, который позволяет току течь не только от положительного вывода (анода) к отрицательному полюсу (катоду), но и в обратном направлении.
  • Легирование стабилитрона больше, чем у обычного диода, поэтому его обедненная часть имеет меньшую площадь.
  • Обычный диод не работает в условиях обратного смещения, но стабилитроны специально изготовлены для работы в обратном направлении.
  • Диод Зенера
  • в основном используется в электронных устройствах, таких как компьютеры, ноутбуки и т. Д., Он является основным компонентом электронных схем.
  • Используется в схемах стабилизатора питания для поддержания уровня напряжения для конкретного устройства.
  • Стабилитрон
  • также обеспечивает защиту любой схемы от перенапряжения, особенно от электростатического разряда (ЭСР). При электростатическом разряде ток внезапно протекает между двумя заряженными точками из-за короткого замыкания или пробоя изоляции.
Пробой стабилитрона
  • В стабилитроне есть 2 основных места пробоя.
    • Лавинный обвал
    • Пробой Зенера
  • Давайте обсудим их по отдельности с подробным описанием.

Лавинный пробой

  • Этот тип пробоя возникает не только в стабилитроне, но и в диоде в целом из-за более высокого напряжения в условиях обратного смещения.
  • Когда диод находится в состоянии обратного смещения, неосновные носители заряда получают большую энергию от источника и движутся быстрее.
  • Высокоскоростные носители заряда сталкиваются с другими частицами и удаляют больше электронов из атома. Они движутся с более высокой скоростью, они также удаляют больше электронов из других атомов.
  • Из-за большего количества электронов обратный ток будет течь от катода к аноду, в некоторых условиях общий диод может быть поврежден.
  • Но стабилитрон может не сгореть, потому что он рассчитан на работу в этих условиях.
  • Напряжение лавинного пробоя для стабилитрона составляет шесть вольт.
  • Приведенная диаграмма объясняет напряжение лавинного пробоя.
Пробой стабилитрона
  • Этот тип пробоя возникает в диоде с высоким легированием, таком как стабилитрон, поскольку этот диод имеет меньшую площадь обеднения из-за более высокого уровня легирования.
  • При увеличении напряжения, подаваемого на диод, в тонкой области обеднения устанавливается высокоэффективное электрическое поле.
  • Когда напряжение обратной полярности почти равно напряжению Зенера, электрическое поле в обедненной части настолько велико, что вырывает электроны из их валентных оболочек.
  • Электрон внешней оболочки, получивший достаточно энергии от поля, вырвется из-под действия материнского атома.
  • Электрон внешней оболочки, вырвавшийся из-под действия материнского атома, будет двигаться свободно.
  • Из-за свободного дрейфа этого выбора в диоде будет течь обратный ток.
  • Меньший прирост напряжения вызовет очень быстрое перемещение тока на участке пробоя стабилитрона.
 Сравнение стабилитрона и лавинного пробоя
  • Пробой стабилитрона происходит при меньшем значении обратного напряжения смещения, а лавинный — при более высоком обратном смещенном напряжении.
  • Пробой стабилитрона
  • происходит только в стабилитронах, так как они имеют меньшую площадь обедненной части.
  • Зона пробоя – это такая область, в которой обычно работает стабилитрон.
Эффект Зенера
  • Эффект Зенера — это категория электрического отказа (пробая), который возникает при обратном смещении PN-перехода в сильное статическое поле, позволяющее электронам перемещаться из валентной зоны в проводящую зону полупроводника.
  • Свое название получил благодаря использованию этого коэффициента в работе стабилитрона.
Стабилитрон ВАХ
Преимущества стабилитрона
  • Стабилитрон имеет некоторые преимущества перед обычными диодами, которые делают его эффективным для работы в условиях высокого напряжения.
    • Его потребляемая мощность выше, чем у обычного диода.
    • Его эффективность очень высока.
    • Доступен в меньшем размере.
    • Это менее дорогой диод.

Применение стабилитрона
  • Вот некоторые применения стабилитрона.
    • Обычно используется в качестве устройства опорного напряжения.
    • Используется в регуляторах напряжения.
    • Используется для переключения.
    • Стабилитрон
    • является важной частью схем зажима и ограничения.
    • Используется во многих схемах безопасности.
    • Он также используется в электронных устройствах, таких как мобильные ноутбуки, компьютеры и т. д.

Итак, это подробная статья о стабилитронах, у меня есть все, что связано со стабилитронами.Если у вас есть какие-либо вопросы по этому поводу, задавайте их в комментариях. Спасибо за чтение, будьте осторожны до следующего урока.

Автор: Захид Али

Я профессиональный автор технических материалов, мое хобби — узнавать новое и делиться им с новичками. У меня также есть опыт работы в различных отраслях промышленности в качестве инженера. Теперь я делюсь своими техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Почтовая навигация

Стабилитрон — PAL3_Electronics — ~Confluence~Институт~творческих~технологий

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

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

      

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

 

 

стабилитрон | Викитроника | Fandom

Эти диоды изготовлены из сильно легированных полупроводников N- и P-типа, количество легированных полупроводников разное, поэтому их напряжения пробоя разные.Таким образом, стабилитроны с разными уровнями напряжения имеют разную емкость по напряжению.

Рабочий[]

Диод Зенера

работает при обратном смещении, а при прямом смещении он работает как диод с PN-переходом. Диод Зенера ведет себя как обычный диод при прямом смещении. При обратном смещении через него протекает ток утечки. Этот ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. Этот ток утечки резко возрастает после определенного обратного напряжения. Это напряжение известно как напряжение пробоя стабилитрона или напряжение стабилитрона, а это резкое увеличение тока известно как ток стабилитрона.Например, если стабилитрон емкостью 6 вольт соединить последовательно с батареей 6 вольт, то влияние прямого и обратного смещения будет следующим: В стабилитроне в положении, показанном на рис., будет протекать ток, а в положении, показанном на рис., тока в стабилитроне не будет. Если теперь напряжение батареи в положении, показанном на рис. тогда в стабилитроне вначале будет ток утечки. Если обратное напряжение поднимать ступенчато, то при определенном обратном напряжении будет резко возрастать ток через стабилитрон.На рис. верхняя позиция графика показывает изменение прямого тока от прямого напряжения.

Использование

Стабилитрон

, из-за пробоя 555555 в обратном смещении, используется в регулировке напряжения. Для этого стабилитрон подключается параллельно источнику питания. Он состоит из n-p-n-транзистора в задней части выпрямителя.

Графический символ[]

Графический символ этих типов диодов напоминает обычный диод, за исключением того, что катод имеет форму буквы Z вместо прямой линии.

Строительство[]

Диод, изготовленный путем соединения очень тонкой проволоки (ее конец очень острый) с полупроводниковым материалом, известен как диод с точечным контактом. Провод зачищается либо механически, либо электрически. Площадь точечного контакта диода очень мала.

Работа стабилитрона зависит от сильного легирования его p-n перехода. Область обеднения, сформированная в диоде, очень тонкая (<0,000001 м), и, следовательно, электрическое поле очень велико (около 500000 В/м) даже при небольшом обратном напряжении смещения около 5 В, что позволяет электронам туннелировать из валентной зоны. материала p-типа к зоне проводимости материала n-типа.

В атомном масштабе это туннелирование соответствует переносу электронов валентной зоны в пустые состояния зоны проводимости; в результате уменьшенного барьера между этими полосами и сильных электрических полей, которые индуцируются из-за относительно высоких уровней легирования с обеих сторон. [2] Напряжение пробоя можно достаточно точно контролировать в процессе легирования. Хотя доступны допуски в пределах 0,05%, наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%. Напряжение пробоя для общедоступных стабилитронов может варьироваться в широких пределах от 1.2 вольта на 200 вольт.117.203.88.183 18:00, 15 декабря 2012 г. (UTC)S.Pramodh

Особенности диода[]

Это зависит от факторов, * от площади участка соединения проводом, вставленным в него * от давления, прилагаемого для соединения провода * конструкции полупроводникового кристалла. Но в основном в этих типах диодов больше ток утечки, больше сопротивление перехода и слабый обратный пробой.

Практически точечный, контактный диод выполнен с сохранением 0.Провод шириной 005 дюймов на германиевом слое N-типа, после чего через него на мгновение протекал большой ток. В результате получается высокая температура. Из-за температуры некоторые электроны переходят в германий N-типа из проволоки кошачьих усов, и соответствующая область превращается в дырки. Таким образом, там, где проволока с кошачьими усами соприкасается с германием N-типа, эта область становится германием P-типа, эта площадь германия p-типа очень мала, из-за чего в таких диодах очень маленькая емкость. Это причина, по которой эти типы диодов используются, это микроволновое поле для обнаружения сигнала,

  • Эти диоды выполнены в стекле, а на их катодах нанесено кольцо красного цвета.

ОА70, ОА79, ОА85, IN34, IN4148 и т.д. являются такими диодами.

Использование системы цветовой маркировки для маломощных диодов: []

На некоторых малых сигнальных диодах значение не написано. Для отображения их значения используется система цветового кодирования. Эта система цветового кода бывает двух типов.

  1. Система JEDEC:

Для определения значения малых сигнальных диодов типа IN:

  • В этой системе четыре цифры представлены четырьмя цветами вместе с кодом IN.
  • Цветовые коды отсчитываются со стороны катода.
  • В системе цветового кода числа, представленные цветами, имеют следующий вид:
  1. Система проэлектронов:

В этой системе на стороне катода есть две широкие полосы. Первая и вторая широкие полосы показывают код диодов, третья и четвертая цветные полосы показывают номер диода.

(Диод, сохраняющий характеристики отрицательного сопротивления и используемый для переключения на уровне СВЧ, известен как туннельный диод.)

Что такое туннелирование?[]

Ответ: В любом полупроводниковом материале, когда из него выходит любая частица, энергии которой недостаточно, чтобы пересечь сопротивление перехода полупроводникового материала, этот процесс известен как туннелирование. Значит, если на вход подать волны, составляемые этими частицами, то максимальная ее часть будет блокирована сопротивлением перехода, а часть дойдет до выхода. Этот процесс известен как процесс туннелирования, Использование свойства отрицательного сопротивления полупроводникового оборудования для переключения на уровне очень высокой частоты (IGHZ TO 10 GHZ) известно как туннелирование.

Что такое свойство отрицательного сопротивления?[]

Когда специально структурированное полупроводниковое оборудование имеет прямое смещение, то в начале ток на выходе увеличивается с напряжением. Но после определенной нижней точки выходной ток уменьшается при увеличении прямого напряжения. Если прямое напряжение непрерывно увеличивается от этой точки, то ток уменьшится до определенного значения, а затем снова начнет увеличиваться. Таким образом, состояние, при котором выходной ток уменьшается с увеличением прямого напряжения смещения, известно как свойство отрицательного сопротивления.Это свойство полупроводникового оборудования известно как эффект отрицательного сопротивления.

Структура[]

Диод, изготовленный из точечного полупроводникового материала P и N, в котором легирование лагера типа P и N в 1001) раз больше, чем обычное легирование, в результате этого сильного легирования ширина перехода уменьшается (около 6,01 мкм) и таким образом, некоторые частицы, у которых нет достаточной энергии, чтобы пересечь сопротивление перехода, также проходят этот тонкий переход.

Рабочий[]

Когда обычный диод смещен в прямом направлении, он дает ток на выходе при определенном фиксированном напряжении и туннельном диоде сильно проводит при напряжении ниже этого напряжения.Например, простой диод не проводит ток до 8 МВ, тогда как туннельный диод имеет ток около 15 мА при этом напряжении. В случае обратного смещения через обычный диод ток не течет, а через туннельный диод ток течет.

Использование[]

Из-за его высокой коммутационной способности и свойства туннельного диода с отрицательным сопротивлением он используется в различных вычислительных процессах в усилителях, генераторах или компьютерах. 5. Горячий несущий диод или диод Шоттки :

  • конструкция: Как и другие диоды, диоды Шоттки также имеют два слоя, но материалы, используемые в этих слоях, немного отличаются.Эти диоды имеют один слой полупроводникового материала N-типа и другой слой из хорошего проводящего материала (золото, серебро, платина).

Поскольку здесь наряду с полупроводником N-типа используется хороший проводник, то здесь носителями тока будут только электроны.

  • Работа: Когда диод с барьером Шоттки смещен в прямом направлении, отрицательная клемма батареи подключается к полупроводниковому концу N-типа диода, а положительная клемма батареи подключается к проводнику диода.Из-за отталкивания минусовой клеммой аккумулятора. Электроны N-типа быстро пересекают переход и входят на электронную орбиту ближайшего атома-проводника. В то же время положительный полюс батареи притягивает электроны, поступающие из полупроводника N-типа. Таким образом, ток течет через диод Шоттки горячего несущего диода. Но как только прекращается прямое смещение, ток на выходе также прекращается. Это связано с тем, что такие диоды не имеют неосновных носителей, поэтому не остается никаких шансов для тока утечки.

Использование[]

Особенностью этих диодов является получение выходного сигнала при прямом смещении. Из-за этого свойства эти диоды используются для модуляции и обнаружения VHF, UHF. и уровень микроволн. Переключение высокого уровня также осуществляется с помощью этих диодов. Пример : IN5825 – это диод с подогревом (диод Шоттки), который обеспечивает выходной ток 5 А при прямом смещении всего 0,38 В. Но как только это прямое смещение снимается, через него перестает течь и ток.

  • ОБЗОР:
  • Стабилитроны
  • предназначены для работы в режиме обратного смещения, обеспечивая относительно низкое, стабильное напряжение пробоя или стабилитрона , при котором они начинают проводить значительный обратный ток.
  • Стабилитрон может функционировать как регулятор напряжения, выступая в качестве дополнительной нагрузки, потребляя больше тока от источника, если напряжение слишком высокое, и меньше, если оно слишком низкое.

Стабилитрон — параметры, принцип работы, области применения и преимущества

Стабилитрон — это особый тип кремниевого полупроводникового устройства, работающего в области пробоя Зенера.В этом посте будет подробно рассказано о том, что такое стабилитрон, его параметры, принцип работы, применение в качестве регулятора напряжения, ограничителя и преобразователя напряжения.

Что такое стабилитрон

В общем, диоды представляют собой полупроводниковые устройства, пропускающие ток при прямом смещении и оказывающие сопротивление при обратном смещении. Стабилитрон — это диод особого типа, в котором может протекать критическое обратное напряжение и больший обратный ток.

Он начинает проводить в условиях обратного смещения, когда приложенное напряжение выше напряжения пробоя, и это напряжение называется напряжением пробоя Зенера.Он назван в честь Кларенса М. Зенера, американского физика, который изобрел его в 1905 году. Он пропускает электроны из валентной зоны материала P-типа в зону проводимости материала N-типа. Другими словами, он пропускает больший электрический ток, чем другие диоды с PN-переходом. Он начинает проводить ток при обратном напряжении пробоя и продолжает работать в режиме обратного смещения.

Этот тип диода имеет преимущество, так как падение напряжения в широком диапазоне напряжений остается постоянным. Вольт-амперная (VI) характеристическая кривая стабилитрона и ее символ показаны на рис. 2. Она показывает, что обратное сопротивление велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал, когда обратное напряжение ниже обратного. напряжение пробоя. Но когда обратное напряжение превышается, обратный ток резко возрастает, что называется пробоем, а обратное сопротивление внезапно падает до небольшого значения.

Рис. 2 – Характеристики и символ ВИ

Параметры стабилитрона

На характеристики ВИ влияют различные параметры. Это:

  • Максимальный ток Зенера
  • Минимальный ток Зенера
  • Номинальное напряжение
  • Рассеиваемая мощность

Другими параметрами, которые влияют на его работу, являются Прямой ток, Прямое напряжение и Тип упаковки и т.д.

Определяется как ток, который может пройти через стабилитрон при напряжении пробоя стабилитрона.

Минимальный ток Зенера

Это ток, необходимый для проведения стабилитрона в области пробоя.

Номинальное напряжение

Напряжение пробоя стабилитрона также называется номинальным рабочим напряжением. Это один из важных параметров при выборе стабилитрона.

Рассеиваемая мощность

Это максимальное количество энергии, которое может рассеивать стабилитрон. Рассеиваемая мощность является важным параметром, который следует учитывать при выборе стабилитрона, поскольку чрезмерная номинальная мощность приводит к чрезмерному повышению температуры, что приводит к необратимому повреждению устройства.

Как работает стабилитрон

Устройство работает по принципу эффекта Зенера, что означает, что обратная проводимость возникает из-за электронного квантового туннелирования в коротком пространстве между высоколегированными областями P-N. В обычных диодах, когда приложенное напряжение превышает напряжение пробоя; это приводит к необратимому повреждению диода. Однако в стабилитроне напряжение пробоя не такое высокое и не приводит к необратимому повреждению устройства.

Рис.3 – Схематическое изображение принципа работы

В основном, значение регулирования напряжения ниже 6 В называется Пробой Зенера , и на этом этапе температурный коэффициент диода отрицательный, т.е. когда температура повышается, обедненный слой уменьшается . В этой узкой области обеднения энергия валентных электронов атома возрастает, и электрическое поле с меньшей интенсивностью может возбуждать валентные электроны от атомов, вызывая пробой Зинера.

Когда обедненный слой широкий с большей напряженностью электрического поля, повышение температуры; увеличивает энергию атомов решетки, что препятствует движению носителей, вызывая лавинный пробой. Лавинный пробой происходит только при увеличении обратного напряжения и, следовательно, положительном температурном коэффициенте.

Применение стабилитрона

Способность выдерживать высокое напряжение без повреждения создает несколько применений в современных электронных схемах.Три основных применения перечислены ниже:

  • Регулятор напряжения
  • Цепь ограничения напряжения
  • Сдвиг напряжения

Использование стабилитрона в качестве регулятора напряжения

Основное применение регулятора напряжения — обеспечение постоянного выходного напряжения изменения энергии, потребляемой током нагрузки или нестабильностью питающего напряжения.

Рис. 4 иллюстрирует свойство регулирования напряжения стабилитронов.Резистор R1 подключен к стабилитрону последовательно. Диод подключен в обратном смещении для регулирования напряжения.

Рис. 4 – Цепь регулятора напряжения

Резистор R1 рассчитывается по приведенной ниже формуле.

R1 = (v в — V Z ) / i Z

,

, где

  • I Z = ZENER TEX
  • V Z = ZENER / Выходное напряжение
  • V в = Входное напряжение
  • R1 = Сопротивление

Основываясь на формуле, легко убедиться, что значение выбранного резистора не приводит к протеканию тока выше, чем ток Зенера.

Использование стабилитрона в качестве ограничителя

Схема ограничения используется для предотвращения превышения выходным напряжением заданного напряжения без изменения входного сигнала или формы волны. Стабилитрон действует как обычный диод, когда приложенное напряжение меньше напряжения пробоя Зенера. Следовательно, он широко используется в цепях отсечения.

Рис. 5 – Цепь ограничения

Цепи ограничения могут быть разработаны для ограничения сигнала в положительной, отрицательной или обеих областях.Стабилитрон используется для ограничения выходного сигнала независимо от формы входного сигнала. Если устройство используется для ограничения положительного колебания схемы ограничения, то оно предотвращает превышение напряжения, превышающего напряжение пробоя Зенера, без изменения формы входного сигнала.

Во время отрицательного колебания цепи ограничения она действует как обычный кремниевый диод и ограничивает выходное напряжение. Чтобы обрезать выходной сигнал как в положительном, так и в отрицательном направлении; используется двойная схема ограничения Зенера.

Использование стабилитрона для смещения напряжения

Схема смещения напряжения, помогающая преобразовывать сигнал из одной области напряжения в другую.Они способны поддерживать стабильное выходное напряжение независимо от входного напряжения, что делает их идеальным компонентом в качестве преобразователя напряжения. Это устройство в схеме стабилизатора напряжения минимизирует выходное напряжение на величину, равную напряжению пробоя стабилитрона. Пример схемы стабилизатора напряжения показан ниже на рис. 6.

Рис. 6 – Схема стабилизатора напряжения виды диодов.

  • Поддерживает стабильное выходное напряжение независимо от входного напряжения.
  • Может использоваться как обычный кремниевый диод, когда он смещен в прямом направлении.
  • Обладают очень высокой рассеиваемой мощностью.
  • У них очень высокие стандарты производительности.
  • Из-за небольшого размера их можно использовать в небольших электронных устройствах.
  • Недостатки стабилитрона

    Недостатки:

    • Эти диоды имеют низкий КПД при более высоких токах нагрузки.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.