ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА
Как мы проверяем стабилитрон? Подключив к регулируемому блоку питания и отслеживая ток. А если такого БП под рукой нет, а если он на максимум 20, а стабилитрон на 30 вольт (да и конденсатор в источнике питания может повредить измеряемый диод)? Поэтому не лишним будет обзавестись простым цифровым тестером стабилитронов. При этом схема должна быть эквивалентна функции «проверки диодов» в мультиметре, диапазон напряжений не менее 30 В, питание типовое 5 В, сборка из самых простых и дешманских радиоэлементов.
Схема и чертеж печатной платы измерителя
Вот принципиальная схема тестера для определения напряжения стабилитрона — на сколько он вольт. Тут выбран инвертор на базе NE555 в качестве преобразователя. Сначала использовался дроссель 470uH и транзистор BC337 в качестве ключа. Удалось выжать около 70 В из схемы, но и транзистор, и дроссель были сильно нагретыми. Заменили ключевой транзистор на MJE13007 от какого-то блока питания ATX.
Далее источник тока. Ничего нового, простая схема с транзистором, здесь применен BC327, два выпрямительных диода и измерительный резистор.
Теперь измерение. Берем цифровой китайский вольтметр, измеряющий напряжение на стабилитроне. Эти индикаторы имеют диапазон 3-30 В обычно. Этот факт, а также применяемый транзистор с Uce max 40V вынуждают выполнить некоторое ограничение напряжения на тестируемом устройстве.
Элементами ответственными за ограничение являются D4, T1, R3, R4 — перенапряжение 33 В вызывает сброс низкого состояния на входе сброса NE555 и инвертор выключается.
Источник питания — импульсный 5 В 1 A. Соответствующее гнездо установлено в корпусе. Готовое устройство также имеет переключатель настройки источника тока — трехпозиционный переключатель, замыкающий точку A на точку B или C или оставляющий ее не подключенной, что дает установки тока 1,4 мА, 3,8 мА и 0,7 мА. С этими значениями полезно проверить, как стабилитроны держат разный ток.
Если напряжение питания будет выше 8,5 В, то можно использовать UC3843 + Мосфет, который дает очень высокую эффективность (более 90%) и возможность тестировать диоды с еще более высокими напряжениями, после добавления делителя 1:10 на вольтметре. Схему похожего прибора можно посмотреть в этой статье.
Форум по измерительным приборам
Обсудить статью ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА
Стабилитрон. Характеристики стабилитронов
Существует такой тип диода как стабилитрон или, как его ещё называют, диод Зенера. В стабилитроне используется тот же самый p-n переход, но работает диод Зенера совсем иначе!
При создании различных электронных устройств бывает нужно получить стабильное напряжение для питания какой-либо части этого устройства, так как некоторые схемы, особенно на транзисторах, достаточно чувствительны к колебаниям напряжения питания, которое неизбежно по чисто физическим и техническим причинам.
Один из способов получения такого стабилизированного напряжения — использование стабилитрона.
Конструкция стабилитрона такая же как у диода: p-n переход, два вывода, изолирующая или проводящая (встречается у некоторых советских стабилитронов) оболочка. Но в схеме они используются совсем иначе! Во-первых, стабилитрон подключается минусом к плюсу, а плюсом к минусу. А ты уже знаешь, что при таком подключени диоды ток не проводят. Или проводят? Давай разберёмся.
Принцип работы стабилитрона
Сложно предположить, что еще 70-100 лет назад редкая квартира в городах имела собственную ванную комнату со привычной нам белой чугунной ванной. Если ты сейчас пойдёшь в свою ванную комнату и посмотришь на ванну, то увидишь в ней два отверстия. Одно сливное, расположено на дне ванны, а второе, поменьше, возле края верхнего борта ванны.
Зачем нужно второе отверстие? Чтобы не затопить соседей! С его помощью ограничивается уровень воды, до которого можно набрать воду в ванну. Как только уровень воды в достигнет защитного отверстия, то лишняя вода будет через это отверстие уходить в канализацию.
Так вот стабилитрон работает аналогично. Как только падение напряжения на нём превысит заданное на заводе значение (3.3В, 5В, 12В и т.д.), стабилитрон отведёт через себя лишний ток, удерживая выходное напряжение на заданном уровне, например, 3.3В
Стабилитрон — это защита от перелива
Пример использования стабилитрона
Возьмём резистор, стабилитрон и соединим их так, как показано на схеме ниже. Стабилитрон включен катодом (минусом) к резистору, а анодом (плюсом) к минусу. Т.е. включен в обратном направлении. В таком положении через стабилитрон протекает ток Iобр — маленький, незначительный ток. Можно считать, что тока практически нет.
Если теперь подать Uвх, то на резисторе R
Диод | Uст/Iст В/мА |
Ic1-Ic2 мА-мА |
Rст/Iст Ом/мА |
Rст/Iст Ом/мА |
Pм мВт |
TKU(мВ/C) 1/10000*C |
dUст %(В) |
Кор- пус |
2С101А 2С101Б 2С101В 2С101Г 2С101Д |
3.![]() 3.9/3 4.7/3 5.6/3 6.8/3 |
1-30 1-26 1-21 1-18 1-15 |
180/3 180/3 200/3 100/3 50/3 |
— — — — — |
100 100 100 100 100 |
-10 -8 -6 +/-4 +6 |
10 10 10 10 10 |
74 74 74 74 74 |
КС102А | 4.84/20 | 3-58 | 160/3 | 17/20 | 300 | — | — | — |
КС104А | 7.5/4 | 0.![]() |
40/4 | — | 125 | — | — | — |
КС104Б | 9.2/4 | 0.5-14 | 40/4 | — | 125 | — | — | — |
КС106А | 3.2/0.01 | 0.01-0.5 | 500/0.2 | — | 2 | 13 | (0.3) | 86 |
2С107А | 0.7/10 | 1-100 | 50/1 | 7/10 | — | (2 мв/ C) | 10 | 75 |
2С108А 2С108Б 2С108В 2С108Г 2С108Д 2С108Е 2С108Ж 2С108И 2С108К 2С108Л 2С108М 2С108Н 2С108П 2С108Р 2С108C |
6.![]() 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 |
3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 |
70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 |
15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 15/7.5 |
70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 |
+/-0.2 +/-0. +/-0.05 +/-0.2 +/-0.1 +/-0.05 +/-0.2 +/-0.1 +/-0.05 +/-0.1 +/-0.05 +/-0.1 +/-0.05 +/-0.05 +/-0.05 |
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 |
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
2С113А | 1.3/10 | 1-100 | 90/1 | 12/10 | (-4мв/ C) | 10 | 75 | |
КС114А | 6.4/7.5 | 3-35 | 15/7.![]() |
250 | 0.5 | 5 | ||
КС115А | 1.5/3 | 1-100 | 150/1 | 35/3 | 200 | (.06) | 33 | |
2С117А 2С117Б 2С117В 2С117Г 2С117Д 2С117Е 2С117Ж 2С117И 2С117К 2С117Л 2С117М 2С117Н 2С117П |
6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 |
3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 |
50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ |
20/7. 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 |
80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 |
-0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.05;+0.05 -0.05;+0.05 |
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 |
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
2С118А | 3.2/0.2 | 0.01-0.5 | 500/.225 | — | 2 | — | 10 | — |
2С119А | 1.![]() |
1-100 | 130/1 | 15/10 | — | (-6 мв/ C) | 10 | 75 |
КС121А | 7.5/5 | 0.5-35 | — | 15/5 | — | — | (0.4) | 33 |
2С123А 2С123Б 2С123В 2С123Г 2С123Д 2С123Е |
6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 6.4/7.5 |
3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 3-12 |
50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ |
20/7.![]() 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 |
80 80 80 80 80 80 |
-0.05;+0.05 -0.02;+0.02 -0.05;+0.05 -0.02;+0.02 -0.05;+0.05 -0.02;+0.02 |
5 5 5 5 5 5 |
1 1 1 1 1 1 |
КС133А 2С133Б КС133В КС133Г |
3.3/10 3.3/5 3.3/5 3.3/5 |
3-81 1-37.5 1-37.5 1-37.5 |
180/3 680/1 680/1 — |
65/10 150/5 150/5 150/5 |
300 125 125 125 |
-11 — -10; -2 -10 |
10 10 (0.2) (0.3) |
1 — 1 1 |
КС139А 2С139Б КС139Г |
3.![]() 3.9/10 3.9/5 |
3-70 3-26 1-32 |
180/3 180/3 — |
60/10 60/10 150/5 |
300 100 125 |
-10;0 -10 -10 |
10 10 — |
1 — 1 |
КС147А 2С147Б 2С147В КС147Г 2С147Т9 |
4.7/10 4.7/10 4.7/5 4.7/5 4.7/3 |
3-58 3-21 1-26.5 1-26.5 1-38 |
160/3 180/3 680/1 680/1 560/ |
56/10 56/10 150/5 150/5 220/3 |
300 100 125 125 200 |
-9; +1 -8; +2 -7 -7 -8 |
10 10 10 10 (0. ![]() |
1 — 1 1 — |
КС156А 2С156Б 2С156В КС156Г 2С156Т9 2С156Ф |
5.6/10 5.6/10 5.6/5 5.6/5 5.6/3 5.6/5 |
3-55 3-18 1-22.4 1-22.4 1-34 1-20 |
160/3 160/3 470/1 470/1 560/ 290/1 |
46/10 45/10 100/5 100/5 160/3 30/5 |
300 100 125 125 200 125 |
-5; +5 -4; +7 0; +5 0; +7 -4; +6 — |
10 10 10 10 (0.3) 5 |
1 — 1 1 — — |
КС162А КС162А2 |
6.2/10 6.2/10 |
3-35 3-22 |
150/3 150/3 |
35/10 35/10 |
150 300 |
— 6 — 6 |
(0.![]() (0.4) |
76 77 |
2С164М9 | 6.4/3 | 0.5-3 | — | 120/1.5 | 20 | -0.5;+0.5 | (0.3) | — |
2С166А 2С166Б 2С166В 2С166Г 2С166Д 2С166Е 2С166Ж 2С166И 2С166К |
6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 6.6/7.5 |
3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 3-10 |
70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 70/3 |
20/7.5 20/7.5 20/7. ![]() 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 20/7.5 |
70 70 70 70 70 70 70 70 70 |
-0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 -0.2;+0.2 -0.1;+0.1 -0.05;+0.05 |
5 5 5 5 7 7 5 5 6 |
— — — — — — — — — |
КС168А 2С168Б КС168В КС168В2 2С168К9 |
6.8/10 6.8/10 6.8/10 6.8/10 6.8/0.5 |
3-28 3-15 3-28 3-20 0.1-27 |
120/3 40/3 120/3 120/3 1000/ |
28/10 15/10 28/10 28/10 200/0.5 |
300 100 150 300 200 |
— 6; +6 +7 — 5; +5 — 5; +5 -5; |
10 10 (0. ![]() (0.5) (0.3) |
1 — 76 77 — |
КС170А | 7.0/10 | 3-20 | 50/3 | 20/10 | 150 | — 1; +1 | (.35) | 76 |
КС175А КС175А2 2С175Е 2С175Ж 2С175Ц |
7.5/5 7.5/5 7.5/5 7.5/4 7.5/0.5 |
3-18 3-18 3-20 0.5-17 0.1-17 |
70/3 70/3 — 200/0.5 820/0.1 |
16/5 16/5 30/5 40/4 200/0.5 |
150 300 150 125 125 |
— 4; +4 — 4; +4 10 +7 6. ![]() |
(0.5) (0.5) 5 (0.4) — |
76 77 — 77 77 |
2С180А | 8.0/5 | 3-15 | 15/1 | 8/5 | 125 | +7 | (0.6) | — |
КС182А КС182А2 2С182Е 2С182Ж 2С182Ц |
8.2/5 8.2/5 8.2/5 8.2/4 8.2/0.5 |
3-17 3-17 3-18 0.5-15 0.1-15 |
30/3 30/3 — 200/0.5 820/0.1 |
14/5 14/5 30/5 40/4 200/0.5 |
150 300 150 125 125 |
+5 -5; +5 — +8 7 |
(0. (0.6) 5 (0.5) — |
76 77 — 77 77 |
КС190А КС190Б КС190В КС190Г КС190Д КС190Е КС190Ж КС190И КС190К КС190Л КС190М КС190Н КС190О КС190П КС190Р КС190У КС190Ф |
9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 9.0/10 |
5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 5-15 |
15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 15/10 |
150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 |
-0. -0.5 +0.5 -0.2 +0.2 -0.1 +0.1 -0.05 +0.05 -0.5 +0.5 -0.2 +0.2 -0.1 +0.1 -0.05 +0.05 -0.2 +0.2 -0.1 +0.1 -0.05 +0.05 -0.05 +0.05 -0.1 +0.1 -0.05 +0.05 -0.05 +0.05 -0.05 +0.05 |
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 |
75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 |
|
КС191А КС191А2 КС191Б КС191В 2С191Е 2С191Ж КС191М КС191Н КС191П КС191Р КС191С КС191T КС191У КС191Ф 2С191Ц |
9.1/5 9.1/5 9.1/10 9.1/10 9.1/5 9.1/4 9.1/10 9.1/10 9.1/10 9.1/10 9.1/10 9.1/10 9. ![]() 9.1/10 9.1/0.5 |
3-15 3-15 3-20 3-20 3-16 0.5-14 5-15 5-15 5-15 5-15 3-20 3-20 3-20 3-20 0.1-14 |
30/3 30/3 — — — 200/0.5 39/5 39/5 39/5 39/5 — — — — 820/0.1 |
18/5 18/5 15/10 15/10 30/5 40/4 18/10 18/10 18/10 18/10 18/10 18/10 18/10 18/10 200/0.5 |
150 300 200 200 150 125 150 150 150 150 200 200 200 200 125 |
+6 -6; +6 -1; +1 -0.5; +0.5 — +9 -0.5; +0.5 -0.2; +0.2 -0.1; +0.1 -0.05;+0.05 -0.5; +0.5 -0.2; +0.2 -0.1; +0.1 -0.05;+0.05 8 |
(0. (0.6) (0.4) (0.4) 5 (0.5) 5 5 5 5 5 5 5 5 — |
76 77 75 75 — 77 — — — — 75 75 75 75 77 |
КС196А КС196Б КС196В КС196Г |
9.6/10 9.6/10 9.6/10 9.6/10 |
3-20 3-20 3-20 3-20 |
70/3 70/3 70/3 70/3 |
18/10 18/10 18/10 18/10 |
200 200 200 200 |
-0.5; +0.5 -0.25;+0.25 -0.1; +0.1 -0.05;+0.05 |
5 5 5 5 |
|
КС201А КС201Б КС201В КС201Г |
— 11/4 12/4 13/4 |
0.![]() 0.5-4.5 0.5-16 0.5-16 |
70/2 40/4 15/4 15/4 |
200 125 200 200 |
10 — — — |
(0.5) (0.6) (0.4) (0.7) |
||
КС210Б КС210Б2 2С210Е 2С210Ж 2С210Ц |
10/5 10/5 10/5 10/4 10/0.5 |
3-14 3-14 3-15 0.5-13 0.1-12.5 |
35/3 35/3 — 200/0.5 820/0.1 |
22/5 22/5 30/5 40/4 200/0.5 |
150 300 150 125 125 |
+7 -7; +7 — +9 8.5 |
(0.7) (0.7) 5 (0.5) |
76 77 — 77 77 |
2С211А КС211Б КС211В КС211Г КС211Д 2С211Ж 2С211И КС211Ц |
11/5 11/10 11/10 11/10 11/10 11/4 11/5 11/0.5 |
3-10 5-33 5-33 5-33 5-33 0.5-14 3-13 0.1-11.2 |
36/1 30/5 30/5 30/5 30/5 200/0.5 40/3 820/0.1 |
19/5 15/10 15/10 15/10 15/10 70/4 23/5 200/0.5 |
125 280 280 280 280 150 150 125 |
+9.5 +2 -2; +2 -1; +1 -0.5; +0.5 +9 +7 8.5 |
— +15 -15 +-10 +-10 (0.5) (0.7) — |
— 87 87 87 87 77 76 77 |
2С212В 2С212Е 2С212Ж 2С212Ц |
12/5 12/5 12/4 12/0.5 |
3-12 3-13 0.5-11 0.1-10.6 |
45/3 — 200/0.5 820/0.1 |
24/5 30/5 40/4 200/0.5 |
150 150 125 125 |
+7.5 — +9.5 8.5 |
5 5 (0.6) — |
76 — 77 77 |
2С213А 2С213Б КС213Б2 2С213Е 2С213Ж |
13/5 13/5 13/5 13/5 13/4 |
3-9 3-10 3-10 3-12 0.5-10 |
44/1 45/3 45/3 — 200/0.5 |
22/5 25/5 25/5 30/5 40/4 |
125 150 300 150 125 |
+9.5 +8 -8; +8 — +9.5 |
— (0.9) (1.0) 5 (0.7) |
— 76 77 77 |
2С215Ж | 15/2 | 0.5-8.3 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (0.8) | 77 |
2С216Ж | 16/2 | 0.5-7.8 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (0.9) | 77 |
2С218Ж | 18/2 | 0.5-6.9 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (1.0) | 77 |
2С220Ж | 20/2 | 0.5-6.2 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (1.0) | 77 |
2С222Ж | 22/2 | 0.5-5.7 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (1.1) | 77 |
2С224Ж | 24/2 | 0.5-5.2 | 300/0.5 | 70/2 | 125 | — | (1.2) | 77 |
2С291А | 91/1 | 0.5-2.7 | 1600/0.5 | 700/1 | 250 | 11 | (5.0) | — |
Д818А Д818Б Д818В Д818Г Д818Д Д818Е |
9/10 9/10 9/10 9/10 9/10 9/10 |
3-33 3-33 3-33 3-33 3-33 3-33 |
100/3 100/3 100/3 100/3 100/3 100/3 |
25/10 25/10 25/10 25/10 25/10 25/10 |
300 300 300 300 300 300 |
+2.3; -2.3; -1.1; +1.1 -0.6; +0.6 -0.2; +0.2 -0.1; +0.1 |
20 -20 15 15 15 15 |
75 75 75 75 75 75 |
это что такое и для чего он нужен?
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:
- Uст — напряжение стабилизации при номинальном токе Iст;
- Iст min — минимальный ток начала электрического пробоя;
- Iст 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:
Pmax = Iст max∙ Uст.
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 Rб и стабилитрона, шунтирующего нагрузку.
В некоторых случаях происходит нарушение стабилизации.
- 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 Rб.
- 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.
- Сопротивление Rб 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 плавкие предохранители.
Резистор Rб рассчитывается по формуле:
Rб = (Uпит — Uном )(Iст + Iн).
Ток стабилитрона Iст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе Uпит и тока нагрузки Iн.
Выбор стабилитронов
Элементы имеют большой разброс по напряжению стабилизации. Чтобы получить точное значение Uн, 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:
- Uпит = 12-15 В — напряжение входа;
- Uст = 9 В — стабилизированное напряжение;
- Rн = 50-100 мА — нагрузка.
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:
Rэкв = 9 В / 0,1 А = 90 Ом.
Теперь можно определить сопротивление балласта:
Rб = 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:
UR = 15 — 9 = 6 В.
Затем определяется ток через резистор:
IR = 6/30 = 0,2 А.
Поскольку стабилитрон подключен к нему последовательно, Ic = IR = 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 подстроечным резистором 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 Uст = 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.
Стабилитрон: устройство, принцип действия, характеристики
Основой надежной и продолжительной работы электронной аппаратуры является стабильное напряжение питания. Для этого применяют стабилизированные источники питания. Можно сказать, что основным элементом, который определяет уровень выходного напряжения блока питания, это полупроводниковый прибор – стабилитрон. Он может быть как основой линейного стабилизатора, так и пороговым элементом в цепи обратной связи импульсного источника питания. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик про устройство и принцип работы стабилитрона.
Что это такое
В литературе дается следующее определение:
Стабилитрон или диод Зенера это прибор, предназначенный для стабилизации напряжения в электрических цепях. Работает при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя имеет высокое сопротивление перехода. Протекающие при этом токи незначительны. Широко используются в электронике и в электротехнике.
Если говорить простыми словами, то стабилитрон предназначен для стабилизации напряжения в электронных схемах. В цепь он включается в обратном направлении. При достижении напряжения, превышающего напряжение стабилизации, происходит обратимый электрический пробой pn-перехода. Как только оно понизится до номинала, пробой прекращается, и стабилитрон закрывается.
На нижеприведенном рисунке представлена графическая схема для чайников, позволяющая понять принцип действия диода Зенера.
Основными преимуществами является невысокая стоимость и небольшие габариты. Промышленность выпускает устройства с напряжением стабилизации о 1,8 — 400 В в металлических, керамических или корпусах из стекла. Это зависит от мощности, на которую рассчитан стабилитрон и других характеристик.
Для стабилизации высоковольтного напряжения от 0,4 до нескольких десятков кВ, применяются стабилитроны тлеющего разряда. Они имеют стеклянный корпус и до появления полупроводниковых приборов применялись в параметрических стабилизаторах.
Аналогичными свойствами обладают приборы, меняющие свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения – это варисторы. Между стабилитроном и варистором разница заключается в том, что последний обладает двунаправленными симметричными характеристиками. А это значит, что в отличие от диодов, он не имеет полярности. Кратко варистор предназначен для обеспечения защиты от перенапряжения электронных схем.
Для предохранения аппаратуры от скачков напряжения применяют супрессоры. Между стабилитроном и супрессором отличия заключаются в том, что первый постепенно изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Второй при достижении определенного порога напряжения открывается сразу. Т.е. его внутреннее сопротивление стремится к нулю. Основное назначение супрессоров — защита аппаратуры от скачков питания.
На рисунке ниже представлено условно графическое обозначение (УГО по ГОСТ) полупроводника и его вольт-амперная характеристика.
На рисунке цифрами указан участок 1-2. Он является рабочим и предназначен для стабилизации напряжения в цепях. Если прибор включить в прямом направлении, то он будет работать как обычный диод.
Рекомендуем посмотреть следующий видеоролик, чтобы подробнее изучить принцип действия стабилитрона, обозначение элементов и область их применения.
Основные характеристики
При проектировании блоков питания, следует уметь правильно произвести расчет и подобрать по значениям необходимый элемент. Неправильно подобранный стабилитрон сразу выйдет из строя или не будет поддерживать напряжение на необходимом уровне.
Основными характеристиками являются:
- напряжение Ucт. стабилизации;
- номинальный ток стабилизации Iст., протекающий через стабилитрон;
- допустимая мощность рассеивания;
- температурный коэффициент стабилизации;
- динамическое сопротивление.
Эти характеристики определены заводом-изготовителем и указываются в справочной литературе.
Условно графическое обозначение на схемах
Все приборы имеют графическое обозначение. Это необходимо, чтобы не загромождать электрическую схему. Стабилитрон имеет свое условно-графическое обозначение, которое утверждено межгосударственным стандартом единого стандарта конструкторской документации (ЕСКД).
На рисунке снизу представлено как обозначается на схеме по ГОСТ 2.730-73, стабилитрон обозначается практически как диод, так как, в сущности, является одной из его разновидностей.
Для правильного включения следует различать, где плюс, где минус. Если смотреть на приведенный выше рисунок, то на нем плюс (анод) расположен слева, а минус (катод) справа. Согласно ЕСКД размеры УГО диодов должны составлять 5/5 мм. Это иллюстрирует рисунок снизу.
Схема подключения
Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.
Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.
Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.
Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.
Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:
R1= (Uвх-Uст)/(Iн+Icт)= (15-9)/(0.1+0.005)=57.14 Ом.
Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.
Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.
Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.
На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.
Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.
Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.
Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.
Маркировка
В зависимости от мощности диода, они выпускаются в различных корпусах. На металлических корпусах большой мощности указывается буквенное обозначение типа прибора.
На нижеприведенных фото представлены приборы советского производства, и как они выглядели.
Сейчас маломощные диоды выпускаются в стеклянных корпусах. Маркировка импортных приборов имеет цветовое обозначение. На корпус наносится маркировка полосами или цветными кольцами.
На нижеприведенном рисунке представлена маркировка SMD-диодов.
Отечественные диоды в стеклянных корпусах маркируют полосами или кольцами. Определить тип и параметры можно по любому справочнику радиоэлектронных компонентов. Например, зеленая полоса обозначает стабилитрон КС139А, а голубая полоса (или кольцо) указывает на КС133А.
На мощных устройствах в металлических корпусах указывается буквенное обозначение, например, Д816, как показано на фото вверху. Это необходимо для того, чтобы знать, как подобрать аналог.
Вот мы и рассмотрели, какие бывают стабилитроны, как они работают и для чего нужны. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!
Материалы по теме:
Параллельный параметрический и последовательный стабилизаторы напряжения
Параллельный параметрический стабилизатор, последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе. Практические расчеты.
Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Сегодня на сайте “Радиолюбитель“, в разделе “Практикум начинающего радиолюбителя“, мы продолжим рассмотрение статьи “Источники питания радиолюбительских устройств“. Напомню, что в прошлый раз, изучая схему источника питания радиолюбительских устройств, мы остановились на назначении и расчете сглаживающего фильтра:
Сегодня мы рассмотрим последний элемент – стабилизатор напряжения.
Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки
Сегодня мы рассмотрим два простейших стабилизатора напряжения:
— параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне;
– последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе.
Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне
Полупроводниковый стабилитрон — (другое название – диод Зенера) предназначен для стабилизации постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора он выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах ему отводится только роль источника опорного напряжения.
Один из внешних видов и обозначение стабилитрона:
Как работает стабилитрон
Напряжение на стабилитрон (в отличие от диода) подают в обратной полярности (анод соединяют с минусом а катод с плюсом источника питания – Uобр). При таком включении через стабилитрон течет обратный ток – Iобр.
При увеличении напряжения обратный ток растет очень медленно (на схеме, почти параллельно оси Uобр), но при некотором напряжении Uобр переход стабилитрона пробивается (но разрушение стабилитрона в этот момент не происходит) и через него начинает идти обратный ток значительно большего значения. В этот момент вольтамперная характеристика стабилитрона (ВАХ) резко идет вниз (почти параллельно оси Iобр) – наступает режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации минимальное (Uст min) и ток стабилизации минимальный (Iст min).
При дальнейшем увеличении Uобр ВАХ стабилитрона опять меняет свое направление – заканчивается режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации максимальное (Uст max) и ток стабилизации максимальный (Iст max). С этого момента стабилитрон теряет свои свойства, начинает разогреваться, что может привести к тепловому пробою перехода стабилитрона и соответственно к его выходу из строя.
Режим стабилизации стабилитрона может быть в широких пределах, поэтому в документации на стабилитроны указывают допустимые минимальные и максимальные значения токов (Iст min и Iст max) и напряжений стабилизации (Uст min и Uст max). Внутри этих диапазонов лежат выбранные производителем номинальные значения – Iст и Uст. Номинальный ток стабилизации обычно устанавливается производителями на уровне 25%-35% от максимального, а номинальное значение напряжения стабилизации как среднее от максимального и минимального.
Для примера можно воспользоваться программой “TBFEdit” – справочник по радиодеталям“ и воочию посмотреть какие характеристики приводятся в справочниках по стабилитронам:
К примеру стабилитрон Д814Г:
— номинальный ток стабилизации (Iст)= 5 мА;
– номинальное напряжение стабилизации (Uст)= (от 10 до 12 вольт)= 11 вольт;
– максимальный ток стабилизации (Iст max)= 29 мА.
Эти данные нам будут необходимы при расчетах простейшего стабилизатора напряжения.
Если вы не смогли найти нужный наш родной, советский, стабилитрон, то можно используя, к примеру программу, Color And Code, подобрать по нужным параметрам буржуйский аналог:
Как видите, стабилитрон Д814Г легко можно заменить аналогом – BZX55C11 (у которого характеристики даже немного получше)
Ну а теперь рассмотрим параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне.
Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне применяется в слаботочных устройствах (несколько миллиампер) и представляет собой делитель напряжения (на резисторе R – балластный резистор и стабилитроне VD – который выполняет роль второго резистора) на вход которого подается нестабильное напряжение а выходное напряжение снимается с нижнего плеча делителя. При повышении (понижении) входного напряжения внутреннее сопротивление стабилитрона уменьшается (увеличивается), что позволяет удерживать выходное напряжение на заданном уровне. На балластном резисторе падает разница между входным напряжением питания и напряжением стабилизации стабилитрона.
Рассмотрим схему данного (самого простейшего) стабилизатора напряжения:
Как рассчитать параметры такого стабилизатора. Первое и самое главное, что нужно запомнить:
Для нормальной работы схемы ток через стабилитрон должен в несколько раз (3-10 раз) превышать ток в стабилизируемой нагрузке. Практически, так-как номинальный ток стабилизации стабилитрона в несколько раз меньше максимального, то допускается при расчетах считать, что ток нагрузки не должен превышать номинального тока стабилизации.
К примеру: ток потребляемый нагрузкой составляет 10 мА, значит нам необходимо подобрать такой стабилитрон, чтобы его номинальный ток стабилизации не был меньше 10 мА (лучше конечно, если он будет больше).
Расчет параллельного параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне
Дано:
Uвх – входное напряжение = 15 вольт
Uвых – выходное напряжение (напряжение стабилизации) = 11 вольт
Расчет:
1. По справочнику, приведенному выше, определяем, что для наших целей подходит стабилитрон Д814Г:
Uст (10-12в)= 11 вольт
Iст max= 29 мА
Iст номинальный = 5 мА
Исходя из сказанного выше, определяемся, что ток нагрузки не должен превышать Iст номинального – 5 мА
2. Определяем напряжение падения на балластном резисторе (R) как разность входного и выходного стабилизированного напряжения:
Uпад=Uвх – Uвых=15-11= 4 вольта
3. Используя закон Ома, определяем номинал балластного сопротивления R, деля напряжение падения Uпад на Iст стабилитрона:
R= Uпад/Iст= 4/0,005= 800 Ом
Так как резисторов номиналом 800 Ом нет, берем ближайший больший номинал – R=1000 Ом= 1 кОм
4. Определяем мощность балластного резистора R:
Pрез= Uпад*Iст= 4*0,005= 0,02 ватта
Так как через резистор протекает не только ток стабилизации стабилитрона но и ток потребляемый нагрузкой, то полученное значение увеличиваем минимум в 2 раза:
Pрез= 0,004*2= 0,008 ват, что соответствует ближайшему номиналу = 0,125 ватт.
Что делать если вы не нашли стабилитрон с нужным напряжением стабилизации.
В этом случае можно применить последовательное соединение стабилитронов. К примеру, если мы соединим последовательно два стабилитрона Д814Г, то напряжение стабилизации составит 22 вольта (11+11). Если соединим Д814Г и Д810 то получим напряжение стабилизации 20 вольт (11+10).
Допускается любое число последовательного соединения стабилитронов одной серии (как в примере – Д8**).
Последовательное соединение стабилитронов разной серии допускается только в том случае, если рабочие токи последовательной цепочки укладываются в паспортные диапазоны токов стабилизации каждой использованной серии.
Что делать, если в приведеном выше примере, ток нагрузки составляет к примеру не 5 а 25 мА?
Можно конечно все так и оставить, так как максимальный ток стабилизации (Iст max) Д814Г равен 29 мА, единственное придется пересчитать мощность балластного резистора. Но в этом случае стабилитрон будет работать на пределе своих возможностей и у вас не будет никаких гарантий, что он не выйдет из строя.
А что делать если ток нагрузки составляет, к примеру, 50 мА?
Последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе
Последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе – это по сути параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключенный ко входу эммитерного повторителя.
Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона за счет падения напряжения на переходе база-эммитер транзистора (для кремниевых транзисторов – около 0,6 вольт, для германиевы – окло 0,25 вольт), что нужно учитывать при выборе стабилитрона.
Эммитерный повторитель (он же – усилитель тока) позволяет увеличить максимальный ток стабилизатора напряжения по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне в β (h21э) раз (где β (h31э) – коэффициент усиления по току данного транзистора, берется наименьшее значение).
Схема последовательного стабилизатора на биполярном транзисторе:
Так-как данный стабилизатор состоит из двух частей – источник опорного напряжения (он же параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне) и усилителя тока на транзисторе (он же эммитерный повторитель), то расчет такого стабилизатора производится аналогично выше приведенному примеру.
Единственное отличие:
— к примеру нам надо получить ток нагрузки 50 мА, тогда выбираем транзистор с коэффициентом усиления β (h21э) не менее 10 (β (h21э)=Iнагрузки/Iст=50/5=10
– мощность балластного резистора рассчитываем по формуле: Ррез=Uпад*(Iст+Iнагрузки)
Ток нагрузки можно увеличить еще в несколько раз, если применить схему с составным тразистором (два транзистора, включенные по схеме Дарлингтона или Шиклаи):
Вот, в принципе, и все.
Как измерить номинальное напряжение стабилитрона
В этом документе я покажу вам, как измерить номинальное напряжение стабилитрона, когда на нем нет маркировки или если она нечитаема. Будьте осторожны, потому что я показываю вам метод с лабораторным источником питания, и если вы на самом деле не знаете элементарных правил тока и напряжения, это объяснение может быть очень опасным.Это может навредить вам, обжечь руки или, может быть, намного хуже. Будьте осторожны, что вы делаете, это может быть очень жарко и тепло!
Я не стал объяснять, как работает стабилитрон и для чего он нужен. Здесь я только покажу, как можно определить номинальное напряжение стабилитрона, если на нем нет кодировки.
Сегодня я получил хороший вопрос от сына моего друга, который изучает основы электроники. «Как можно узнать номинальное напряжение стабилитрона, если кодировка отсутствует или не читается?» Посмотрим, что мы можем сделать.
Я получил неисправную плату от ИБП или чего-то еще и распаял несколько стабилитронов. Получили кучу неопознанных стабилитронов. На фото их два, но у нас их стало больше. Допустим, мы знаем, являются ли эти диоды стабилитронами, только по маркировке на плате. ZD1 и ZD4. Вот полные стабилитроны, которые мы вынули из платы:
Я использовал один из своих лабораторных источников питания, чтобы посмотреть, какие номинальные напряжения соответствуют этим стабилитронам.
- Установите все потенциометры на нулевую ступень.Потенциометры тока и напряжения.
- Вставьте зажимы типа «крокодил» на выходные клеммы блока питания.
В моем случае желтый — это положительный вывод, а зеленый — отрицательный.
- Замкните две клеммы Crocos и отрегулируйте потенциометры ограничителя тока, так что блок питания будет ограничивать ток около 10-20 мА.
Осторожно! не играйте с этими закороченными крокодилами, если ваш БП не имеет защиты от перегрузки по току, то крокодилы могут заплесневеть, если вы подключите к выходу несколько ампер !!!
Он тоже может загореться!
Настройте свой блок питания на подачу тока только 10-20 мА и разберите крокодилы.
Теперь у вас должны появиться все нули.
Это означает, что ток через крокодилы не протекает, потому что цепь разомкнута.
- Теперь поставил стабилитрон между крокодилом. Положительный зажим должен быть на катоде диода, а отрицательный крокодил — на аноде диода, как показано на рисунке ниже.
Помните, в моем случае желтый зажим — положительный, а зеленый — отрицательный.
- Теперь начните медленно вращать потенциометр напряжения, чтобы добавить напряжение в цепь.
Вращайте, пока ток не поднимется до максимального значения тока настройки на блоке питания. В нашем случае около 10-20 мА.
Пока я не повернул потенциометр напряжения немного выше 20,7 В, горит красный индикатор C.C на токовой стороне, поэтому прибор сказал мне, что я достиг максимального потребления тока около 10-20 мА. Затем я немного повернул потенциометр напряжения, и светодиод C.C погас.
Как видите, напряжение составляет 20,7 В, а ток 0,01 А, что означает около 10 мА.Это означает, что стабилитрон закрывается на 20 В. Посмотрим, что отмечено на стабилитроне:
Как видите, на стабилитроне нанесена цифра 20. Этот стабилитрон представляет собой стабилитрон с номиналом 20 В.
Вот еще один пример:
На стабилитроне нет маркировки. Посмотрим, какое напряжение у этого парня.
Достигнут максимальный ток, ЦС включен, напряжение 3,3 В. Этот стабилитрон представляет собой стабилитрон на 3,3 В.
Посмотрите на картинку ниже.На диоде я обнаружил только маркировку «C-» или «-C». Ничего другого, даже если у меня есть возможность увеличить компонент, я не реализовал никакой знающей маркировки. Тем не менее, можно быть уверенным, что этот стабилитрон представляет собой стабилитрон с номинальным напряжением 3,3 В, который я даю с допуском + -5%.
Вывод:
Это один из способов узнать номинальное напряжение стабилитрона. Этот метод не используется в схеме. Компоненты CMOS или TTL могли просыпаться на плате и создавать беспорядок из-за испытательных напряжений.Конечно, есть и другой метод, но я использую этот тип тестирования в своей практике.
Эта статья предназначена для опытных специалистов по ремонту и новичков в мире электронного ремонта. Для дальнейшего изучения техники проверки электронных компонентов, пожалуйста, обратитесь к книге г-на Джестина Йонга, который сделал хорошо объясненные руководства « Testing Electronic Components » с отличными изображениями и пояснениями.
Надеюсь, вам понравится эта статья.
Эту статью для вас подготовил Кристиан Роберт Адзич из Нови Кнежевац, Сербия.
Пожалуйста, поддержите, нажав на кнопки социальных сетей ниже. Ваш отзыв о посте приветствуется. Пожалуйста, оставьте это в комментариях.
P.S- Если вам понравилось это читать, щелкните здесь , чтобы подписаться на мой блог (бесплатная подписка). Так вы никогда не пропустите сообщение . Вы также можете переслать ссылку на этот сайт своим друзьям и коллегам — спасибо!
Примечание: вы можете проверить его предыдущий пост по ссылке ниже:
https: // www.jestineyong.com/fiat-stilo-car-radio-no-fm-reception/
Нравится (182) Не нравится (0)
Как использовать стабилитроны
AN008 — Как использовать стабилитроныElliott Sound Products | АН-008 |
Прил. Индекс банкнот
Основной индекс
О стабилитронах Стабилитроны
очень распространены для основных задач регулирования напряжения.Они используются в качестве дискретных компонентов, а также в пределах ИС, которые требуют опорного напряжения. Стабилитроны (также иногда называемые опорное напряжение диоды) действует как обычный диод кремния в прямом направлении, но предназначены для разрушения при определенном напряжении, когда подвергается воздействию обратного напряжения.
Все диоды делают это, но обычно при напряжениях, которые непредсказуемы и слишком высоки для обычных задач регулирования напряжения. В стабилитронах используются два разных эффекта…
- Ударная ионизация (также называемая лавинным пробоем) — положительный температурный коэффициент
- Пробой Зенера — отрицательный температурный коэффициент
Ниже 5,5 В преобладает стабилитрон, а при напряжениях 8 В и более — лавинный пробой. Хотя у меня нет намерения вдаваться в подробности, в сети есть много информации (см. Ссылки) для тех, кто хочет знать больше. Поскольку эти два эффекта имеют противоположные тепловые характеристики, стабилитроны при напряжении около 6 В обычно имеют очень стабильную работу по отношению к температуре, поскольку положительный и отрицательный температурные коэффициенты компенсируются.
Очень высокая термостойкость может быть получена путем последовательного включения стабилитрона с обычным диодом. Здесь нет жестких правил, и обычно требуется выбор устройства, чтобы комбинация была как можно более стабильной. Можно выбрать стабилитрон около 7-8 В для работы с диодом, чтобы компенсировать температурный дрейф. Излишне говорить, что диодный и стабилитронный переходы должны находиться в тесном тепловом контакте, иначе температурная компенсация не будет успешной.
Стабилитрон — это уникальный полупроводниковый прибор, который выполняет множество различных задач в отличие от любого другого компонента.Похожее устройство (которое, по сути, является самим специализированным стабилитроном) — это диод TVS (ограничитель переходного напряжения). Однако есть несколько альтернатив TVS-диодам, в отличие от стабилитронов. Прецизионные опорное напряжение ИС можно рассматривать как аналогичные Zeners, но они не являются — они ИСЫ, которые используют ссылку запрещенной зоны (как правило, около 1.25V). Это ИС, содержащие множество внутренних деталей. Стабилитрон — это цельная деталь с одним P-N переходом.
Использование стабилитронов
По непонятным мне причинам в сети почти нет информации о том, как именно использовать стабилитрон.Вопреки тому, что можно было ожидать, существуют ограничения для правильного использования, и если они не будут соблюдены, производительность будет намного хуже, чем ожидалось. На рисунке 1 показаны стандартные характеристики стабилитрона, но, как и почти на всех подобных диаграммах, отсутствует важная информация.
Рисунок 1 — Проводимость стабилитрона
Итак, чего не хватает? Важная часть, которую легко упустить, это то, что наклон секции разбивки составляет , а не прямую . Стабилитроны обладают так называемым «динамическим сопротивлением» (или импедансом), и это следует учитывать при разработке схемы с использованием стабилитрона.
Фактическое напряжение, при котором начинается пробой, называется изломом кривой, и в этой области напряжение довольно нестабильно. Он довольно сильно меняется в зависимости от тока, поэтому важно, чтобы стабилитрон работал выше колена, где наклон является наиболее линейным.
В некоторых технических паспортах приводится значение динамического сопротивления, которое обычно составляет около 0,25 от максимального номинального тока. Динамическое сопротивление при таком токе может составлять всего пару Ом, а стабилитроны около 5-6 В дают лучший результат.Обратите внимание, что это также соответствует лучшим тепловым характеристикам.
Это все хорошо, но что такое динамическое сопротивление? Это просто «кажущееся» сопротивление, которое можно измерить, изменив силу тока. Лучше всего это пояснить на примере. Предположим, что динамическое сопротивление для конкретного стабилитрона составляет 10 Ом. Если мы изменим ток на 10 мА, напряжение на стабилитроне изменится на …
.В = R × I = 10 Ом * 10 мА = 0.1 В (или 100 мВ)
Таким образом, напряжение на стабилитроне изменится на 100 мВ при изменении тока на 10 мА. Хотя, например, для стабилитрона 15 В это может показаться не очень большим, это все же представляет собой значительную ошибку. По этой причине стабилитроны в схемах регуляторов обычно запитываются от источника постоянного тока или через резистор от регулируемого выхода. Это минимизирует колебания тока и улучшает регулирование.
В технических паспортах производителей часто указывается динамическое сопротивление как в колене, так и при заданном токе.Стоит отметить, что, хотя динамическое сопротивление стабилитрона может составлять всего 2-15 Ом при 25% максимального тока (в зависимости от номинального напряжения и мощности), оно может быть более 500 Ом на уровне колена, так же как и стабилитрон начинает выходить из строя. Фактические цифры меняются в зависимости от напряжения пробоя, при этом стабилитроны высокого напряжения имеют гораздо более высокое динамическое сопротивление (на всех участках кривой пробоя), чем блоки низкого напряжения. Точно так же детали с более высокой мощностью будут иметь более низкое динамическое сопротивление, чем версии с низким энергопотреблением (но для достижения стабильной рабочей точки требуется больший ток).
Наконец, полезно посмотреть, как определить максимальный ток стабилитрона, и установить практическое правило для оптимизации тока для достижения наилучших характеристик. В технических паспортах стабилитронов обычно указывается максимальный ток для различных напряжений, но это можно очень легко решить, если у вас нет таблицы данных под рукой …
I = P / V , где I = ток, P = номинальная мощность стабилитрона и V = номинальное напряжение стабилитрона.
Например, стабилитрон 27 В, 2 Вт может выдерживать максимальный непрерывный ток…
I = 2/27 = 0,074 A = 74 мА (при 25 ° C)
Как указано в примечании к приложению «стабилитрон с использованием транзисторов» (AN-007), для оптимальной работы стабилитрона лучше всего поддерживать ток на уровне максимум 0,7 от номинального тока, поэтому стабилитрон 27 В / 2 Вт не должен работать с током более 47 мА. Идеальное значение составляет 20-30% от максимума, так как это сводит к минимуму потери энергии, поддерживает разумную температуру стабилитрона и гарантирует, что стабилитрон работает в пределах наиболее линейной части кривой.Если вы посмотрите на таблицу данных стабилитрона ниже, вы увидите, что испытательный ток обычно составляет от 25% до 36% от максимального продолжительного тока. Мудрый читатель поймет, что этот диапазон был выбран, чтобы показать диод в лучшем свете, и, следовательно, это рекомендуемый рабочий ток.
Хотя все это не является сложным, оно показывает, что в скромном стабилитроне (не очень) есть нечто большее, чем склонны осознавать новички (и многие профессионалы в том числе). Только поняв, какой компонент вы используете, вы сможете добиться от него максимальной производительности.Конечно, это относится не только к стабилитронам — большинство (так называемых) простых компонентов имеют характеристики, о которых многие не подозревают.
Помните, что стабилитрон очень похож на обычный диод, за исключением того, что он имеет определенное обратное напряжение пробоя, которое намного ниже, чем у любого стандартного выпрямительного диода. Стабилитроны всегда подключены с обратной полярностью по сравнению с выпрямительным диодом, поэтому катод (клемма с полосой на корпусе) подключается к наиболее положительной точке в цепи.
Зажимы Зенера
Часто необходимо применять зажим, чтобы напряжение переменного тока не превышало заданное значение. На рисунке 2 показаны два способа сделать это. Первый явно неверен — хотя он будет работать как фиксатор, пиковое выходное напряжение (на стабилитронах) составит всего 0,65 В. Стабилитроны действуют как обычные диоды с примененной обратной полярностью, поэтому первая цифра идентична паре обычных диодов.
Рисунок 2 — Зажим для переменного тока на стабилитроне
В первом случае оба стабилитрона будут вести себя как обычные диоды, потому что напряжение стабилитрона никогда не будет достигнуто.Во втором случае фактическое зафиксированное напряжение будет на 0,65 В выше напряжения стабилитрона из-за последовательного диода. Таким образом, стабилитроны на 12 В будут фиксировать напряжение около 12,65 В — R1 предназначен для ограничения тока до безопасного значения для стабилитронов, как описано выше.
Важно помнить, что стабилитроны идентичны стандартным диодам при напряжении ниже своего стабилитрона — фактически, обычные диоды могут использоваться как стабилитроны. Фактическое напряжение пробоя обычно намного выше, чем обычно используется, и каждый диод (даже из одного производственного цикла) будет иметь другое напряжение пробоя, которое обычно слишком велико, чтобы быть полезным.
Данные стабилитрона
Приведенные ниже данные довольно типичны для стабилитронов мощностью 1 Вт в целом и показывают напряжение стабилитрона и одно из наиболее важных значений — динамическое сопротивление. Это полезно, потому что показывает, насколько хорошо стабилитрон будет регулировать и (с небольшими расчетами), сколько пульсаций вы получите, когда стабилитрон будет питаться от типичного источника питания. Пример расчета показан ниже.
Если вы хотите измерить динамическое сопротивление самостоятельно, это довольно просто сделать.Во-первых, используйте ток около 20% от номинального максимума от регулируемого источника питания через подходящий резистор. Измерьте и запишите напряжение на стабилитроне. Теперь увеличьте ток (скажем) на 10 мА для стабилитронов менее 33 В. Вам нужно будет использовать меньшее увеличение тока для более высоких типов напряжения. Снова измерьте напряжение стабилитрона и отметьте точное увеличение тока.
Например, вы можете измерить следующее …
Напряжение стабилитрона = 11,97 В при 20 мА
Напряжение стабилитрона = 12.06 В при 30 мА
ΔV = 90 мВ, ΔI = 10 мА
R = ΔV / ΔI = 0,09 / 0,01 = 9 Ом
Этот процесс можно использовать с любым стабилитроном. Вам просто нужно отрегулировать ток в соответствии с требованиями, убедившись, что начальный и конечный испытательные токи находятся в пределах линейной части характеристик стабилитрона. Точность зависит от точности вашего испытательного оборудования, и важно убедиться, что температура стабилитрона остается стабильной во время теста, иначе вы получите неправильный ответ из-за теплового коэффициента стабилитрона.По возможности, испытания должны быть очень короткими с использованием импульсов, но это очень сложно без специального оборудования.
Следующие данные представляют собой полезный краткий справочник для стандартных стабилитронов мощностью 1 Вт. Основная информация взята из таблицы данных Semtech Electronics для стабилитронов серии 1N47xx. Обратите внимание, что суффикс «A» (например, 1N4747A) означает допуск 5%, а стандартный допуск обычно составляет 10%. Напряжение стабилитрона измеряется в условиях теплового равновесия и постоянного тока при показанном испытательном токе (I zt ).
Обратите внимание, что стабилитрон 6,2 В (1N4735) имеет самое низкое динамическое сопротивление из всех показанных, и, как правило, также имеет температурный коэффициент, близкий к нулю. Это означает, что это один из лучших значений для использования, где требуется достаточно стабильное опорное напряжение. Поскольку это очень полезное значение, оно выделено в таблице. Если вам нужна ссылка стабильного напряжения на действительно , то не использовать стабилитрон, но использовать специальную ссылку точности напряжения IC вместо этого.
Тип | V Z (ном.) | I Zt мА | R Zt Ом | R Z Ом при … | Колено Ток (мА) |
Утечка мкА | Утечка Напряжение |
Пик Ток (мА) | Продолж. Ток (мА) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1N4728 | 3,3 | 76 | 10 | 400 | 1 | 150 | 1 | 1375 | 275 | ||||||||
69 | 10 | 400 | 1 | 100 | 1 | 1260 | 252 | ||||||||||
1N4730 | 3,9 | 9014 64 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 9014 901 9014 11190 | 234 | ||||||||||||||
1N4731 | 4,3 | 58 | 9,0 | 400 | 1 | 50 | 1 | 10144 | 901 9014 9014 9014 9014 9014|||||||||
53 | 8,0 | 500 | 1 | 10 | 1 | 970 | 193 | ||||||||||
1N4733 | 5,1 | 49 9014 9014 901 901 401 | 49 9014 901 901 401 9014 1 | 890 | 178 | ||||||||||||
1N4734 | 5,6 | 45 | 5,0 | 600 | 1 | 10 | 2 | 8144 | 901814 9014 901 901 901 401 9014 9014 901 901 402 | 41 | 2,0 | 700 | 1 | 10 | 3 | 730 | 146 |
1N4736 | 6,8 | 37 | 9014 9014 9014 9014 9014 901 901 9014 4660 | 133 | |||||||||||||
1N4737 | 7,5 | 34 | 4,0 | 700 | 0,5 | 10 | 5 | 605 | 31 | 4,5 | 700 | 0,5 | 10 | 6 | 550 | 110 | |
1N4739 | 9,1 | 28 | 901 901 40128 | 5,0 7 | 500 | 100 | |||||||||||
1N4740 | 10 | 25 | 7,0 | 700 | 0,25 | 10 | 7,6 | 14454 | 901 901 9014 9014 901 9014 9014 901 901 901 90148.0 | 700 | 0,25 | 5 | 8,4 | 414 | 83 | ||
1N4742 | 12 | 21 | 9,0 | 38014 7005 901 901 9014 9014 9014 901 9014 76||||||||||||||
1N4743 | 13 | 19 | 10 | 700 | 0,25 | 5 | 9,9 | 344 | 69 | 0.25 | 5 | 11,4 | 304 | 61 | |||
1N4745 | 16 | 15,5 | 16 | 700 | 0,25 | 9014 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 | 18 | 14 | 20 | 750 | 0,25 | 5 | 13,7 | 250 | 50 | ||
1N4747 | 20 | 12.5 | 22 | 750 | 0,25 | 5 | 15,2 | 225 | 45 | ||||||||
1N4748 | 22 | 11,5 | |||||||||||||||
41 | |||||||||||||||||
1N4749 | 24 | 10,5 | 25 | 750 | 0,25 | 5 | 18,2 | 190 | 9014
200 | 3000 | 0,25 | 5 | 62,2 | 55 | 11 | |||||||||||||||||||||||||||
1N4763 | 91 | 2,8 | 250 | 901 901 401 9014 9014 9014 901 9014 5010 | |||||||||||||||||||||||||||||
1N4764 | 100 | 2,5 | 350 | 3000 | 0,25 | 5 | 76,0 | 45 | 1 | 9015
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2004.Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Страница создана, авторские права © Род Эллиотт 30 июня 2005 г./ Июл 2015 — Обновленная информация, добавлен рисунок 4.
Что такое стабилитрон? Принцип работы, типы и применение стабилитрона в качестве регулятора напряжения, ограничителя формы сигнала и переключателя напряжения
Введение
Диоды обычно известны как устройства, которые позволяют протекать току в одном направлении (с прямым смещением) и оказывают сопротивление потоку тока при использовании с обратным смещением. Стабилитрон (названный в честь американского ученого К. Зенера, который первым объяснил его принципы работы), с другой стороны, не только пропускает ток при прямом смещении, но и пропускает ток при использовании в прямом смещении. обратное смещение, пока приложенное напряжение выше напряжения пробоя , известного как напряжение пробоя стабилитрона .Или, другими словами, Напряжение пробоя — это напряжение, при котором стабилитрон начинает проводить в обратном направлении.
Принцип работы стабилитрона:
В обычных диодах напряжение пробоя очень высокое и диод полностью выходит из строя, если приложено напряжение выше пробивного диода, но в стабилитронах напряжение пробоя не такое высокое и не приводит к необратимому повреждению стабилитрона. если напряжение приложено.
Когда обратное напряжение, приложенное к стабилитрону, увеличивается до указанного значения Напряжение пробоя (Vz), через диод начинает течь ток, и этот ток известен как ток стабилитрона , и этот процесс известен как Лавинный пробой . Ток увеличивается до максимума и стабилизируется. Этот ток остается постоянным в более широком диапазоне приложенного напряжения и позволяет стабилитрону выдерживать более высокое напряжение без повреждения.Этот ток определяется последовательным резистором.
Рассмотрим изображения ниже нормального диода в действии .
Чтобы продемонстрировать операций стабилитрона , рассмотрим два эксперимента (A и B) ниже.
В эксперименте A стабилитрон 12 В подключен с обратным смещением, как показано на изображении, и видно, что стабилитрон эффективно блокировал напряжение, потому что оно было меньше / равно напряжению пробоя конкретного стабилитрона и лампа при этом осталась выключенной.
В эксперименте B используемый стабилитрон 6 В проводит (лампа загорается) с обратным смещением, потому что приложенное напряжение больше, чем его напряжение пробоя, и, таким образом, показывает, что область пробоя является областью работы стабилитрона. .
Кривая вольт-амперной характеристики стабилитрона показана ниже.
Из графика можно сделать вывод, что стабилитрон, работающий в режиме обратного смещения, будет иметь довольно постоянное напряжение независимо от величины подаваемого тока.
Применение стабилитрона:
Стабилитроныиспользуются в трех основных приложениях в электронных схемах;
1. Регулирование напряжения
2. Ограничитель формы сигнала
3. Переключатель напряжения
1. Стабилитрон как регулятор напряжения
Это, пожалуй, наиболее распространенное применение стабилитронов.
Это применение стабилитронов в значительной степени зависит от способности стабилитронов поддерживать постоянное напряжение независимо от изменений тока питания или нагрузки.Общая функция устройства регулирования напряжения заключается в том, чтобы обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно к нему, независимо от изменений энергии, потребляемой нагрузкой (ток нагрузки), или изменений и нестабильности напряжения питания.
Стабилитрон будет обеспечивать постоянное напряжение при условии, что ток остается в диапазоне максимального и минимального обратного тока.
Принципиальная схема стабилитрона , используемого в качестве регулятора напряжения , показана ниже.
Резистор R1 соединен последовательно со стабилитроном для ограничения величины тока, протекающего через диод, и входное напряжение Vin (которое должно быть больше, чем напряжение стабилитрона). подключено параллельно, как показано на изображении, и выходное напряжение Vout снимается на стабилитроне с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Поскольку характеристики обратного смещения стабилитрона необходимы для регулирования напряжения, он подключен в режиме обратного смещения, при этом катод подключается к положительной шине цепи.
Следует проявлять осторожность при выборе номинала резистора R1 , так как резистор небольшого номинала приведет к большому току диода при подключении нагрузки, и это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода, которые могут стать выше максимального значения. номинальной мощности стабилитрона и может повредить его.
Номинал используемого резистора можно определить по формуле, приведенной ниже.
R 1 = (V дюйм - V Z ) / I Z Куда; R1 - значение последовательного сопротивления.Vin - входное напряжение. Vz, который совпадает с Vout, является напряжением Зенера. А Iz - это стабилитрон.
Используя эту формулу, легко убедиться, что номинал выбранного резистора не приведет к протеканию тока выше, чем может выдержать стабилитрон.
Одна небольшая проблема, с которой сталкиваются схемы стабилизатора на основе стабилитрона, заключается в том, что стабилитрон иногда генерирует электрический шум на шине питания, пытаясь регулировать входное напряжение.Хотя это может не быть проблемой для большинства приложений, эту проблему можно решить, добавив к диоду развязывающий конденсатор большой емкости. Это помогает стабилизировать выход стабилитрона.
2. Стабилитрон как ограничитель формы сигнала
Одно из применений обычных диодов заключается в применении схем ограничения и ограничения , которые представляют собой схемы, которые используются для формирования или изменения формы входного переменного тока или сигнала , создавая выходной сигнал другой формы в зависимости от технических характеристик машинка для стрижки или кламмера.
Схемы ограничителей обычно представляют собой схемы, которые используются для предотвращения выхода выходного сигнала схемы за пределы предварительно определенного значения напряжения без изменения какой-либо другой части входного сигнала или формы волны.
Эти схемы вместе с фиксаторами широко используются в аналоговых телевизионных и FM радиопередатчиках для устранения помех (схемы ограничения) и ограничения шумовых пиков путем отсечения высоких пиков.
Поскольку стабилитроны обычно ведут себя как обычные диоды , когда приложенное напряжение не равно напряжению пробоя, они также используются в схемах ограничения.
Схемы ограничения могут быть разработаны для ограничения сигнала в положительной, отрицательной или обеих областях . Хотя диод естественным образом отсекает другую область при 0,7 В, независимо от того, был ли он разработан как положительный или отрицательный.
Например, рассмотрим схему ниже.
Схема ограничителя предназначена для ограничения выходного сигнала на уровне 6,2 В, поэтому был использован стабилитрон на 6,2 В. Стабилитрон предотвращает выход выходного сигнала за пределы напряжения стабилитрона независимо от формы входного сигнала.В этом конкретном примере использовалось входное напряжение 20 В, а выходное напряжение при положительном размахе составляло 6,2 В, что соответствовало напряжению стабилитрона. Однако во время отрицательного колебания напряжения переменного тока стабилитрон ведет себя так же, как и обычный диод, и ограничивает выходное напряжение на уровне 0,7 В, как и обычные силиконовые диоды.
Чтобы реализовать схему ограничения для отрицательного размаха цепи переменного тока, а также для положительного размаха таким образом, чтобы напряжение ограничивалось на разных уровнях при положительном и отрицательном размахе, используется схема ограничения с двойным стабилитроном.Принципиальная схема схемы ограничения двойного стабилитрона показана ниже.
В приведенной выше схеме ограничения напряжение Vz2 представляет собой напряжение на отрицательном размахе источника переменного тока, при котором выходной сигнал желательно ограничить, а напряжение Vz1 представляет собой напряжение на положительном размахе источника переменного тока, при котором выходной сигнал напряжение желательно ограничить.
3. Стабилитрон как переключатель напряжения
Сдвигатель напряжения — одно из самых простых, но интересных применений стабилитрона.Если у вас был опыт, особенно с подключением датчика 3,3 В к MCU 5 В, и вы воочию видели ошибки в показаниях и т. Д., Которые могут привести к ним, вы оцените важность переключателей напряжения. Сдвигатели напряжения помогают преобразовывать сигнал из одного напряжения в другое. и способность стабилитрона поддерживать постоянное выходное напряжение в области пробоя делает их идеальным компонентом для работы.
В устройстве сдвига напряжения на основе стабилитрона схема понижает выходное напряжение на величину, равную напряжению пробоя конкретного используемого стабилитрона.Принципиальная схема переключателя напряжения показана ниже.
Рассмотрим эксперимент ниже,
Что такое стабилитрон?
стабилитрона является Опорным устройством напряжения, которое использует обратное смещение характеристик легированного положительного-отрицательный (С-Н) узел, который выполнен из положительного (P) -тип и отрицательный (N) типа полупроводниковых материалов. В то время как нормальный диод имеет относительно высокое напряжение обратного пробоя, стабилитрон имеет значение обратного пробоя всего 1.2 В постоянного тока (VDC). Стабилитрон, как и обычный диод, имеет полосу для маркировки катода или отрицательного электрода. При прямом смещении, когда анод положительный, а катод отрицательный, стабилитрон работает как обычный диод.
Ученый с мензуркамиВ режиме обратного смещения нормальный диод остается разомкнутой цепью в широком диапазоне напряжений.Нормальный диод может иметь напряжение обратного пробоя около 160 вольт (В), и это напряжение является общим пиковым уровнем напряжения линии электропередачи переменного тока (110 вольт). Стабилитрон имеет гораздо меньшее обратное напряжение. Например, стабилитрон 6,8 В достигнет пробоя и будет удерживать ток, который позволяет его номинальная мощность. Рассеиваемая мощность диода должна составлять примерно половину номинальной мощности диода.
Стабилитрон мощностью 1 Вт (Вт) допускает максимальное значение 0.147 ампер (А). Рекомендуется, чтобы в устройстве постоянно рассеивалась половина номинальной мощности; следовательно, ток следует уменьшить вдвое до 0,0735 А или 73,5 миллиампер (мА). При таком токе диод 1 Вт-6,8 В будет просто греться. Следует отметить, что этот диод может обеспечить около 70 мА на внешнюю нагрузку при 6,8 В. Это делает этот диод простым регулятором напряжения.
Стабилитрон может быть подключен к устройству повторителя напряжения, например к цепи эмиттерного повторителя биполярного переходного транзистора (BJT) с отрицательно-положительно-отрицательным (NPN) переходом.Ранее положительный выход был на катоде с обратным смещением, поэтому катод вместо этого будет подключен к базе NPN BJT. Эмиттерный повторитель будет отслеживать базовое напряжение и использовать свое усиление для подачи эмиттерного напряжения, почти такого же, как и базовое напряжение — это делает его эмиттерным повторителем. Эмиттер BJT будет следовать за напряжением диода за вычетом падения напряжения кремниевой базы-эмиттера примерно 0,7 В, а выходное напряжение на эмиттере составляет примерно 6,1 В постоянного тока. Если константа прямого переноса коэффициента усиления прямого тока транзистора равна 100, взаимодействие диода и транзистора обеспечивает регулируемое напряжение около 6.1 В постоянного тока от примерно 0 до примерно 6 А.
Как смоделировать стабилитрон
|
— силовая электроника от A до Z
Идентификация кода диода:
Как идентифицировать диод?
Студенты инженерных специальностей, окончившие колледж, хорошо знакомы с идентификацией кода резистора. Но они не знакомы с идентификацией кода диода.Этот пост решит эту проблему. Обычно в диодах упоминается какая-то буква с некоторыми цифрами. Что это значит? Прежде чем разбираться в идентификации кодов диодов, давайте быстро освежим основы диода.
Что такое диод?
Диод называется так потому, что у него два вывода: анод, который является положительным выводом, и катод, который является отрицательным выводом. В случае диода с p-n переходом анодом p-типа, а катодом n-типа. Это самый простой из полупроводниковых приборов.Его характеристики очень близки к характеристикам простого переключателя. Он состоит из различных материалов, таких как кремний, германий, карбид кремния (SiC).
Помимо диодов с PN переходом, для специальных применений производятся и другие типы диодов. Эти специальные диоды представляют собой два оконечных устройства, уровни легирования которых тщательно выбираются для обеспечения желаемых характеристик. Некоторые из специальных диодов: стабилитрон, диод Шоттки, варакторный диод, туннельный диод, диод Ганна, светоизлучающий диод (LED) и т. Д.
Кроме диода Шоттки, остальные диоды изготовлены путем преобразования полупроводника P-типа в полупроводник N-типа. Диод Шоттки образуется между полупроводником и металлическим слоем. Накопление заряда, ограничивающее обратное восстановление переходных диодов, не происходит в диодах Шоттки, а обратное восстановление происходит очень быстро. Эти диоды характеризуются более низким прямым напряжением, чем кремниевые переходные диоды, и большим обратным током утечки. Благодаря низкому прямому напряжению и быстрому обратному восстановлению они широко используются в импульсных источниках питания низкого напряжения.Вольт-амперные характеристики диода Шоттки с прямым смещением имеют такую же форму, как и у переходного диода.
Европейская система идентификации кода диода (ES) состоит из буквенно-цифрового кода, как показано ниже:
[1] Две буквы и три цифры
[2] Три буквы и две цифры
Первый метод наименования предназначен для диодов общего назначения и второй вариант — для диодов специального назначения.