Стабилитроны


СОДЕРЖАНИЕ:

Volt-info

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Стабилитрон

Стабилитрон, это диод, имеющий пороговое значение напряжения обратного смещения, при котором происходит обратимый пробой p-n перехода. Что это значит?

Работа стабилитрона

При прямом включении стабилитрон работает как обычный диод, т.е. открывается, проводя электрический ток. При обратном включении до определённого значения напряжения стабилитрон заперт, как обычный диод, а при достижении и превышении этого порогового значения в некоторых пределах происходит обратимый пробой p-n перехода, через стабилитрон начинает протекать ток, сильно зависящий от величины превышения напряжения пробоя. Если последовательно стабилитрону подключить резистор, то на нём при протекании тока будет падать часть приложенного напряжения, а напряжение на стабилитроне будет находиться практически на одном уровне. В таком режиме работы стабилитрон как бы пытается удержать напряжение на своём переходе в определённом узком диапазоне, стабилизировать его, от чего и получил своё название. Последовательный резистор принимает на себя часть избыточного напряжения, снижая ток стабилитрона и позволяя использовать его при более широких колебаниях напряжения. Называется он балластным сопротивлением.

Вольтамперная характеристика стабилитрона

Вольтамперную характеристику стабилитрона можно условно разбить на два участка – характеристика прямого и обратного включения. Характеристика прямого включения стабилитрона идентична характеристике прямого включения выпрямительного диода. Рассмотрим характеристику обратного включения (рисунок), которая для стабилитрона является рабочей.

При обратном напряжении на стабилитроне не достигшим значения напряжения стабилизации Uст.мин., он ведёт себя как обычный выпрямительный диод, через него протекает незначительный ток, обусловленный токами утечки через p-n переход.

Как только обратное напряжение достигает значения минимального напряжения стабилизации Uст.мин., происходит лавинный пробой p-n перехода, и стабилитрон начинает проводить ток в обратном направлении.

В некоторых пределах, от минимального тока стабилизации Iст.мин. до предельно допустимого значения обратного тока IПДО, на p-n переходе выделяется некоторое количества тепла, отводимое через корпус стабилитрона. Отвод тепла не позволяет p-n переходу перегреться, что предотвращает его термическое разрушение. Как только величина напряжения на стабилитроне снижается до значений меньше минимального напряжения стабилизации, лавинная проводимость прекращается, p-n переход восстанавливается и прекращает проводить электрический ток, за исключением тока утечки. На этом участке характеристики напряжение стабилизации может варьироваться от некоторого минимального до максимального значений: Uст.минUст.макс..

Если обратный ток стабилитрона превысит значение предельно допустимого, отвод выделяемого тепла на p-n переходе может оказаться не достаточным, при этом переход «спекается», лавинный пробой становится необратимым, стабилитрон выходит из строя. При проверке такого стабилитрона мульметром может наблюдаться как обрыв цепи стабилитрона, так и короткое замыкание.

Основные параметры стабилитрона

Для расчета параметров схем с применением стабилитронов требуется знать три основных его параметра: Напряжение стабилизации, минимальный ток стабилизации и предельно-допустимый обратный ток. В некоторых случаях может потребоваться величина предельно допустимого прямого тока стабилитрона, если он используется в цепи переменного напряжения и должен проводить ток в оба полупериода.

Напряжение стабилизации

Напряжение стабилизации, это усреднённое значение между минимальным и максимальным напряжениями стабилизации. В справочниках приводится как основной параметр. Дополнительно может указываться погрешность этого напряжения, а также минимальное и максимальное значение напряжения стабилизации.

Минимальный ток стабилизации

Минимальным током стабилизации является значение тока, при котором начинается обратимый лавинный пробой p-n перехода. Это значение тока соответствует минимальному напряжению стабилизации.

Максимально допустимый ток стабилизации

Это максимальное значение обратного тока, при котором p-n переход может быть подвержен длительное время обратимому пробою, без термического разрушения и изменения параметров стабилизации.

Максимально допустимый прямой ток

Максимальное значение прямого тока стабилитрона, которое длительное время может выдержать его p-n переход без термического разрушения и ухудшения параметров проводимости.

Применение стабилитронов

Стабилитроны используются в различных схемах. Наиболее часто они используются в схемах стабилизации напряжения, в схемах сравнения в качестве источника эталонного напряжения.

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод — их типы и применение

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

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

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Что такое стабилитрон

Стабилитрон — это специальный полупроводниковый диод, работающий в режиме пробоя и предназначенный для стабилизации напряжения. В зарубежной литературе стабилитрон называют диодом Зенера (Zener diode), по имени Кларенса Зенера, который открыл один из механизмов электрического пробоя. Вообще существует тунельный, лавинный и тепловой пробои. На первых двух стабилитроны работают, а от последнего они выходят из строя. Но о пробоях мы рассуждать не будем, нам нужно понять, что такое стабилитрон, каков принцип его работы и как его можно использовать.

Обозначение стабилитрона

На электрических схемах стабилитрон обозначается символом диода с небольшой закорючкой у катода и буквенным обозначением VD.

Каждый электрик должен знать:  Виды современных интегральных микросхем - типы логики, корпуса

Также существуют другие варианты обозначений стабилитрона, которые используются на зарубежных схемах.

Как видно из рисунка, у стабилитрона два вывода — это катод и анод. Следовательно, есть всего два варианта его включения:

— включение в прямом направлении, когда анод подключается к плюсу питания, а катод к минусу,
— включение в обратном направлении, когда анод подключается к минусу питания, а катод к плюсу.

В прямом включении стабилитрон ведет себя как обычный диод, а вот в обратном включении в стабилитроне возникает тот самый пробой. Чтобы понять, что при этом происходит, давайте посмотрим на вольтамперную характеристику стабилитрона.

Как работает стабилитрон

Правая часть графика — характеристика стабилитрона, к которому приложено напряжение в прямом направлении. Левая часть графика — характеристика стабилитрона, к которому приложено обратное напряжение. Похожа на характеристику диода, но пробой (участок, где загибается график) у стабилитрона наступает гораздо раньше диода. Нас интересует левая часть графика.

Вот мы подключили стабилитрон к источнику питания в обратном направлении и начинаем медленно повышать напряжение. Пока приложенное напряжение меньше напряжения пробоя, оно растет, через стабилитрон течет незначительный ток утечки Io (микроамперы, а то и меньше), пробоя нет. На этом участке стабилитрон ведет себя как резистор с очень большим сопротивлением.

В какой-то момент ток начнет возрастать, а напряжение замедлит свой рост — это значит что возникает начальная стадия пробоя стабилитрона. Его сопротивление падает, что можно наблюдать по «загибанию» вольтамперной характеристики.

При дальнейшем повышении напряжения источника питания, ток через стабилитрон будет увеличиваться значительно, а напряжение нет. Стабилитрон ведет себя как резистор с маленьким сопротивлением. Это рабочий участок характеристики, где напряжение на стабилитроне, грубо говоря, постоянно.

Снова повышаем напряжение, ток продолжает расти, стабилитрон начинает греться. Когда ток превысит максимально допустимое значение, стабилитрон перегреется и выйдет из строя.

Если не доводить дело до теплового пробоя, а снизить напряжение до нуля — вольтамперная характеристика повторится в обратном направлении.

Параметры стабилитрона

Какие параметры характеризуют стабилитрон? Базовые параметры — это напряжение стабилизации, минимальный ток стабилизации и мощность рассеяния.

Напряжение стабилизации Uст (в зарубежной литературе Uz, zener voltage) — это, грубо говоря, рабочее напряжение стабилитрона. А если по умному, то это напряжение на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации.

Как правило, стабилитроны одного типа имеют небольшой разброс напряжения стабилизации, поэтому в документации указывается минимальное, номинальное и максимальное напряжение стабилизации при заданной температуре и токе.

Минимальный ток стабилизации Iст мин (Iz) — величина тока, при которой стабилитрон «выходит» на свой рабочий участок вольтамперной характеристики. По сути, это точка с которой начинается «излом» характеристики.

Мощность рассеяния стабилитрона P — параметр определяющий максимально допустимый ток стабилитрона. Если принять, что напряжение на стабилитроне в рабочем режиме не меняется, то максимальный ток можно вычислить как P/Uст. Также можно прикинуть максимальный ток в прямом направлении P/Uf = P / 0,7. Мощность рассеяния стабилитрона зависит от его конструкции корпуса (и площади p-n перехода). Обычно этот параметр указывается в разделе «absolute maximum ratings».

Схема включения стабилитрона

Типовая схема включения стабилитрона — это схема простого стабилизатора напряжения. Она включает в себя стабилитрон и резистор для ограничения тока (источник питания и нагрузка на схеме не нарисована). На вход схемы подается нестабилизированное постоянное напряжение большее напряжения стабилизации на несколько вольт, на выходе схемы получается стабилизированное напряжение равное Uz (напряжению стабилизации) используемого стабилитрона.

Такой стабилизатор напряжения можно использовать для питания мало потребляемых схем, потому что из-за резистора он не способен «отдать» в нагрузку большой ток.

Как видно из рисунка, входной ток распределяется между стабилитроном и нагрузкой. Если нагрузка не потребляет ток, стабилитрон «забирает» весь ток на себя, и при большом его значении может перегореть. Если ток нагрузки становиться большим, то стабилитрону «достается» меньше току, напряжение на нем падает и он уже не может выполнять свои функции.

Номинал резистора R1 рассчитывается по формуле:

R = (Uin — Uz)/(Iz + I)

где Uin — входное напряжение (В),
Uz — номинальное напряжение стабилизации (В),
Iz — ток стабилитрона (А),
I — ток нагрузки (А).

Ток стабилитрона Iz нужно выбирать между минимальным и максимальным значениями, исходя из изменений входного напряжения и тока нагрузки. Минимальный ток стабилизации задается в документации, а максимальный ток можно посчитать из максимальной рассеиваемой мощности.

Стабилитроны и стабисторы: классификация, устройство, принцип и режимы работы, основные параметры, применение

Стабилитроны и стабисторы: классификация, устройство, принцип и режимы работы, основные параметры, применение

Стабилитрон

Стабилитроном называется радиокомпонент, конструктивно напоминающий диод, но кардинально отличающийся от него характером функционирования. Ключевым элементом так же, как и в обычном полупроводниковом вентиле, является полупроводниковый p-n-переход. И реакции обоих элементов на подачу обратного напряжения схожи – они оба запираются. Разница заключается в том, что пробой p-n-переходной зоны, который наступает при достижении обратным смещением некоего критического значения и выводит диод из строя, для стабилитрона является рабочим режимом.

Основа функциональности стабилитрона состоит в том, что при довольно больших изменениях обратного тока напряжение на элементе остаётся практически неизменным. Другими словами, насколько бы существенным ни было обратное смещение, радиокомпонент будет поддерживать постоянный уровень выходной разности потенциалов. Эта стабилизированное напряжение может использоваться в качестве опорного, что и находит применение в реальных радиоэлектронных устройствах, критичных к электрическим характеристикам сигнала.

Туннельный и лавинный пробой

Пробой p-n-перехода, при котором работают стабилитроны, может быть лавинным или туннельным. Они являются электрическими и носят обратимый характер. То есть при отключении обратного смещения физико-химические свойства полупроводников восстанавливаются, и диод продолжает исполнять свои функции. Однако в случае стабилитронов условия возникновения пробоя создаются и поддерживаются искусственно.

В основе лавинного и туннельного пробоя лежат одноимённые квантовые эффекты, наблюдаемые в кристаллической структуре полупроводника при возбуждении электрического поля. При разной природе и механизмах данных процессов их последствия одинаковы – электроны приобретают энергию, достаточную для прохождения через p-n-переход. Возникает пробой, и через диод начинает протекать обратный ток.

Именно в этом режиме и работает стабилитрон. При этом существует различие между радиокомпонентами, в которых используются разные эффекты. Стабилитроны, функционирующие при лавинном пробое, оперируют разностями потенциалов свыше 7 Вольт. В элементах, рассчитанных на напряжение стабилизации 3-7 Вольт, провоцируется туннельный пробой. Для стабилизации более низких разностей потенциалов применяются стабисторы, о которых мы расскажем ниже.

Классификация стабилитронов

В настоящее время выпускается широкая номенклатура стабилитронов, но вся их масса классифицируется по функциональным характеристикам и конструкции. В зависимости от параметров данные радиокомпоненты подразделяются на следующие классы:

  1. прецизионные;
  2. двуханодные;
  3. быстродействующие.

Прецизионные отличаются высокой точностью стабилизации напряжения. Отклонения стабилизируемой разности потенциалов на выходе такой детали не превышают 0,0001%. Точность сильно зависит от времени жизни прецизионного стабилитрона и температуры полупроводника. В связи с этим в отношении этих радиокомпонентов введены эксплуатационные нормы, которые должны постоянно контролироваться в процессе использования аппаратуры.


Двуханодный стабилитрон исполняет функцию двух стабилитронов, включенных встречно. Это позволяет элементу обрабатывать сигналы и с одинаковой эффективностью обрабатывать напряжения разной полярности. Такая радиодеталь изготавливается в едином технологическом цикле, когда на одном кристалле кремния выращивается два встречных p-n-перехода, но, в принципе, роль двуханодного радиокомпонента могут играть и два дискретных стабилитрона, взаимно соединённых катодами.

И, наконец, стабилитроны третьего типа – быстродействующие – отличаются пониженной барьерной ёмкостью, вследствие чего сокращается продолжительность переходных процессов, протекающих в полупроводнике. Эти радиокомпоненты являются наилучшим решением для работы с импульсными сигналами. Конструктивная особенность данных элементов состоит в небольшой ширине p-n-перехода, которая обеспечивается применением особой технологии легирования полупроводника.

Стабистор

Немного по-другому функционируют радиокомпоненты, называемые стабисторами, о которых мы говорили выше. Они исполняют ту же функцию, то есть стабилизируют выходное напряжение, но являются низковольтными. Обычные стабилитроны не способны оперировать малыми разностями потенциалов. При напряжениях до 3 Вольт не возникает условий ни для лавинного, ни для туннельного пробоя p-n-перехода. Для стабилизации меньших напряжений прибегают к другому решению, а именно к использованию не обратного, а прямого смещения.

Установлено, что в сильно легированном p-n-переходе дырки и электроны рекомбинируют таким образом, что при значительном прямом токе наблюдается эффект стабилизации выходного напряжения на уровне 2,5-3 Вольт. Это обуславливает ключевое технологическое различие стабилитронов и стабисторов. Вторые предназначены для работы только в низковольтных радиосхемах.

Применение стабилитронов и стабисторов

Хорошие стабилизирующие свойства стабилитронов и стабисторов обуславливают основную сферу применения этих радиокомпонентов – создание фиксированного питающего и опорного напряжения в различных радиоэлектронных устройствах. На первом месте по распространённости стоят стабилитроны, используемые в источниках питания. Применение этих специализированных диодов обеспечивает стабильные выходные параметры питающего напряжения и одновременно упрощает схему.

В блоках питания с повышенными требованиями по точности выходных характеристик находят применение прецизионные стабилитроны. Эти элементы устанавливаются в высокоточной измерительной аппаратуре и аналого-цифровых преобразователях. Двуханодные стабилитроны используются в подавителях импульсных помех. Данные радиокомпоненты в реальных схемах нередко сочетаются с импульсными диодами. Быстродействующие стабилитроны в сочетании с СВЧ-диодами применяются в аппаратуре, работающей на сверхвысоких частотах – передатчиках, радиолокаторах и так далее.

Основные параметры

  1. Напряжение стабилизации;
  2. Ток стабилизации;
  3. Разброс напряжения стабилизации;
  4. Температурный коэффициент напряжения стабилизации;
  5. Временная нестабильность напряжения стабилизации;
  6. Дифференциальное сопротивление;
  7. Минимальный ток стабилизации;
  8. Максимальный ток стабилизации;
  9. Рассеиваемая мощность;
  10. Максимально-допустимая температура корпуса;
  11. Максимально-допустимая температура перехода.

Стабилитроны (стр. 1 из 2)

Стабилитроны – приборы тлеющего и коронного разряда. Наиболее распространены стабилитроны тлеющего разряда, работающие в режиме нормального катодного падения. В последнее время они все чаще заменяются полупроводниковыми стабилитронами.

Поскольку темный разряд, предшествующий тлеющему, не используется, его не показывают на вольт-амперной характеристике стабилитрона (рис. 1).

рис. 1 Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Точку возникновения разряда А отмечают на вертикальной оси. К тому же миллиамперметр для измерения тока тлеющего разряда не покажет ничтожно малого тока темного разряда.

Область нормального катодного падения, пригодная для стабилизации, ограничена минимальным током Imin максимальным Imax . При токе, меньшем Imin разряд может прекратиться. Ток Imax либо соответствует началу режима аномального катодного падения, либо при нем достигается предельная мощность.

Скачок тока при возникновении разряда может быть различным в зависимости от сопротивления R огр . Если оно большое, то появляется сравнительно небольшой ток, а если малое, то возникает большой ток и точка Б перемещается к точке В . Для режима стабилизации это невыгодно, так как участок стабилизации напряжения БВ сокращается. При малом сопротивлении R огр может даже произойти скачок тока в область аномального катодного падения и стабилизации вообще не получится. Таким образом, ограниченный резистор с достаточным сопротивлением необходим по двум причинам: чтобы не произошло чрезмерного возрастания тока и чтобы мог существовать режим стабилизации напряжения.

Чем больше площадь катода, тем больше участок стабилизации БВ, так как ток Imin остается неизменным, а ток Imax возрастает пропорционально площади катода. Поэтому у стабилитронов катод с большой площадью поверхности. Анод делают малых размеров, но он, конечно, не должен перегреваться от тока Imax .

Наиболее распространены двухэлектродные стабилитроны с цилиндрическим катодом из никеля или стали. Анодом служить проволочка диаметром 1,0 – 1,5 мм. Баллон наполнен смесью инертных газов (неон, аргон и гелий) под давлением в тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба).

Основные параметры стабилитрона: нормальное рабочее напряжение, или напряжение стабилизации U ст , соответствующее средней точке участка стабилизации (см. рис. 1), напряжение возникновения разряда Uв , минимальный и максимальный ток Imin и Imax , изменение напряжения стабилизации U ст и внутреннее сопротивление переменному току Ri . Если требуется пониженное напряжение U ст , то поверхность катода с внутренней стороны активируется, чтобы облегчить эмиссию электронов под ударами ионов. Применяя разные смеси газов, подбирают нужное значение U ст . Напряжение U в обычно превышает напряжение U ст не более чем на 20 В. Для снижения напряжения U в на внутренней поверхности катода имеется проводник, уменьшающий расстояние между катодом и анодом. Без него стабилитрон работал бы на восходящей (правой) части характеристики возникновения разряда (см. рис 2).

рис. 2 Характеристика возникновения разряда

В пределах области стабилизации напряжение U ст изменяется на значение U ст , которое не превышает 2 В. Работа стабилитрона с током выше Imax не рекомендуется, так как ухудшается стабилизация и электроды перегреваются. Внутреннее сопротивление стабилитрона переменному току (дифференциальное сопротивление) Ri =∆ ua /∆ Ia и значительно меньше сопротивления постоянному току R . Если бы стабилизация была идеальной (U ст = const ), то сопротивление Ri было бы равно нулю.

У отечественных стабилитронов напряжение стабилизации бывает от 75 В до нескольких сотен вольт, ток Imin обычно 3 –5 мА, а Imax – несколько десятков миллиампер.

Для стабилитронов коронного разряда характерны высокие напряжения и малые токи. У таких стабилитронов электроды цилиндрической формы из никеля. Баллон наполнен водородом, причем напряжение стабилизации зависит от давления газа, которое обычно составляет тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба). Напряжение U ст при этом несколько сотен вольт. Рабочие токи в пределах 3 –100 мкА. Внутреннее сопротивление переменному току сотни килоом. Процесс возникновения разряда длится 15 – 30 с. В последнее время выпущены стабилитроны коронного разряда, оформленные в керамических баллонах, на напряжение в десятки киловольт.

Стабилитрон соединяют параллельно с нагрузкой R н , а последовательно включают резистор R огр (рис. 3).

рис. 3 Схема включеня стабилитрона

Нагрузкой является тот или иной потребитель (например, анодные цепи и цепи экранных сеток какого-либо усилителя и т. д.), который нужно питать стабильным напряжением. Напряжение источника Е должно быть выше напряжения стабилизации U ст и достаточным для возникновения разряда в стабилитроне. Чем выше напряжение Е , тем выше должно быть сопротивление R огр , и тогда стабилизация сохраняется при изменении напряжения Е в более широких пределах. Но при большем ограничительном сопротивлении КПД схемы снижается, так как потери мощности в стабилитроне и резисторе R огр могут оказаться выше полезной мощности потребителя. Поэтому стабилитроны применяют только для установок небольшой мощности, в которых снижение КПД не так важно, как в мощных установках.

Стабилитроны наиболее часто работают в режиме, когда сопротивление нагрузки неизменно (R н = const ), напряжение источника нестабильно (E = var ). В этом случае происходит следующее. Когда напряжение источника повышается, то увеличивается ток стабилитрона и почти все изменение напряжения приходится на долю резистора R огр . Напряжение на стабилитроне и на нагрузке почти постоянно (лишь незначительно возрастает), если изменение тока стабилитрона не выходит за пределы режима нормального катодного падения.

Расчет сопротивления R огр делают по закону Ома. Если напряжение Е изменяется в обе стороны от среднего значения Еср , то

Значение Еср определяется по максимальному и минимальному напряжению источника как

После расчета R огр следует проверить, сохранится ли стабилизация при изменении напряжения от Emin до Emax . Это делается следующим образом.

При изменении тока стабилитрона от Imin и Imax напряжение на R огр изменяется на ∆Е= R огр ( Imin + Imax ) . Стабилизация возможна при изменении Е не более чем на ∆Е . Если ∆Е

Стабилитрон принцип работы

Стабилитрон — сильно легированный кремниевый кристаллический диод, пропускающий ток в прямом направлении так же, как и обычный диод. Он также позволяет току идти в обратном направлении, когда уровень приложенных к полупроводнику потенциалов превышает определенное значение, известное как U пробоя или напряжение колена Зенера.

Устройство сначала назвали в честь американского ученого Кларенса Зенера, который описал в своей работе свойство разрушения электрических изоляторов.

Открытый американским физиком Зенером электрический пробой p-n перехода, связанный непосредственно с туннельным эффектом, явлением просачивания электронов сквозь тонкий слой потенциального барьера, назвали эффектом Зенера

Физическая картина эффекта Зенера состоит в том, что при обратном смещении p-n перехода энергетические зоны начинают блокироваться, и свободные электроны могут перетекать из валентной зоны p-области в зону проводимости n-типа, благодаря электрическому полю, это повышает число свободных носителей заряда, и обратный ток стабилитрона резко увеличивается.

Каждый электрик должен знать:  Техническая эксплуатация электромагнитных контакторов

Таким образом, главной задачей стабилитрона является стабилизация напряжения. Электронная промышленность выпускает их на номинальные напряжения от 1,8 В до 400 Вольт, большой, средней и малой мощности, которые отличаются максимально допустимым обратным током.

На принципиальных схемах стабилитроны обозначаются символом похожим на знак полупроводникового диода, с тем лишь небольшим отличием, что их катод изображается в форме русской буквы «Г».

Стабилитроны скрытой интегральной структуры, со стабилизацией 7 В — это самые стабильные и точные твердотельные источники опорного напряжения: лучшие их представители по своим свойствам близки к нормальному гальваническому элементу Вестона (эталонный ртутно-кадмиевый гальванический элемент).

Разновидностью стабилитронов можно считать «суппрессоры», «TVS-диоды», их основная задача защита электроаппаратуры.

Полупроводниковые стабилитроны появились где-то во второй половине 50-х годов прошлого века. Различают дискретные стабилитроны общего назначения — разной мощности. Прецизионные стабилитроны, в.т.ч термокомпенсированные и со скрытой структурой; Подавители импульсных помех («ограничительные диоды», «суппрессоры»).

Прежде всего, следует помнить о том, что стабилитроны работают только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подают в обратной полярности, то есть на анод будет подан минус, а на катод соответственно плюс. При таком включении через него течет обратный ток (Iобр). Входное U его может изменяться, а на стабилитроне будет изменяться только обратный ток, а вольты на нагрузке останутся постоянными, то есть стабильными. На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика диода Зенера.

Основным принципом работы стабилитрон является то, что он работает на обратной ветви Вольт-амперной характеристики. Как хорошо видно из нее, основными характеристиками стабилитрона является Uст — напряжение стабилизации и Iст (ток стабилизации). Эти данные можно узнать в справочниках по электронике.

В типовом диоде, если к нему приложить Uобр, может возникнуть пробой по одному из трех направлений туннельный, лавинный и пробой из-за теплового разогрева токами утечки. Тепловой пробой кремниевым стабилитронам совершенно не интересен, т.к они проектируются с учетом того, чтобы или туннельный, или лавинный пробой наступали задолго до зарождающейся тенденции к тепловому пробою. Серийные стабилитроны отечественного и зарубежного исполнения в настоящее время изготавливаются в основном из кремния.

Пробой при напряжении ниже 5 В характеризуется проявлением эффекта Зенера, пробой выше 5 Вольт — проявление лавинного пробоя. Промежуточное напряжение пробоя около 5 В, является результатом сочетания двух выше упомянутых эффектов. Напряженность электрического поля в момент пробоя составляет около 30 МВ/м. Пробой стабилитрона осуществляется в умеренно легированных полупроводниках р-проводимости и сильно легированных полупроводниках n. С ростом температуры на стыке снижается срыв стабилитрона и вклад лавинного пробоя возрастает.

Что такое стабилитрон

Когда U обратное, приложенное к стабилитрону, увеличивается и достигает уровня пробоя, то электрический ток проходящий через него может достигать достаточно больших величин. В режиме пробоя стабилитрона дальнейшего увеличение U обратного не будет, только увеличивается ток. Таким образом, постоянное напряжение, сохраняется на стабилитроне при изменении питающего. Поэтому он работает, по принципу регулятора.

Обратная ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона получена с помощью откладывания Uобр оси X и обратного тока вдоль оси Y. Когда Uобр достигает некоторого значения, Iобр увеличивается до гораздо большого уровня, но напряжение на стабилитроне остается постоянным.

Основные справочные параметры и характеристики стабилитронов

Для проектирования и разработки схем с использованием стабилитронов необходимо знать три основных его параметра: Напряжение стабилизации, минимальный токи и предельно-допустимый обратный ток. В отдельных случаях используют величину предельно допустимого прямого тока стабилитрона, если он применяется в схеме переменного тока и должен проводить ток в оба полупериода.

На рисунке ниже приведены для примера дифференциальные характеристики различных стабилитронов.

Как видим из графиков, значение дифференциального сопротивления для стабилитрона обратно пропорционально току стабилизации и составляет десятки Ом при рабочих токовых параметрах. Точность значения U стабилизации составляет десятки милливольт в типовом температурном диапазоне.

Максимальная рассеиваемая корпусом стабилитрона мощность, обычно находится в интервале от 0,125 до 1 ватта. Этого, вполне хватает для нормальной работы схемы защиты от импульсных помех и для построения маломощных стабилизаторов.

Как мы уже знаем основная область использования стабилитронов — стабилизация постоянного напряжения в источниках питания. В простейших конструкциях линейного параметрического стабилизатора стабилитрон играет роль и источника опорного напряжения, и силового регулирующего элемента. В более сложных схемах ему отводится только задача источника опорного напряжения, а регулирующим элементом является внешний силовой транзистор.

Рассмотрим реальные практические примеры, использования стабилитронов в схемах блоках питания не требующих высокой стабильности напряжения питания.

Стабилитроны обычно используются в роли регуляторов напряжения в различных радиолюбительских схемах, кроме того их можно применять в устройствах защиты от перенапряжений, которые используются в различной бытовой техники, чтобы защитить их от колебаний сети.

Стабилитрон в электронике и практике

Для многих радиолюбительских самоделок необходимы стабилизированные источники питания. Основным их элементом является полупроводниковый прибор, который способен обеспечить постоянное выходное напряжение. Итак, проверить этот радио элемент и его работоспособность и функционирование можно несколькими простыми способами.

Если требуется стабилитрон на “нестандартное” напряжение, то поможет транзисторный аналог последнего. Схема полностью подходит для замены и может использоваться для замены стабилитронов в диапазоне напряжений 3-25 вольт.

Стабилитроны. Таблица. Напряжение стабилизации

Zener diodes

Для удобства можно воспользоваться поиском на странице (Ctrl+F).
Список в алфавитном порядке есть здесь.

Внимание!
Буквенный индекс A, B, C, D в конце маркировки характеризует разброс параметров по напряжению стабилизации.
В отдельных случаях индекс может указывать на температурный коэффициент.
Подробности необходимо уточнять в приложенной технической документации.

Volt 0.25-0.4W 0.4-0.5W 0.5W 1.0W 1.5W 5.0W 10.0W 50.0W
1.8 1N4614 1N4678 1N4614,A
2.0 1N4615 1N4679 1N4615,A
2.2 1N4616 1N4680 1N4616,A
2.4 1N4617 1N4681 1N4617,A
2.4 IN4370,A
2.4 1N5221,A
2.4 1N5837,A
2.4 1N5985,A
2.5 1N5222,A
2.5 1N5838,A
2.6 1N702
2.7 1N4618 1N4682 1N4371,A
2.7 1N702A 1N5223,A
2.7 1N5839,A
2.7 1N5986,A
2.8 1N5224,A
2.8 1N5840,A
3.0 1N4619 1N4683 1N4372,A
3.0 1N5225,A
3.0 1N5841,A
3.0 1N5987,A
3.3 1N4620 1N4684 1N746,A 1N3821,A 1N5913 1N5333,A,B
3.3 1N5226,A 1N4728,A
3.3 1N5518 1N5842,A
3.3 1N5988,A
3.6 1N4621 1N4685 1N747,A 1N3822,A 1N5914 1N5334,A,B
3.6 1N703A 1N5519 1N5227,A 1N4729,A
3.6 1N5843,A
3.6 1N5989,A
3.9 1N4622 1N4686 1N748,A 1N3823,A 1N5915 1N5335,A,B 1N3993,A,B 1N4549,A,B
3.9 1N5520 1N5228,A 1N4730,A 1N4557,A,B
3.9 1N5844,A
3.9 1N5990,A
4.1 1N704
4.3 1N4623 1N4687 1N749,A 1N3824,A 1N5916 1N5336,A,B 1N3994,A,B 1N4550,A,B
4.3 1N704A 1N5521 1N5229,A 1N4731,A 1N4558,A,B
4.3 1N5845,A
4.3 1N5991,A
4.7 1N4624 1N5728,B 1N750,A 1N3825,A 1N5917 1N5337,A,B 1N3995,A,B 1N4551,A,B
4.7 1N5522 1N5230,A 1N4732,A 1N4559,A,B
4.7 1N705 1N5846,A
4.7 1N4688 1N5992,A
5.1 1N4625 1N5729,B 1N751,A 1N3826,A 1N5918 1N5338,A,B 1N3996,A,B 1N4552,A,B
5.1 1N5523 1N5231,A 1N4733,A 1N4560,A,B
5.1 1N705A 1N4689 1N5847,A
5.1 1N5993,A
5.6 1N708 1N5730,B 1N752,A 1N3827,A 1N5919 1N5339,A,B 1N3997,A,B 1N4553,A,B
5.6 1N4626 1N5524 1N5232,A 1N4734,A 1N4561,A,B
5.6 1N4690 1N5848,A
5.6 1N5994,A
5.8 1N706
6.0 1N706A 1N5233,A 1N5340,A,B
6.0 1N5849,A
6.2 1N709 1N5731,B 1N753,A 1N3828,A 1N5920 1N5341,A,B 1N3998,A,B 1N4554,A,B
6.2 1N4627 1N821,A 1N5234,A 1N4735,A 1N4562,A,B
6.2 MZ605 1N823,A 1N5850,A
6.2 MZ610 1N825,A 1N5995,A
6.2 MZ620 1N827,A 1N4691
6.2 MZ640 1N829,A
6.2 1N5525
6.4 1N4565-84,A
6.8 1N4099 1N5732,B 1N754,A 1N3016,A,B 1N3785,A,B 1N5342,A,B 1N2970,A,B 1N2804,A,B
6.8 1N710 1N4692 1N957B 1N3829,A 1N5921 1N3999,A,B 1N3305,A,B
6.8 1N5526 1N5235,A 1N4736,A 1N4555,A,B
6.8 1N5851,A 1N4563,A,B
6.8 1N5996,A
7.1 1N707
7.5 1N4100 1N5733,B 1N755,A 1N3017,A,B 1N3786,A,B 1N5343,A,B 1N2971,A,B 1N2805,A,B
7.5 1N711 1N4693 1N958B 1N3830,A 1N5922 1N3940,A,B 1N3306,A,B
7.5 1N5527 1N5236,A 1N4737,A 1N4556,A,B
7.5 1N5852,A 1N4564,A,B
7.5 1N5997,A
8.2 1N712 1N5734,B 1N756,A 1N3018,A,B 1N3787,A,B 1N5344,A,B 1N2972,A,B 1N2806,A,B
8.2 1N4101 1N4694 1N959B 1N4738,A 1N5923 1N3307,A,B
8.2 1N5528 1N5237,A
8.2 1N5853,A
8.2 1N5998,A
8.4 IN3154-57,A
8.5 1N4775-84,A 1N5238,A
8.5 1N5854,A
8.7 1N4102 1N4695 1N5345,A,B
8.8
9.0 1N935-8;A,B
9.1 1N4103 1N5735,B 1N757,A 1N3019,A,B 1N3788,A,B 1N5346,A,B 1N2973,A,B 1N2807,A,B
9.1 1N713 1N4696 1N960B 1N4739,A 1N5924 1N3308,A,B
9.1 1N5529 1N5239,A
9.1 1N5855,A
9.1 1N5999,A
10.0 1N4104 1N5736,B 1N758,A 1N3020,A,B 1N3789,A,B 1N5347,A,B 1N2974,A,B 1N2808,A,B
10.0 1N714 1N4697 1N961B 1N4740,A 1N5925 1N3309,A,B
10.0 1N5530 1N5240,A
10.0 1N5856,A
10.0 1N6000,A
11.0 1N715 1N5737,B 1N962B 1N3021,A,B 1N3790,A,B 1N5348,A,B 1N2975,A,B 1N2809,A,B
11.0 1N4105 1N4698 1N4741,A 1N5926 1N3310,A,B
11.0 1N5531 1N5241,A
11.0 1N5857,A
11.0 1N6001,A
11.7 1N941-5;A,B
11.7
12.0 1N716 1N5738,B 1N759,A 1N3022,A,B 1N3791,A,B 1N5349,A,B 1N2976,A,B 1N2810,A,B
12.0 1N4106 1N4699 1N963B 1N4742,A 1N5927 1N3311,A,B
12.0 1N5532 1N5242,A
12.0 1N5858,A
12.0 1N6002,A
13.0 1N4107 1N5739,B 1N964B 1N3023,A,B 1N3792,A,B 1N5350,A,B 1N2977,A,B 1N2811,A,B
13.0 1N717 1N5533 1N5243,A 1N4743,A 1N5928 1N3312,A,B
13.0 1N4700 1N5859,A
13.0 1N6003,A
14.0 1N4108 1N5534 1N5244,A 1N5351,A,B 1N2978,A,B 1N2812,A,B
14.0 1N4701 1N5860,A 1N3313,A,B
15.0 1N4109 1N5740,B 1N965B 1N3024,A,B 1N3793,A,B 1N5352,A,B 1N2979,A,B 1N2813,A,B
15.0 1N718 1N5535 1N5245,A 1N4744,A 1N5929
15.0 1N4702 1N5861,A 1N3314,A,B
15.0 1N6004,A
16.0 1N4110 1N5741,B 1N966B 1N3025,A,B 1N3794,A,B 1N5353,A,B 1N2980,A,B 1N2814,A,B
16.0 1N719 1N5536 1N5246,A 1N4745,A 1N5930 1N3315,A,B
16.0 1N4703 1N5862,A
16.0 1N6005,A
17.0 1N4111 1N5537 1N5247,A 1N5354,A,B 1N2981,A,B 1N2815,A,B
17.0 1N4704 1N5863,A 1N3316,A,B
18.0 1N4112 1N5742,B 1N967B 1N3026,A,B 1N3795,A,B 1N5355,A,B 1N2982,A,B 1N2816,A,B
18.0 1N720 1N5538 1N5248,A 1N4746,A 1N5931 1N3317,A,B
18.0 1N4705 1N5864,A
18.0 1N6006,A
19.0 1N4113 1N5539 1N5249,A 1N5356,A,B 1N2983,A,B 1N2817,A,B
19.0 1N4706 1N5865,A 1N3318,A,B
20.0 1N4114 1N5743,B 1N968B 1N3027,A,B 1N3796,A,B 1N5357,A,B 1N2984,A,B 1N2818,A,B
20.0 1N721 1N5540 1N5250,A 1N4747,A 1N5932 1N3319,A,B
20.0 1N4707 1N5866,A
20.0 1N6007,A
22.0 1N4115 1N5744,B 1N969B 1N3028,A,B 1N3797,A,B 1N5358,A,B 1N2985,A,B 1N2819,A,B
22.0 1N722 1N5541 1N5251,A 1N4748,A 1N5933
22.0 1N4708 1N5867,A 1N3320,A,B
22.0 1N6008,A
24.0 1N4116 1N5542 1N970B 1N3029,A,B 1N3798,A,B 1N5359,A,B 1N2986,A,B 1N2820,A,B
24.0 1N723 1N5252,A 1N4749,A 1N5934 1N3321,A,B
24.0 1N5745,B 1N5868,A
24.0 1N4709 1N6009,A
25.0 1N4117 1N5543 1N5253,A 1N5360,A,B 1N2987,A,B 1N2821,A,B
25.0 1N4710 1N5869,A 1N3322,A,B
27.0 1N4118 1N971B 1N3030,A,B 1N3799,A,B 1N5361,A,B 1N2988,A,B 1N2822,A,B
27.0 1N724 1N5254,A 1N4750,A 1N5935 1N3323,A,B
27.0 1N5746,B 1N5870,A
27.0 1N4711 1N6010,A
28.0 1N4119 1N5544 1N5255,A 1N5362,A,B
28.0 1N4712 1N5871,A
30.0 1N4120 1N972B 1N3031,A,B 1N3800,A,B 1N5363,A,B 1N2989,A,B 1N2823,A,B
30.0 1N725 1N5545 1N5256,A 1N4751,A 1N5936 1N3324,A,B
30.0 1N5747,B 1N5872,A
30.0 1N4713 1N6011,A
33.0 1N4121 1N973B 1N3032,A,B 1N3801,A,B 1N5364,A,B 1N2990,A,B 1N2824,A,B
33.0 1N726 1N5546 1N5257,A 1N4752,A 1N5937 1N3325,A,B
33.0 1N5748,B 1N5873,A
33.0 1N4714 1N6012,A
36.0 1N4122 1N5749,B 1N974B 1N3033,A,B 1N3802,A,B 1N5365,A,B 1N2991,A,B 1N2825,A,B
36.0 1N727 1N5258,A 1N4753,A 1N5938 1N3326,A,B
36.0 1N4715 1N5874,A
36.0 1N6013,A
39.0 1N4123 1N5750,B 1N975B 1N3034,A,B 1N3803,A,B 1N5366,A,B 1N2992,A,B 1N2826,A,B
39.0 1N728 1N5259,A 1N4754,A 1N5939 1N3327,A,B
39.0 1N4716 1N5875,A
39.0 1N6014,A
43.0 1N4124 1N5751,B 1N976B 1N3035,A,B 1N3804,A,B 1N5367,A,B 1N2993,A,B 1N2827,A,B
43.0 1N729 1N5260,A 1N4755,A 1N5940 1N3328,A,B
43.0 1N4717 1N5876,A
43.0 1N6015,A
45.0 1N2994,A,B 1N2828,A,B
45.0 1N3329,A,B
47.0 1N4125 1N5752,B 1N977B 1N3036,A,B 1N3805,A,B 1N5368,A,B 1N2995,A,B 1N2829,A,B
47.0 1N730 1N5261,A 1N4756,A 1N5941 1N3330,A,B
47.0 1N5877,A
47.0 1N6016,A
50.0 1N2996,A,B 1N2830,A,B
50.0 1N3331,A,B
51.0 1N4126 1N5753,B 1N978B 1N3037,A,B 1N3806,A,B 1N5369,A,B 11N2997,A,B 1N2831,A,B
51.0 1N731 1N5262,A 1N4757,A 1N5942 1N3332,A,B
51.0 1N5878,A
51.0 1N6017,A
52.0 1N2998,A,B 1N3333,A,B
56.0 1N4127 1N5754,B 1N979B 1N3038,A,B 1N3807,A,B 1N53670,A,B 1N2999,A,B 1N2832,A,B
56.0 1N732 1N5263,A 1N4758,A 1N5943 1N3334,A,B
56.0 1N5879,A
56.0 1N6018,A
60.0 1N4128 1N5264,A 1N5371,A,B
60.0 1N5880,A
62.0 1N4129 1N5755,B 1N980B 1N3039,A,B 1N3808,A,B 1N5372,A,B 1N3000,A,B 1N2833,A,B
62.0 1N733 1N5265,A 1N4759,A 1N5944 1N3335,A,B
62.0 1N5881,A
62.0 1N6019,A
68.0 1N4130 1N5756,B 1N981B 1N3040,A,B 1N3809,A,B 1N5373,A,B 1N3001,A,B 1N2834,A,B
68.0 1N734 1N5266,A 1N4760,A 1N5945 1N3336,A,B
68.0 1N6020,A
75.0 1N4131 1N5757,B 1N982B 1N3041,A,B 1N3810,A,B 1N5374,A,B 1N3002,A,B 1N2835,A,B
75.0 1N735 1N5267,A 1N4761,A 1N5946 1N3337,A,B
75.0 1N6021,A
82.0 1N4132 1N983B 1N3042,A,B 1N3811,A,B 1N5375,A,B 1N3003,A,B 1N2836,A,B
82.0 1N736 1N5268,A 1N4762,A 1N5947 1N3338,A,B
82.0 1N6022,A
87.0 1N4133 1N5269,A 1N5376,A,B
91.0 1N4134 1N984B 1N3043,A,B 1N3812,A,B 1N5377,A,B 1N3004,A,B 1N2837,A,B
91.0 1N5270,A 1N4763,A 1N5948 1N3339,A,B
91.0 1N6023,A
100.0 1N4135 1N985B 1N3044,A,B 1N3813,A,B 1N5378,A,B 1N3005,A,B 1N2838,A,B
100.0 1N5271,A 1N4764,A 1N5949 1N3340,A,B
100.0 1N6024,A
105.0 1N3006,A,B 1N2839,A,B
105.0 1N3341,A,B
110.0 1N986B 1N3045,A,B 1N3814,A,B 1N5379,A,B 1N3007,A,B 1N2840,A,B
110.0 1N5272,A 1M110ZS10 1N5950 1N3342,A,B
110.0 1N6025,A
120.0 1N987B 1N3046,A,B 1N3815,A,B 1N5380,A,B 1N3008,A,B 1N2841,A,B
120.0 1N5273,A 1M120ZS10 1N5951 1N3343,A,B
120.0 1N6026,A
130.0 1N988B 1N3047,A,B 1N3816,A,B 1N5381,A,B 1N3009,A,B 1N2842,A,B
130.0 1N5274,A 1M130ZS10 1N5952 1N3344,A,B
130.0 1N6027,A
140.0 1N5275,A 1N5382,A,B 1N3010,A,B 1N3345,A,B
150.0 1N989B 1N3048,A,B 1N3817,A,B 1N5383,A,B 1N3011,A,B 1N2843,A,B
150.0 1N5276,A 1M150ZS10 1N5953 1N3346,A,B
150.0 1N6028,A
160.0 1N990B 1N3049,A,B 1N3818,A,B 1N5384,A,B 1N3012,A,B 1N2844,A,B
160.0 1N5277,A 1M160ZS10 1N5954 1N3347,A,B
160.0 1N6029,A
170.0 1N5278,A 1M170ZS10 1N5385,A,B
175.0 1N3013,A,B 1N3348,A,B
180.0 1N991B 1N3050,A,B 1N3819,A,B 1N5386,A,B 1N3014,A,B 1N2845,A,B
180.0 1N5279,A 1M180ZS10 1N5955 1N3349,A,B
180.0 1N6030,A
190.0 1N5280,A 1N5387,A,B
200.0 1N992B 1N3051,A,B 1N3820,A,B 1N5388,A,B 1N3015,A,B 1N2840,A,B
200.0 1N5281,A 1M200ZS10 1N5956 1N3350,A,B
200.0 1N6031,A

Расчёты онлайн для популярных цепей. Индуктивность, ёмкость, частота, резонанс, реактивная мощность.
Теоретические и справочные материалы

Побликации основаны на данных из открытых источников.

Стабилитроны

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в электронных схемах. Стабилитроны применяются во вторичных источниках питания, ограничителях, источниках опорного напряжения и т. д. Простейшая схема стабилизации напряжения приведена на рис. 3.3, а.

В основе работы стабилитронов, за исключением одного типа — стабисторову лежит лавинный или туннельный пробой в р—л переходе, т. е. стабилитроны работают при обратном смещении. Лавинный механизм пробоя реализуется при относительно малом уровне легирования примесями базы диода. На-

Рис. 3.3

пряжение стабилизации при лавинном пробое, как правило, превышает 6 В. При большой концентрации примесей возникает туннельный пробой, напряжение стабилизации при котором менее 6,3 В. Как следует из ВАХ (рис. 3.3, б), напряжение на участке пробоя слабо зависит от протекающего через прибор тока. Это напряжение практически равно напряжению стабилизации и^. Минимальный ток стабилизации /ст мин соответствует началу пробоя, т. е. началу вертикального участка ВАХ (точка А на рис. 3.3, б), где дифференциальное сопротивление гдиф резко уменьшается и становится малым. Максимальный ток стабилизации /ст макс (точка В на рис. 3.3, б) регламентируется допустимой мощностью рассеивания. Напряжение стабилизации £/ст определяется при заданном значении тока стабилизации /ст (точка С на рис. 3.3, б) на рабочем участке АВ стабилитрона.

Рассмотрим работу простейшей схемы стабилизации напряжения (см. рис. 3.3, а), когда напряжение на резисторе нагрузки #н равно 1/н = £/ст. Ток через ограничивающий резистор Яогр равен / = (Е —ст)/Яогр, при этом ток через стабилитрон /ст = / — /н, а ток нагрузки /н = С/стн (точка С на рис. 3.3, б). Предположим, что напряжение на входе схемы изменилось на величину Аи». В рабочей точке С дифференциальное сопротивление диода гДИф много меньше общего сопротивления схемы, поэтому ток через стабилитрон при увеличении входного напряжения на Аи» возрастет на величину Д/» = Д£/»/Яогр и примет значение, соответствующее точке С». Возрастание тока через стабилитрон приведет к увеличению общего тока /, протекающего через резистор Яогр, также на величину Д/», что приведет к возрастанию падения напряжения на резисторе Яогр. В результате напряжение на нагрузке практически не изменяется. Подобные процессы будут протекать и при изменении напряжения на -Аи’. В этом случае рабочая точка переместится в положение С’, а ток уменьшится на величину АГ. Для получения хорошей стабилизации дифференциальное сопротивление стабилитрона должно быть, как можно меньше по сравнению с Яогр и Ян. Аналогичные процессы будут происходить при изменении значения сопротивления нагрузки. Это также будет приводить к изменению общего тока в схеме и, следовательно, к изменению падения напряжения на Яогр, что восстановит первоначальное падение напряжения Iна Я„.

Поскольку напряжение пробоя зависит от температуры, то температурный коэффициент напряжения стабилизации аст = (l/U)(d£//d7 , ) при /ст = const является одним из важных параметров стабилитрона. Температурный коэффициент напряжения стабилизации у приборов с лавинным пробоем является положительным, а с туннельным — отрицательным. На рис. 3.4 приведена кривая, из которой можно оценить разброс значений аст для различных типов стабилитронов.

Для кремниевых высоковольтных стабилитронов с лавинным пробоем значение коэффициента аст может быть значительно уменьшено при последовательном их соединении с одним или двумя р—п переходами, смещенными в прямом направлении. Поскольку прямое напряжение уменьшается при повышении температуры, то за счет этого происходит компенсация увеличения напряжения пробоя основного р—»перехода. Такие стабилитроны с термокомпенсацией называются прецизионными. Они обычно применяются в качестве источников опорного напряжения. Помимо стабилитронов общего назначения и прецизионных, в радиоэлектронных схемах нашли применение импульсные и двуханодные стабилитроны, а также стабисторы.

Импульсные стабилитроны используются как для стабилизации напряжения, так и в качестве ограничителей амплитуды импульсного напряжения или смещения уровня постоянного напряжения на величину UCT. Импульсные стабилитроны являются быстродействующими приборами, поскольку их время переключения определяется только перезарядкой барьерной емкости из-за того, что при пробое нет накопления неосновных носителей в базе. Время нарастания тока лавины или туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер пренебрежимо мало (

KOMITART — развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Статистика

Как работает стабилитрон. Параметры стабилитронов.

Как работает стабилитрон. Параметры стабилитронов.

До появления транзисторной техники стабилитроны применялись в основном в военной промышленности, их ставили в приемо-передающую аппаратуру (приемники и передатчики). Одним из таких стабилитронов была лампа СГ1П (стабилизатор газоразрядный пальчиковый).

С появлением транзисторов выяснилось, что транзисторные устройства чувствительны к колебаниям питающего их напряжения, и применения простых выпрямителей становится не достаточно, поэтому и был создан полупроводниковый стабилитрон, принцип работы которого был унаследован от стабилитронов газоразрядных. Иногда его называют диодом Зенера.

Принцип работы стабилитрона:

Не забывайте, что стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подается в обратной полярности – на анод подается “-” (минус), в этом случае через стабилитрон течет обратный ток Iобр от выпрямителя. При изменении напряжения на выходе выпрямителя будет изменяться и обратный ток стабилитрона, а напряжение на нем и на нагрузке будет оставаться неизменным, иначе говоря — стабильным. Благодаря этому свойству, стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах. Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Ниже приведена вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Различают 3 вида стабилитронов:

1) прецизионные – стабилитроны с повышенной степенью стабильности;
2) быстродействующие – позволяющие улавливать кратковременные скачки напряжения;
3) двусторонние – стабилизирующие и ограничивающие двухполярное напряжение.

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

Стабилитрон и стабистор – разновидность полупроводниковых диодов, рассчитанные на стабилизацию напряжения на определенном уровне. При одинаковых задачах стабилитрон и стабистор имеют существенные отличия.

В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

• Лавинный пробой p-n перехода
• Туннельный пробой p-n перехода (Эффект Зенера (англ.) рус. в англоязычной литературе)

На принципиальных электрических схемах позиционное обозначение стабилитронов — VD (ГОСТ 2.710-81), а в англоязычных странах — ZD.

Стабилитроны используют обратную ветвь вольт-амперной характеристики, по сравнению с простыми диодами обладают достаточно низким напряжением пробоя (в случае обратного включения) и способны поддерживать регламентированное напряжение на одном уровне в условии весомых изменений силы обратного тока.

Стабисторы используют прямую ветвь вольт-амперной характеристики, при этом в области прямого смещения происходит падение напряжения до 0,7 – 2v и практически не зависит от тока.

Основными отличиями между стабилитронами и стабисторами являются:

а) напряжение стабилизации у стабилитрона от 3 до 400v, когда у стабистора всего от 0,7 до 2v;

б) использование противоположных ветвей вольт-амперной характеристики, вследствие чего разные способы включения в электрическую цепь.

Сопротивление токоограничивающего резистора рассчитывается по формуле:

Uнест – нестабилизированное напряжение;
Uвых – напряжение на выходе (стабилизированное);
Iстаб – ток стабилизации стабилитрона;
Iнагр – ток потребляемый нагрузкой.

Таблица параметров стабилитронов:

Для увеличения таблицы – кликните левой клавишей мышки на изображении.
Для сохранения таблицы на Вашем компьютере – из меню (по правой клавише мышки) выберете “Сохранить изображение как…” или “Сохранить картинку как…”

Маркировка стабилитронов в стеклянном корпусе и правильный подбор параметров

Любая электронная схема вне зависимости от назначения имеет в своем составе большое количество элементов, которые регулируют и контролируют течение электрического тока по проводам. Именно регулирование напряжения играет важную роль в работе большинства модулей, потому что от этого параметра зависит стабильная и долгая работа цепи.

Для стабилизации входного напряжения на схемы был разработан специальный модуль, который является буквально важнейшей частью многих приборов. Импортные и отечественные стабилитроны используются в схемах с разными параметрами, поэтому имеется различная маркировка диодов на корпусе, что помогает определить и подобрать нужный вариант.

Немного подробнее о модуле и принципе его работы

Это полупроводниковый диод, который имеет свойство выдавать определенное значение напряжения вне зависимости от подаваемого на него тока. Это утверждение не является до конца верным абсолютно для всех вариантов, потому что разные модели имеют разные характеристики. Если подать очень сильный ток на не рассчитанный для этого модуль SMD (или любой другой тип), он попросту сгорит. Поэтому подключение выполняется после установки токоограничивающего резистора в качестве предохранителя, значение выходного тока которого равняется максимально возможному значению входного тока на стабилизатор.

Он очень похож на обыкновенный полупроводниковый диод, но имеет отличительную черту – его подключение выполняется наоборот. То есть минус от источника питания подается на анод стабилитрона, а плюс – на катод. Таким образом, создается эффект обратной ветви, который и обеспечивает его свойства.

Похожим модулем является стабистор – он подключается напрямую, без предохранителя. Используется в тех случаях, когда параметры входного электричества точно известны и не колеблются, а на выходе получается тоже точное значение.

Указание паспортных характеристик

Они же являются основными показателями отечественных и импортных стабилитронов, которыми необходимо руководствоваться при подборе стабилитрона под конкретную электронную цепь.

  1. UCT – указывает, какое номинальное значение модуль способен стабилизировать.
  2. ΔUCT – используется для указания диапазона возможного отклонения входящего тока в качестве безопасной амортизации.
  3. ICT – параметры тока, который может протекать при подаче номинального напряжения на модуль.
  4. ICT.МИН – показывает самое маленькое значение, которое способно протекать по стабилизатору. При этом протекающее напряжение по диоду будет находиться в диапазоне UCT ± ΔUCT.
  5. ICT.МАКС – модуль не способен выдерживать более высокое напряжение, чем это значение.

На фото ниже представлен классический вариант. Обратите внимание, что прямо на корпусе показано, где у него анод и катод. По кругу нарисована черная (реже встречается серая) полоска, которая располагается со стороны катода. Противоположная сторона – анод. Такой способ используется как для отечественных, так и для импортных диодов.

Дополнительная маркировка стеклянных моделей

Диоды в стеклянных корпусах имеют свои собственные обозначения, которые мы рассмотрим далее. Они настолько простые (в отличие от вариантов с пластиковыми корпусами), что практически сразу же запоминаются наизусть, нет необходимости каждый раз использовать справочник.

Цветовая маркировка используется для пластиковых диодов, например, для SOT-23. Твердый корпус модуля имеет два гибких вывода. На самом корпусе, рядом с вышеописанной полосочкой, дописываются таким же цветом несколько цифр, разделенных латинской буквой. Обычно запись имеет вид 1V3, 9V0 и так далее, разнообразие позволяет подобрать любые параметры по обозначению, как и в SMD.

Что же значит эта кодовая маркировка? Она показывает напряжение стабилизации, на которое рассчитан данный элемент. К примеру, 1V3 показывает нам, что это значение равно 1.3 В, второй же вариант – 9 вольт. Обычно чем больше сам корпус, тем большим стабилизирующим свойством он обладает. На фото ниже показан стабилитрон в стеклянном корпусе с маркировкой катода 5.1 В

Заключение

Правильный подбор параметров стабилитрона позволит получить стабильный ток, который из него подается на цепь. Обязательно подбирайте такие параметры предохранителя, используя соответствующий справочник, чтобы входное напряжение не испортило деталь, ему желательно находиться приблизительно в середине диапазона UCT ± ΔUCT.

Каждый электрик должен знать:  Трубчатые электрические нагреватели - ТЭНы устройство, выбор, эксплуатация, подключение ТЭНов
Добавить комментарий