Что такое диод зенера: Диод Зенера — это… Что такое Диод Зенера?

Содержание

1N4742A R0, Диод Зенера (стабилитрон), Taiwan Semiconductor

Diode Configuration Одинарный
Максимальная рабочая температура +200 °C
Тип диода Зенера Регулятор напряжения
Количество элементов на ИС 1
Длина 5.2мм
Диапазон напряжения туннельного пробоя p-n-перехода 5%
Производитель Taiwan Semiconductor
Тип корпуса DO-41
Максимальное рассеяние мощности 1 Вт
Тип монтажа Монтаж на плату в отверстия
Минимальная рабочая температура -65 °C
Ширина 2.7мм
Испытательный ток 21mA
Максимальный обратный ток утечки 5мкА
Высота 2. 7мм
Число контактов 2
Размеры 5.2 x 2.7 x 2.7мм
Номинальное напряжение стабилизации (напряжение Зенера) 12V
Максимальный импеданс Зенера 9Ом
Конфигурация диода Одинарный
Максимальная рабочая температура +200 °C
Zener Type Регулятор напряжения
Количество элементов на ИС 1
Zener Voltage Tolerance 5%
Brand Taiwan Semiconductor
Package Type DO-41
Maximum Power Dissipation 1 Вт
Тип монтажа Монтаж на плату в отверстия
Minimum Operating Temperature -65 °C
Test Current 21mA
Maximum Reverse Leakage Current 5мкА
Pin Count 2
Dimensions 5. 2 x 2.7 x 2.7мм
Nominal Zener Voltage 12V
Maximum Zener Impedance 9Ом
Ir — обратный ток 5 uA
Pd — рассеивание мощности 1 W
Vz — напряжение туннельного пробоя p-n-перехода 12 V
Zz — полное сопротивление диода при лавинном пробое 9 Ohms
Вид монтажа Through Hole
Высота 2.7 mm
Длина 5.2 mm
Допустимое отклонение напряжения 5 %
Категория продукта Стабилитроны
Конфигурация Single
Максимальная рабочая температура + 200 C
Минимальная рабочая температура 65 C
Подкатегория Diodes Rectifiers
Размер фабричной упаковки 5000
Серия 1N47xxA
Тип продукта Zener Diodes
Ток испытаний 21 mA
Торговая марка Taiwan Semiconductor
Упаковка Reel, Cut Tape
Упаковка / блок
DO-41
Ширина 2. 7 mm

Диоды Зенера — Энциклопедия по машиностроению XXL

Во время облучения импульсами реактора Годива измеряли способность диодов Зенера поддерживать постоянное напряжение [42]. Выходное напряжение удалось измерить только в трех случаях. В четырех других случаях никаких изменений не обнаружено из-за ограниченной чувствительности осциллографа. Наблюдаемые максимальные переходные изменения в напряжении диодов Зенера составляли 108 и 29 мв (диод SV-6) и 14 мв (диод Z3.9) при мощностях доз у-облучения 3-10 , 7-10 и 7-10 эрг1(г-сек) соответственно.  
[c.320]

Точечный диод Диод Зенера Туннельный диод Емкостной варакторный диод  [c.314]


Диоды. Диоды легко формируются на основе транзисторных структур. В качестве диодов могут быть использованы переходы эмиттер — база и коллектор — база транзисторных структур. В некоторых случаях переход эмиттер — база может работать и как диод Зенера.  [c.700]

Транзистор Т2 в сочетании с транзистором Т4 образует дифференциальный усилитель, который питается постоянным током от транзистора Т12, соединенного с эмиттерами. Режим транзистора Т12 стабилизируется диодом Зенера, подключенным к его базе. На базу транзистора Т2, являющегося частью дифференциального каскада, подается входной сигнал, в то время как на базу транзистора Т4, являющегося другой частью этого каскада, подается сигнал отрицательной обратной связи. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, так что отнощение сопротивлений этих двух резисторов дает значение сигнала отрицательной обратной связи, поступающего на транзистор Т4. Используется также цепь местной обратной связи по переменному току. Сигнал при этом подается на базу транзистора Т2 через резистор R3. Низкое выходное сопротивление транзистора Т1 позволяет использовать больщую глубину обратной связи,  

[c. 126]

Рис. 4.14. Регулируемый источник питания для предварительного усилителя и тюнера, используемый в приемниках 625 и 626 фирмы Армстронг , с применением стабилизирующей схемы с диодом Зенера для питания варикапов
Так как выходное напряжение имеет положительную полярность, то оно снимается с эмиттера. Проводимость транзистора Т1 регулируется с помощью транзистора Т2, включенного по схеме с общим эмиттером и стабилизированного диодом Зенера Д1. С помощью транзистора Т2 любое изменение напряжения питания 45 В нейтрализуется за счет возникающего изменения проводимости. Транзистор обеспечивает либо увеличение, либо уменьщение напряжения по мере необходимости. Потенциометром Я 1 предварительно устанавливается выходное напряжение 45 В. Элементы П1, Я1, С1 используются в схеме бесшумной настройки.  
[c.137]

Напряжение для питания варикапов обеспечивается диодом Зенера Д2, подключенным к напряжению 45 В через резистор R2. Пульсация уменьшается за счет низкого сопротивления диода Зенера. Но если даже небольшая пульсация на варикапах вызывает модуляционный фон, то с помощью элементов СЗ, R1 обеспечивается дальнейшая фильтрация. Шунтированный диодом Зенера конденсатор С2 снижает шумовые сигналы, тем более, что диоды Зенера могут их создавать.  

[c.138]

Ротор 13 вращается в закрытых шариковых подшипниках расположенных в крышках 10 и 15. Он состоит из вала, обмотки возбуждения 20 и двенадцати подковообразных полюсов, которые при вращении ротора и наличии электрического тока в обмотке возбуждения создают вращающееся вместе с ротором магнитное поле. На валу ротора установлены два изолированных контактных кольца 3, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток от аккумуляторной батареи через щетки 4. Щетки располагаются в щеткодержателе 5 регулятора напряжения 7. Статор 21 представляет пакет пластин, набранный из листовой электротехнической стали. В пазы пакета уложены обмотки 14, концы которых присоединены к выпрямительному блоку БВ01-105, состоящего из шести силовых ограничительных диодов (Зенера), служащих для выпрямления переменного тока в постоянный и ограничения импульсов в бортсети, а также трех диодов для питания обмотки возбуждения.

Ротор приводится во вращение с помощью по-ликлинового ремня от шкива коленчатого вала двигателя. Образующееся при наличии тока в обмотке возбуждения вращающееся магнитное поле пересекает обмотки статора, индуктирует в них переменный электрический ток. Этот переменный ток преобразуется в выпрямительном блоке в постоянный и далее поступает к потребителям.  
[c.29]


Стабилитрон, ипи диод Зенера, используется обычно для ограничения напряжения. Областью его применения являются стабилизаторы и ограничители пиковых значений напряжения.  [c.19]
Рис. 1.29. Стабилитрон (диод Зенера] — характеристика и способ применения
Как видно из приведенной схемы, выпрямленное напряжение поступает на сглаживаюш,ий конденсатор 1, который в свою очередь передает импульс тока через пусковой конденсатор 2 на батарею.
Этот импульс зарядного тока вызывает падение напряжения на сопротивлении 3. Напряжение поступает на двухкаскадный стабилизатор, образуемый транзисторами 4 и 5, так что транзистор 5 становится полностью проводяш,им. Полный зарядный ток теперь попадает в батарею через последовательно соединенные сопротивление 3 и транзистор 5. Диод Зенера и подстроечное сопротивление присоединяются к батарее параллельно для контроля с целью отключения батареи при достижении на ней напряжения, равного 2,47 В на элемент. В этот момент часть зарядного тока посредством диода Зенера и транзистора 5 регулируется так, чтобы напряжение на аккумуляторе не превышало установленного значения, т. е. удовлетворяется первый из упомянутых выше критериев.  [c.96]

Стабилитроном называется полупроводниковый диод, обладающий способностью работать при процессе электрического пробоя р-и-перехода. В литературе встречаются и другие (неточные) названия этого прибора диоды Зенера, диоды опорного напряжения, диоды эталонного напряжения.[c.87]

Определяя срок годности полупроводникового прибора, нужно учитывать назначение всей схемы или конкретную функцию данного прибора. Выход из строя прибора обычно вызывается не внезапным, а постепенным изменением его характеристик под действием облучения. За точку разрушения принимается доза облучения, при которой параметры прибора изменяются так, что они выходят за пределы конкретных допусков, определяемых его назначением. В большинстве случаев применение выпрямителей и диодов обш,его назначения возможно при довольно широких допусках на свойства. Опорные элементы Зенера относятся к разряду диодных конструкций, назначение которых в цепи требует очень жестких допусков на изменение опорного напряжения Зенера.  [c.298]

Из уравнения Молла — Эберса следует, что при больших обратных напряжениях (когда величина V в уравнении получает отрицательные значения, много большие по модулю, чем 1рд) ток через диод становится почти не зависимым от напряжения С/ и равным /д. На самом деле увеличение напряжения вызывает рост тепловой генерации носителей в переходе, т. е. рост обратного электрического тока. При некотором значении обратного напряжения ударная ионизация вызывает лавинообразную генерацию носителей в переходе, что в конце концов приводит к катастрофическому росту числа носителей и пробою диода. Такой пробой при условии ограничения тока может и не привести к выходу диода из строя. Более того, при определенных условиях ветвь характеристики с участком проб оя может иметь очень резко выраженный участок пробоя вертикального типа. Это явление связано с отдиранием носителей заряда от атомов в сильном электрическом поле. Пробой такого типа получил название зенеровского (по имени К. Зенера, впервые исследовавшего этот механизм теоретически), а диоды, обладающие им, используются в обратном включении в качестве источников стабилизированных напряжений постоянного тока.  [c.64]


Стабилитрон или диод Зенера | Электронщик

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

Принцип действия стабилитрона

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

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

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

Рис.№2. Стабилитрон с резистором

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

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

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис. №4. Электрические характеристики важные для стабилитрона.

Пояснение главных величин, которые характеризуют стабилитрон:

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

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

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

Распределение по мощности – это мощные и маломощные стабилитроны.

Особенности использования стабилитронов

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

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

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

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Как проверить диод используя цифровой и аналоговый мультиметр

Диоды — одни из компонентов, которые могут быть очень легко протестированы. Обычные диоды такие как Диоды Зенера могут быть проверены при помощи мультиметра. При тестировании диода прямой режим проведения и обратный режим блокирования должны быть протестированы отдельно.

Для тестирование обычного диода, используя цифровой мультиметр.
Чтобы проверить обычный кремниевый диод, используя цифровой мультиметр, поместите селектор мультиметра в диодный режим проверки. Соедините положительный вывод мультиметра к анодному и отрицательный вывод к катоду диода. Если мультиметр выводит на экран напряжение между 0.6 к 0.7, мы можем предположить, что диод исправен. Этот — тест для того, чтобы проверить прямой режим проводимости диода. Выведенное на экран значение — фактически потенциальный барьер кремниевого диода и его диапазонов значений от 0.6 до 0.7 вольт в зависимости от температуры.
Теперь соедините положительный вывод мультиметра к катоду и отрицательный вывод к аноду. Если мультиметр показывает бесконечное чтение (по диапазону), мы можем предположить, что диод исправен. Это — тест для того, чтобы проверить обратный режим блокирования диода.

 

Для того, чтобы протестировать Германиевые диоды, процедура — та же, но дисплей будет между 0.25 и 0.3 В, чтобы указать верное условие в прямосмещенном режиме. Потенциальный барьер для Германиевого диода между 0.25 и 0.3V.When, реверс смещения мультиметра, покажет бесконечное чтение (по диапазону).

 

Тестирование обычного диода, используя аналоговый мультиметр.


Чтобы проверить обычный Кремниевый диод, используя аналоговый мультиметр, поместите селектор мультиметра в позицию низкого сопротивления ( 1K). Соедините положительный вывод мультиметра к аноду диода и отрицательный вывод мультиметра к катоду диода. Если мультиметр показывает чтение низкого сопротивления, мы можем предположить, что диод исправен. Этот — тест для того, чтобы проверить прямосмещенный режим диода.
Теперь поместите селектор мультиметра в позицию высокого сопротивления (100K).  Соедините положительный вывод мультиметра к катоду диода и отрицательный вывод к аноду диода. Если мультиметр показывает бесконечное чтение, мы можем предположить, что диод исправен. Этот — тест для того, чтобы проверить обратный режим блокирования диода. Мультиметр показывает бесконечное или очень высокое сопротивление, потому что у обратно-смещенного диода есть очень высокое сопротивление (обычно в диапазоне сотен Омов K).

 

Тестирование Диода Зенера.

Прямые характеристики Диода Зенера подобны обычному диоду. Так методы, используемые для того, чтобы протестировать вперед проводящий режим любого обычного диода, также применимо к Диоду Зенера . Но в обратном режиме, у напряжения обратного пробоя есть большое значение, и это должно быть в частности протестировано. Например, 5.3-вольтовый Диод Зенера должен начать проводить только, когда примененное обратное напряжение просто превышает 5.3V. Режим обратного смещения Диода Зенера может быть легко протестирован при помощи схемы, данной ниже. Сопротивление R1 может обычно быть 100 Омов. Мультиметр должен быть в режиме напряжения. Теперь медленно увеличивайте производство переменного источника питания и одновременно наблюдайте напряжение, показанное в мультиметре. Дисплей мультиметра увеличивается вместе с увеличением напряжения источника питания до напряжения пробоя. Кроме того показания мультиметра остается неизменным несмотря на напряжение источника питания. Это вызвано тем, что Диод Зенера находится теперь в области пробоя, и напряжение через него останется постоянным независимо от увеличения напряжения питания, и это постоянное напряжение будет равно напряжению пробоя. Если показание мультиметра  равно напряжению пробоя, определенному производителем, мы можем предположить, что Диод Зенера исправен.

При выполнении этого теста не забудьте не превышать входное напряжение возбуждения к точке, которая вынуждает Диод Зенера рассеять больше питания. Обычно оно не должно превышать  больше, чем 10mA.

Диод Зенера может изменить электрический ток, чтобы поддержать падение напряжения, как этот волшебный эффект работает?

Резистор функционирует как «постоянное препятствие» электрическому току — чем больше «силы» (напряжение), которое вы применяете через резистор, тем более актуальный поток вы доберетесь.

Вышеупомянутое описание не самое точное, потому что это пренебрегает зависимостью удельного сопротивления на температуре и частоте, электромиграции и и т.д., но это достаточно хорошо для интуитивного объяснения.

Диоды, с другой стороны, не являются «постоянными препятствиями». Есть регион в диодах, который называют регионом истощения (или, иногда, регион пространственного заряда), который является самой интересной частью диода — это — этот регион, который делает диоды (и транзисторы) настолько отличающийся от резисторов. Регион истощения (и эффекты, связанные с ним), очень чувствителен к внешне приложенному напряжению.

  • Для обычных диодов PN, когда передовое напряжение через диодные увеличения, регион истощения сжимается в размере и позволяет, чтобы ток тек «более легко» (когда регион истощения сокращает напряжение через него уменьшения). Можно думать о нем как об «удвоении» воздействия напряжения: это заставляет более актуальный течь и заставляет регион истощения сжиматься, который позволяет еще более актуальный течь.

  • , Когда обратное напряжение применяется к диоду, регион истощения, расширяется. Это не заставляет ток становиться меньшим (при нулевом напряжении нет никакого тока через диод, но есть некоторый ток, когда диод обратный оказанный влияние), но расширение увеличивает напряжение через регион истощения, таким образом «нейтрализующий» внешне прикладное обратное смещение, которое предотвращает от электрического тока до подъема.

Обычный диод PN основан на два пункта выше: это позволяет, чтобы токи высокого напряжения текли под относительно постоянным напряжением, в то время как это прямосмещенно, и предотвращает обратный ток, в то время как это обратное оказанный влияние.

Zener (и Лавина) диоды подобны обычному диоду PN, но они эксплуатируют обратное смещение как рабочий режим. Как мы сказали, ток через диод перемены PN, на который оказывают влияние, незначителен, потому что регион истощения «нейтрализует» внешне приложенное напряжение. Однако у всего есть его пределы: когда обратное смещение диода пересекает некоторый порог, регион истощения может подвергнуться Расстройству (обычно, это — неразрушающий эффект). То, когда Расстройство происходит, оно похоже на регион истощения, не там вообще, и текущие пандусы немедленно к очень высоким ценностям, в то время как напряжение через диод остается по существу, как это было за момент до расстройства.

Многие люди захотят замучить меня потому что, что я написал. Да, это очень упрощено и неточное описание PN (Zener, Лавина) принцип диода операции. Однако я полагаю, что эта модель допускает интуитивное понимание P-n перехода без любого предварительного ведома в полупроводниках.

Что такое зенеровский диод? — Знания

Зенеровский диод является опорным устройством напряжения, которое использует характеристики обратного смещения легированного положительно-отрицательного (PN) -перехода, состоящего из положительных (P) -типов и отрицательных (N) -типов полупроводниковых материалов. В то время как нормальный диод имеет относительно высокое напряжение обратного пробоя, диод Зенера имеет обратный пробой до 1,2 В постоянного тока (VDC). Зенеровский диод , как и обычный диод , имеет полосу для обозначения катода или отрицательного электрода. При прямом смещении, когда анод положительный, а катод отрицательный, диод Зенера работает как обычный диод .

При обратном смещении нормальный диод остается разомкнутым контуром для широкого диапазона напряжений. Нормальный диод может иметь напряжение обратного пробоя около 160 вольт (V), и это напряжение является общим пиковым уровнем напряжения сети переменного тока напряжением 110 В (VAC). Зенеровский диод имеет гораздо меньшее обратное напряжение. Например, диод Зенера 6,8 В достигнет пробоя и удерживает ток, который позволяет его номинальная мощность. Рассеиваемая мощность в диоде должна составлять примерно половину номинальной мощности для диода .

1-ваттный (W) стабилитрон будет обеспечивать максимум 0,147 ампер (А). Хорошей практикой является то, что половину номинальной мощности необходимо постоянно рассеивать в устройстве; поэтому ток должен быть уменьшен вдвое до 0,0735 А или 73,5 миллиампер (мА). При этом токе 1 W-6.8 V диод будет только теплым. Следует отметить, что этот диод мог бы обеспечить около 70 мА внешней нагрузке при 6,8 В. Это делает этот диод простым регулятором напряжения.

Зенеровский диод может быть подключен к устройству слежения за напряжением, таким как цепь повторителя эмиттера с отрицательным положительным отрицательным (NPN) биполярным переходным транзистором (BJT). Ранее положительный выход был на катоде с обратным смещением, поэтому катод вместо этого был подключен к базе NPN BJT. Последователь эмиттера будет обрабатывать базовое напряжение и использовать его коэффициент усиления, чтобы обеспечить напряжение эмиттера, которое почти такое же, как базовое напряжение — это делает его эмиттерным повторителем. Излучатель BJT будет следовать за напряжением диода, за исключением падения напряжения примерно на 0,7 В кремния от источника до эмиттера, а выход на эмиттере составляет около 6,1 В постоянного тока. Если постоянная перпендикуляра коэффициента усиления в прямом направлении транзистора равна 100, взаимодействие диода и транзистора обеспечивает регулируемое напряжение около 6,1 В постоянного тока от около 0 А до около 6 А.

Что такое стабилитрон и как он работает? — Учебники

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

Что такое стабилитрон?

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

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

Как работает стабилитрон?

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

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

Лавина и пробой стабилитрона

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

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

Характеристики пробоя

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

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

Технические характеристики стабилитрона

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

Глоссарий терминов по электронным стабилитронам

Словарь терминов по электротехнике
«A» «B» «C», «D», «E», «F», «ГРАММ», «ЧАС», «Я», «J», «К», «L», «М»,
«Н», «О», «П», «Q», «Р», «S», «Т», «U», «V», «W», «ИКС», «Y», «Z»

Стабилитрон : предназначен для проведения в обратном направлении [смещения]: с точным напряжением пробоя [Vz].Также обратитесь к списку производителей стабилитронов, который включает обозначения типов диодов. И правительство, и военные называют стабилитроны диодом-стабилизатором напряжения. Таким образом, термин «стабилитрон» может не встречаться во многих документах или спецификациях, которые фактически относятся к этим типам диодов. Стабилитроны
доступны как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий.

Пробой стабилитрона: Обратное напряжение пробоя стабилитрона. Это напряжение, указанное в техническом паспорте как напряжение стабилитрона, и нормальная область, в которой работает диод.

Эффект стабилитрона: Эффект обратного пробоя в диодах, в которых пробой происходит при обратном напряжении ниже 5 вольт. Наличие поля высокой энергии на стыке полупроводника вызывает пробой. См. Кривую ниже.



Кривая электрических характеристик диода

Стабилитрон: Стабилитрон, используемый для ограничения напряжения на определенном уровне для защиты другого устройства, а не в качестве источника опорного напряжения.В некоторых случаях диод также используется последовательно со стабилитроном. Этот термин относится к способу использования стабилитрона в цепи, а не к какой-либо характеристике диода.

Импеданс стабилитрона: Импеданс стабилитрона при пробивном напряжении. В таблице данных может быть указано Vz или просто «Z» для импеданса.

Ток стабилитрона: Обратный ток, протекающий через стабилитрон при напряжении пробоя. Ток стабилитрона обозначен как Iz в техническом описании.

Напряжение стабилитрона: Напряжение пробоя стабилитрона. Аббревиатура Vz используется в технических данных для обозначения напряжения стабилитрона. Диоды обычно сортируются по напряжению пробоя [Vz], а затем по току пробоя [Iz].

Диод — это устройство с двумя выводами, использующее PN переход [Производители диодов]. Диоды могут быть изготовлены из кремния, германия, селена или арсенида галлия. Большинство диодов будут быть изготовленным из кремния. Обычно прямое падение напряжения 0.7 вольт будет наблюдается с кремниевыми диодами, и прямое падение напряжения 0,3 вольт будет замечено с германиевыми диодами.
Диоды в основном используются в качестве переключающих устройств. В то время как стабилитрон используются в качестве опорного напряжения.

Техническое примечание: Конечно, стабилитрон будет показан на схеме с символом стабилитрона. Однако двух- или трехконтактный прецизионный источник опорного напряжения также может быть изображен с тем же символом стабилитрона и, следовательно, вовсе не может быть стабилитроном.В качестве примера обратитесь к определению опорного напряжения, а также к рисунку, показанному для символа, и рисунку, который изображает реальную схему [вообще не физический диод].

Примечание производителя: Хотя это не имеет значения для деталей с осевыми выводами, некоторые корпуса диодов могут поставляться с двумя разными полярностями. То есть, у диода болтового типа [DO-4 Package] анод может быть соединен со стороной болта устройства с одним номером детали, но катод соединен с частью болта, используя немного другой номер детали.Незначительное изменение номера детали может быть таким же небольшим, как добавление буквы «R» для обозначения обратного соединения.

Стабилитроны

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • • Опишите типичную конструкцию стабилитрона.
  • • Опишите эффект Зенера.
  • • Опишите эффект лавины в стабилитронах.
  • • Опишите типичные применения стабилитронов.
  • • Регулировка напряжения шунта.
  • • Последовательное регулирование напряжения.
  • • Рассчитайте соответствующие значения для токоограничивающих резисторов для стабилитронов.

Рисунок 2.4.1. Конструкция стабилитрона

Конструкция стабилитрона

Стабилитрон

представляет собой модифицированную форму кремниевого диода PN, широко используемого для регулирования напряжения. Используемый кремний P-типа и N-типа имеет более сильное легирование, чем стандартный PN-диод.Как показано на рис. 2.4.1, это приводит к относительно тонкому слою перехода и, следовательно, к обратному напряжению пробоя, которое может быть намного ниже, чем в обычном диоде. Фактическое напряжение пробоя контролируется во время производства путем регулирования количества используемого легирования. Таким образом, можно выбрать напряжение пробоя, чтобы оно происходило с точными заданными значениями в диапазоне от 3 до 300 В. Стабилитроны также могут выдерживать более высокий обратный ток, чем сопоставимые PN-диоды, и доступны с различными номинальными мощностями, обычно от 500 мВт до 50 Вт.

Когда стабилитроны смещены в прямом направлении, при анодном напряжении выше, чем на катоде, они ведут себя так же, как обычный кремниевый диод. Когда они смещены в обратном направлении, они демонстрируют очень высокое сопротивление и, следовательно, низкое значение обратного тока утечки. Однако, когда обратное смещение достигает значения обратного напряжения пробоя диода (напряжения стабилитрона), происходит быстрое падение сопротивления и увеличение тока. Чтобы предотвратить увеличение этого тока до значения, которое может превысить номинальную мощность диода и разрушить его, стабилитрон использует резистор, подключенный последовательно с диодом, чтобы ограничить обратный ток до безопасного значения.

Рисунок 2.4.2. Альтернативные символы стабилитрона


Работа диода в этом состоянии означает, что из-за очень крутого наклона обратной характеристики диода любое небольшое изменение напряжения на диоде вызовет большое изменение тока через диод. Этот эффект очень полезен в схемах регуляторов напряжения, как описано в наших модулях источников питания 2.1 (шунтирующие регуляторы напряжения) и 2.2 (последовательные регуляторы напряжения). Стабилитроны также полезны для обеспечения точного опорного напряжения для таких целей, как фиксация формы сигнала.Такое быстрое увеличение обратного тока при работе стабилитрона происходит из-за одного или обоих из двух эффектов:

Рисунок 2.4.3. Зенеровские и лавинные эффекты

1. Эффект Зенера

Из-за сильно легированных материалов P и N по обе стороны от перехода, которые, следовательно, являются хорошими проводниками, и очень тонкого обедненного слоя, напряженность электрического поля через обедненный слой очень высока, и становится относительно легко даже при низкие напряжения, чтобы дырки и электроны пересекали обедненный слой и объединялись, чтобы создать обратный ток. Этот эффект чаще всего происходит в стабилитронах с низким обратным напряжением пробоя, обычно от 5 до 6 В или меньше, и приводит к постепенному, а не к внезапному увеличению обратного тока.

2. Эффект лавины

В стабилитронах с более широкими обедненными слоями и, следовательно, с более высокими напряжениями пробоя, увеличение тока при напряжении пробоя происходит гораздо более внезапно, что приводит к резкому снижению обратного сопротивления диода и почти вертикальной области к обратному току диода. характерная черта.Этот эффект наблюдается в основном в диодах с более высоким напряжением обратного пробоя (выше примерно 5 В) и менее легированными областями P и N. Ниже напряжения обратного пробоя, хотя протекает только небольшой обратный ток утечки, некоторый ток все же течет, и поэтому электроны и дырки попадают в обедненный слой. Когда обратное напряжение приближается к обратному напряжению пробоя, электроны и дырки, попадающие в обедненный слой, попадают под действие сильного электрического поля и быстро ускоряются. В этом ускоренном состоянии они начинают сталкиваться с другими атомами и выбивать электроны из их атомных связей в процессе, называемом «ударной ионизацией», таким образом создавая больше пар электрон / дырка, которые также значительно ускоряются электрическим полем. Эти вторичные носители тока, в свою очередь, ионизируют другие атомы, создавая очень быстрое увеличение обратного тока через диод. Этот процесс называется «Лавина»

.

Практические стабилитроны

Практические стабилитроны могут использовать либо стабилитрон, либо лавинный эффект, а в некоторых диодах оба эффекта также могут возникать одновременно, но принято называть все эти диоды стабилитронами.Как стабилитрон, так и лавинный эффект также в некоторой степени зависят от температуры перехода диода. Однако в то время как ток в чисто стабилитроне имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть ток уменьшается с повышением температуры, противоположный эффект происходит в диоде, использующем лавинный эффект. Следовательно, можно изготавливать стабилитроны, которые используют оба эффекта, и поэтому эти температурные эффекты имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, производя диоды с очень минимальным изменением тока из-за температуры.

Стабилитроны

широко используются в цепях питания как для регулирования напряжения, так и для защиты от перенапряжения, их использование более подробно обсуждается в нашем Модуле источников питания 2.1.

Начало страницы

стабилитрон | Викитроника | Fandom

Эти диоды изготовлены из сильно легированных полупроводников N и P типа, количество легирования полупроводников остается различным, так что их напряжения пробоя различны. Таким образом, стабилитроны с разными уровнями напряжения имеют разную емкость по напряжению.

Рабочие []

Стабилитрон

работает в режиме обратного смещения, а в режиме прямого смещения он работает как диод с PN переходом. Стабилитрон при прямом смещении ведет себя как обычный диод. При обратном смещении через него протекает ток утечки. Этот ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. Этот ток утечки внезапно возрастет после определенного обратного напряжения. Это напряжение известно как напряжение пробоя стабилитрона или напряжение стабилитрона, а это внезапное увеличение тока известно как ток стабилитрона.Например, если стабилитрон емкостью 6 вольт соединен последовательно с батареей на 6 вольт, то эффект прямого и обратного смещения будет следующим: В стабилитроне в положении, показанном на рис., Будет протекать ток, но не будет протекания тока в стабилитроне в положении, показанном на рис. тогда в стабилитроне вначале будет ток утечки. Если обратное напряжение повышается ступенчато, то при определенном обратном напряжении произойдет резкое повышение тока через стабилитрон.На рис. В верхнем положении графика показаны изменения прямого тока при прямом напряжении.

использует

Стабилитрон

, из-за пробоя 555555 при обратном смещении, используется при стабилизации напряжения. Для этого стабилитрон подключен параллельно источнику питания. Он состоит из транзистора n p n на задней стороне выпрямителя.

Графический символ []

Графический символ этих типов диодов напоминает обычный диод, за исключением того, что катод имеет Z-образную форму, а не прямую линию.

Строительство []

Диод, полученный путем подключения очень тонкого провода (его конец очень острый) к полупроводниковому материалу, известен как диод с точечным контактом. Провод зачищается механически или электрически. Площадь точечного диода очень мала.

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

В атомном масштабе это туннелирование соответствует переносу электронов валентной зоны в состояния пустой зоны проводимости; в результате уменьшенного барьера между этими зонами и высоких электрических полей, которые индуцируются из-за относительно высокого уровня легирования с обеих сторон. [2] Напряжение пробоя можно довольно точно контролировать в процессе легирования. В то время как допуски в пределах 0,05% доступны, наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%. Напряжение пробоя для широко доступных стабилитронов может варьироваться от 1 до 1.От 2 до 200 вольт. 117.203.88.183 18:00, 15 декабря 2012 г. (UTC) S.Pramodh

Особенности диода []

Это зависит от факторов, * от площади стыка участка проводом, вставленного в него, * от давления, прилагаемого для соединения провода, * от конструкции полупроводникового кристалла. Но чаще всего в этих типах диодов наблюдается больший ток утечки, большее сопротивление перехода и слабый обратный пробой.

Практически точечный, контактный диод выполнен удерживанием 0.Провод шириной 005 дюймов на слое германия N-типа, и через него на мгновение пропускается большой ток. В результате возникает высокая температура. Из-за температуры часть электронов попадает в германий N-типа из нитевидной проволоки, и соответствующая область превращается в дырки. Таким образом, там, где проволока кошачьих усов контактирует с германием N-типа, эта область становится германием P-типа, эта область германия p-типа очень мала, из-за чего в таких диодах очень малая емкость. Это причина, по которой используются эти типы диодов, — это микроволновое поле для обнаружения сигнала,

  • Эти диоды выполнены из стекла, и на их катодах нанесено красное кольцо.Такими диодами являются

OA70, OA79, OA85, IN34, IN4148 и т. Д.

Использование системы цветовой кодировки для малосигнальных диодов: []

На некоторых малосигнальных диодах значение не записано. Для отображения их значения используется система цветового кода. Эта система цветового кода бывает двух типов.

  1. Система JEDEC:

Для определения значения малосигнальных диодов типа IN:

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

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

Диод, сохраняющий свойства отрицательного сопротивления и используемый для переключения на уровне СВЧ-частоты, известен как туннельный диод.)

Что такое туннелирование? []

Ответ: В любом полупроводниковом материале, когда из него проходит какая-либо частица, энергия которой недостаточна для пересечения сопротивления перехода полупроводникового материала, этот процесс известен как туннелирование. Означает, что если волны, создаваемые этими частицами, подаются на входе, то его максимальная часть будет заблокирована сопротивлением перехода, но часть его достигнет на выходе. Этот процесс известен как процесс туннелирования, Использование свойства отрицательного сопротивления полупроводникового оборудования для переключения на уровне очень высокой частоты (IGHZ TO 10 GHZ) известно как туннелирование.

Что такое свойство отрицательного сопротивления? []

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

Структура []

Диод, изготовленный из точечного полупроводникового материала P и N, в котором легирование лагера типа P и N в 1001) раз больше, чем при обычном легировании, в результате этого сильного легирования ширина перехода уменьшается (около 6,01 мкм) и поэтому некоторые частицы, которые не обладают достаточной энергией, чтобы пересечь сопротивление перехода, также проходят через этот тонкий переход.

Рабочие []

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

Использует []

Благодаря своей способности к переключению и свойству отрицательного сопротивления туннельный диод используется в различных вычислительных процессах в усилителях, генераторах или компьютерах. 5. Диод с горячей несущей или диод Шоттки:

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

Так как здесь используется хороший проводник вместе с полупроводником N-типа, то здесь носителями тока будут только электроны.

  • Работа: Когда диод с барьером Шоттки смещен в прямом направлении, отрицательная клемма батареи подключается к полупроводниковому концу диода N-типа, а положительная клемма батареи подключается к проводящему концу диода. Из-за отталкивания отрицательной клеммой АКБ. Электроны N-типа быстро пересекают переход и попадают на электронную орбиту ближайшего атома проводника. В то же время положительный полюс батареи притягивает электроны, исходящие от полупроводника N-типа. Таким образом, ток протекает через диод Шоттки диода с горячей несущей, но как только прямое смещение прекращается, ток на выходе также прекращается. Причина в том, что в таких диодах нет неосновных носителей, поэтому не остается шансов на ток утечки.

Использует []

Особенностью этих диодов является выход при прямом смещении. Благодаря этому свойству эти диоды используются для модуляции и обнаружения V.H.F., U.H.F. и микроволновый уровень. Переключение высокого уровня также осуществляется с помощью этих диодов. Пример: IN5825 — это диод с горячей несущей (диод Шоттки), который дает на выходе ток 5 А при прямом смещении всего 0,38 В. Но как только это прямое смещение снимается, ток также перестает протекать через него.

  • ОБЗОР:
  • Стабилитроны
  • предназначены для работы в режиме обратного смещения, обеспечивая относительно низкий стабильный пробой, или стабилитрон , при котором они начинают проводить значительный обратный ток.
  • Стабилитрон может работать как регулятор напряжения, действуя как дополнительная нагрузка, потребляя больше тока от источника, если напряжение слишком высокое, и меньше, если оно слишком низкое.

Стабилитрон | Технический справочник и онлайн-инструменты

Связанные ресурсы: приборы

Стабилитрон

Стабилитрон — это уникальный диод, который позволяет току течь в прямом направлении так же, как идеальный диод, но также позволяет ему течь в обратном направлении, когда напряжение выше определенного значения, известного как напряжение пробоя. , «напряжение изгиба стабилитрона» или «напряжение стабилитрона».

Стабилитрон показан с типичными корпусами. Отображается обратный ток-отображается iZ

Операция:

Обычный твердотельный диод не пропускает значительный ток, если он смещен в обратном направлении ниже напряжения обратного пробоя. Когда напряжение пробоя обратного смещения превышено, обычный диод подвергается воздействию большого тока из-за лавинного пробоя. Если этот ток не ограничен схемами, диод будет необратимо поврежден из-за перегрева.Стабилитрон демонстрирует почти те же свойства, за исключением того, что устройство специально спроектировано так, чтобы иметь значительно пониженное напряжение пробоя, так называемое напряжение стабилитрона. В отличие от обычного устройства, стабилитрон с обратным смещением будет демонстрировать управляемый пробой и позволяет току поддерживать напряжение на стабилитроне, близкое к напряжению пробоя стабилитрона. Например, диод с напряжением пробоя стабилитрона 3,2 В будет демонстрировать падение напряжения почти на 3,2 В в широком диапазоне обратных токов. Поэтому стабилитрон идеален для таких приложений, как генерация опорного напряжения (например, для каскада усилителя) или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

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

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

В диоде 5,6 В эти два эффекта возникают вместе, и их температурные коэффициенты почти компенсируют друг друга, таким образом, 5.Диод 6 В является предпочтительным компонентом в приложениях с критичными температурами. Современные технологии производства позволяют производить устройства с напряжением ниже 5,6 В с пренебрежимо малыми температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает. Диод на 75 В имеет в 10 раз больший коэффициент, чем диод на 12 В.

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

Заявка:

Стабилитроны

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

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

В случае этой простой ссылки ток, протекающий в диоде, определяется с использованием закона Ома и известного падения напряжения на резисторе R;

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

1.R должен быть достаточно малым, чтобы ток через D удерживал D в обратном пробое. Значение этого тока указано в таблице данных для D. Например, обычное устройство BZX79C5V6, стабилитрон 5,6 В 0,5 Вт, имеет рекомендуемый обратный ток 5 мА. Если ток через D недостаточен, то UOUT будет нерегулируемым и будет меньше номинального напряжения пробоя (это отличается от ламп регулятора напряжения, где выходное напряжение будет выше номинального и может подняться до UIN). При вычислении R необходимо сделать поправку на любой ток через внешнюю нагрузку, не показанную на этой диаграмме, подключенную через UOUT.

2. R должно быть достаточно большим, чтобы ток через D не разрушил устройство. Если ток через D равен ID, его напряжение пробоя VB и максимальная рассеиваемая мощность PMAX, тогда IDVB


Нагрузка может быть помещена на диод в этой опорной цепи, и пока стабилитрон остается в обратном пробое, диод будет обеспечивать стабильный источник напряжения для нагрузки. Стабилитроны в этой конфигурации часто используются в качестве стабильных эталонов для более совершенных схем стабилизатора напряжения.

Шунтирующие стабилизаторы

просты, но требования, чтобы балластный резистор был достаточно малым, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в худшем случае (низкое входное напряжение одновременно с большим током нагрузки), как правило, оставляют большой ток, протекающий в диоде, большую часть время, что делает регулятор довольно расточительным с высокой рассеиваемой мощностью в режиме покоя, подходящим только для небольших нагрузок.

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

Стабилитроны

также используются в устройствах защиты от перенапряжения для ограничения скачков напряжения при переходных процессах.

Еще одно примечательное применение стабилитрона — использование шума, вызванного его лавинным пробоем, в генераторе случайных чисел, который никогда не повторяется.

© Copyright 2000-2021, ООО «Инжиниринг Эдж» www.engineeringsedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Стабилитрон

— обзор

Пример 3.4

Желательно поддерживать сопротивление нагрузки R L при постоянном напряжении 100 В, так как входное напряжение изменяется от 120 до 110 В. Если стабилизатор напряжения типа, показанного на рис. 3.10a, найдите наилучшее значение из R s для достижения этой цели, учитывая, что R L = 10 кОм.

Сначала мы выбираем стабилитрон с напряжением В z = 100 В. Во-вторых, мы должны определить максимальный ток через стабилитрон при нормальной работе и убедиться, что он не превышает максимально допустимый ток стабилитрона. Затем определяем R s .

Для начала предположим, что входное напряжение зафиксировано на уровне В мин = 110 В; тогда падение напряжения 10 В на последовательном сопротивлении R с оставит R L с падением напряжения 100 В — желаемое состояние.Чтобы это произошло, ток 10 мА должен протекать через R L и R с , что определило бы последовательное сопротивление как R с = 10 В / 10 мА = 1 кОм. . Если бы напряжение оставалось на уровне 110 В, стабилитрон не понадобился бы, так как стабилитрон не протекал бы, даже если бы стабилитрон присутствовал. Однако входное напряжение изменяется, как показано на рис. 3.10b. Переключение с 110 В на 120 В обычно происходит не быстро, но может происходить за секунды, минуты или даже часы.

При повышении входного напряжения до 120 В ток через R с будет увеличиваться пропорционально. Чтобы поддерживать R L при 100 В, ток через R L должен оставаться на уровне 10 мА, а любой избыточный ток должен течь через стабилитрон. Когда входное напряжение составляет В max = 120 В, 20 В падает на R с и 20 мА проходит через R с (от 10 мА до R L и 10 мА через стабилитрон).Следовательно, как показано на рис. 3.10b, ток стабилитрона изменяется от I z , min = 0 до I z , max = 10 мА в ответ на изменения входного напряжения, в то время как нагрузка напряжение остается постоянным при 100 В.

Условие I z , min = 0 может использоваться для определения оптимального значения для R с , т.е.

Rs, оптимальное = Vmin −VzIL

, что для нашего примера дает R с , opt = (110 В — 100 В ) / 10 мА = 1 кОм.

Если мы знаем максимальный ток I z , max , который может выдержать стабилитрон, мы можем указать минимальное значение R s , которое может использоваться в цепи стабилизатора напряжения на стабилитроне. как

Rs, min = Vmax − VzIz, max + IL

Если предположить, что I z , max = 30 мА, мы получим для R s = (120 — 100 ) / (30 + 10) = 0,5 кОм = 500 Ом. Преимущество использования меньшего сопротивления для R с заключается в том, что если входное напряжение падает ниже 110 В, действие регулятора все еще может иметь место.Недостатком является то, что (i) R s , min рассеивает больше мощности, чем R s , opt , (ii) ток стабилитрона варьируется в пределах I z , min = 10 мА и I z , макс. = 30 мА, тогда как для R s , opt ток Зенера изменяется только от 0 до 10 мА, и (iii) если входное напряжение превышает 120 В, ток стабилитрона превысит максимально допустимый ток I z , max и, скорее всего, повредит диод.

Всегда существует некоторая опасность превышения максимального тока диода либо из-за неожиданного восходящего колебания входного напряжения, либо из-за внезапного отключения нагрузки, в результате чего весь входной ток будет протекать через диод. Последний случай, случай внезапной разомкнутой нагрузки ( R L = ∞), обычно приводит к выходу из строя стабилитрона, поскольку наиболее вероятно, что I z , max будет превышено.

Что такое стабилитрон? | Изготовление, работа и использование

Стабилитрон

Когда полупроводниковый диод с p-n переходом имеет обратное смещение и обратное напряжение увеличивается, напряжение пробоя , , , достигается там, где обратный ток резко увеличивается.Впервые эту поломку объяснил американский ученый Ч. Зинер. Напряжение пробоя и ток также называются , , напряжение стабилитрона, , и , , ток стабилитрона, , соответственно. Напряжение стабилитрона зависит от количества легирования. Когда обычный полупроводниковый диод сильно и правильно легирован, он имеет резкое напряжение пробоя, и такое устройство называется «стабилитрон , , , ».

Другими словами, мы можем определить стабилитрон как «Правильно легированный кристаллический диод, который имеет резкое напряжение пробоя, известен как стабилитрон , , , .Символ стабилитрона показан на рис.

Символ стабилитрона

Изготовление стабилитрона

Стабилитрон изготовлен путем сильного легирования как P-, так и N-стороны диода с P-N переходом. Из-за сильного легирования толщина обедненной области очень мала (<10 -6 м). В результате в конфигурации с обратным смещением электрическое поле E перехода чрезвычайно велико даже для небольшого напряжения обратного смещения около 5 вольт.Итак, напряжение пробоя стабилитрона , , , сравнительно небольшое и резкое.

ВАХ стабилитрона

ВАХ стабилитрона показана на рисунке. Характеристики прямого смещения почти такие же, как у простого диода с P-N переходом. В области обратного смещения начальный ток насыщения обратного смещения мал. Однако, когда приложенное напряжение обратного смещения (В) достигает напряжения пробоя (В z ) стабилитрона , , , , происходит резкое и резкое изменение тока.

Характеристики стабилитрона

рабочая

Под действием обратного смещения ток остается почти постоянным в широком диапазоне напряжений до предела, когда ток резко возрастает из-за внезапного увеличения количества электронно-дырочных пар. Этот предел обратного напряжения можно регулировать, изменяя уровни легирования, когда потенциал стабилитрона (V z ) уменьшается путем увеличения легирования.Если диод сильно легирован, обедненный слой становится тонким, и, следовательно, напряжение пробоя будет ниже.

Механизм поломки можно объяснить следующим образом. Ток утечки в диоде с P-N переходом в значительной степени обусловлен дрейфом неосновных носителей заряда через переход под влиянием обратного смещения. Если электрическое поле в области соединения достаточно велико, электроны ускоряются и приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов путем столкновения и образования электронно-дырочных пар в обедненном слое.

Таким образом, когда обратное напряжение, приложенное к переходу P-N, становится достаточно высоким для передачи достаточной энергии неосновным носителям заряда, некоторые ковалентные связи разрываются из-за их столкновения с атомами полупроводника . Большое количество образовавшихся электронов и дырок является причиной быстрого роста тока насыщения. Это явление известно как лавинный пробой или пробой Зенера .

Использование стабилитрона

Стабилитрон может использоваться в качестве стабилизатора напряжения для обеспечения постоянного напряжения от источника, напряжение которого изменяется в широком диапазоне.

Читайте также

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *