Стабилитроны: Страница не найдена

Содержание

принцип работы, схема и т.д.

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

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

Принцип действия стабилитрона

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

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

График напряжение-ток для стабилитрона

Напряжение стабилитрона

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

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

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

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

Поскольку напряжение на стабилитроне значительно превышает напряжения стабилитрона, то цепь, которую мы только что описали, может быть использована для обеспечения подачи регулируемого напряжения на нагрузку. Если нагрузка включена параллельно со стабилитроном, то падение напряжение на нагрузке будет равно падению напряжения на стабилитроне.

Простая цепь с нагрузкой, соединенной параллельно с стабилитроном

СТАБИЛИТРОНЫ

Современная электронная аппаратура предъявляет жёсткие требования к стабильности постоянного напряжения источника питания. Настолько жёстки эти требования, можно судить по таким цифрам. Малой стабильностью считают такую, при которой изменения выходного напряжения источника питания составляют 2-5%, средней стабильностью 0,5-2%, высокой 0,1-0,5%, очень высокой – менее 0,1%. Такие высокие показатели стабильности высокого напряжения источника питания невозможно получить без специального устройства – стабилизатора постоянного напряжения, который включается на выходе источника питания.

Следует заменить, что основными причинами, вызывающими колебания выходного напряжения источника питания, являются изменения напряжения сети и сопротивление нагрузки. Оба дестабилизирующих фактора могут быть медленными – от нескольких минут до нескольких часов и быстрыми – доли секунды. И те и другие изменения постоянного напряжения отрицательно сказываются на работе электронной аппаратуры, поэтому стабилизатор должен действовать непрерывно и автоматически.

На основании изложенного можно дать следующее определение. Стабилизатором напряжения называют устройство, поддерживающее с требуемой точностью напряжение на нагрузке при изменениях в заданных пределах напряжения сети и сопротивления нагрузки.

Основой его служит стабилитрон – кремниевый диод, внутреннее сопротивление которого мало меняется при изменении тока. Малая зависимость падения напряжения на стабилитроне от протекающего тока является основным свойством стабилитрона. Благодаря этому свойству напряжение на стабилитроне, а значит, и нагрузка, подключенная к нему, поддерживается практически постоянным.

Рисунок 1 Вольтамперная характеристика стабилитрона

Вольтамперные характеристики нескольких, наиболее часто используемых стабилитронов, показаны на рисунке 1. При включении стабилитрона в прямом (пропускном) направлении его вольтамперная характеристика аналогична вольтамперной характеристике кремниевого диода. Но стабилитрон работает в режиме обратного напряжения. При увеличении обратного напряжения ток через стабилитрон вначале растёт очень медленно (на характеристике – горизонтальный участок ветвей), а затем, при некотором значении обратного напряжения наступает так называемый «пробой» р-n перехода, после чего даже небольшое увеличение напряжения значительно влияет на рост тока через стабилитрон (на характеристике – спадающий вниз участок ветви).

У разных стабилитронов режим «пробоя» наступает при разных обратных напряжениях: у стабилитрона КС 133А, например, при 3…3,7 В, у стабилитрона Д808 – при 7…8,5 В.

В стабилизаторах напряжения стабилитроны работают в режимах соответствующих этим участкам их вольтамперных характеристик. Пробой р-n перехода не ведёт к порче стабилитрона, если ток через него не превышает допустимого значения.

Стабилизирующие свойства такого полупроводникового прибора характеризуются его дифференциальным сопротивлением, которое выражают как отношение изменения напряжения стабилизации к вызвавшему это малому изменению тока стабилизации.

Чтобы стабилизатор выполнял свою функцию, протекающий через него ток должен быть не меньше минимального тока стабилизации, т.е наименьшего тока, при котором работа стабилитрона в режиме пробоя устойчива, и не больше максимального тока стабилизации наибольшего тока, при котором температура нагрева р-n перехода стабилитрона не превышает допустимой. При выборе полупроводникового прибора для работы в стабилизаторе напряжения ориентируется по его напряжению стабилизации   – напряжению между его выводами в рабочем режиме.

Рисунок 2 Электрическая принципиальная схема простейшего параметрического стабилизатора

Практическая часть

1) Снятие вольтамперной характеристики

Рисунок 3 Электрическая принципиальная схема для снятия вольт амперной характеристики стабилитрона

Тут приведена полярность для обратной ветви характеристики, для снятия прямой ветви соответственно изменить полярность питания и подключения измерительных приборов.

Соберём схему по рисунку 3. Для снятия вольтамперной характеристики стабилитрона вначале изменяют прямое, а затем обратное напряжение, подводимое к диоду, и следят за изменениями тока в цепи. Для построения характеристики достаточно снять 5-6 показаний приборов для прямой и 8-10 показаний для обратной ветви характеристики. Особенно тщательно следует снимать характеристику на участке стабилизации, так как здесь в широком диапазоне изменения тока диода напряжение Uст меняется незначительно.

Данные наблюдений записывают в таблицу I= f (U)

2) Построение вольтамперной характеристики

График вольтамперной характеристики кремниевого стабилитрона строят по результатам таблицы. Примерный вид вольтамперной характеристики показан на рисунке 4.

Рисунок 4 Примерный вид вольтамперной характеристики

Рисунок 5 Электрическая принципиальная схема для исследования параметрического стабилизатора

Схема для исследования параметрического стабилизатора показана на рисунке 5. Поочередно осуществляется подключение нагрузочных резисторов R2 или R3 с разными сопротивлениями, тем самым изменяется нагрузочный ток.

Порядок выполнения работы

  1. Подключить к схеме для исследования параметрического стабилизатора измерительную аппаратуру и источник питания. Подготовить приборы для измерения соответствующих параметров.
  2. Рассчитать по известным параметрам схемы коэффициент стабилизации напряжения Кст стабилизатора.
  3. Определить экспериментально и записать в таблицу коэффициент стабилизации напряжения при изменениях входного напряжения от 25 до 30 В для обоих нагрузочных резисторов. Для чего установить входное напряжение стабилизатора с точностью до 0,05 В. Затем увеличив входное напряжение до 30 В снова измерить входное напряжение. По результатам измерений, записанных в таблицу,  по формуле (6) определить искомый коэффициент стабилизации, сравнив с расчётами, сделанными в п.2, учитывая, что они могут отличаться на 20-30%.
  4. Определить расчётно-экспериментальным путём минимальное и максимальное сопротивление балластного резистора. Для определения сопротивление балластного резистора по формулам (4) необходимо измерить минимальное и максимальное значения нагрузочного тока, определённое при любом входном напряжении от 25 до 30 В. В качестве напряжения Uст принять значение напряжения Uн из таблицы, округляя его до 0,1 долей вольта.
  5. Определение коэффициента стабилизации.

Используемый в лабораторной работе стабилитрон Д814Б и резисторы (балластное сопротивление R1 МЛТ-2 510 Ом, нагрузочные резисторы R2 МЛТ-1 1 кОм и R3 МЛТ-0,5 3 кОм) закреплены на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Первая часть лабораторной работы состоит в снятии прямой и обратной ветвей вольтамперной характеристики стабилитрона

Во второй части на основе стабилитрона собирается простейший параметрический стабилизатор. 

Меняя напряжение на входе стабилизатора, можно убедиться, что напряжение на нагрузке (резистор R2 или R3) изменяться практически не будет. Аналогично переключая резисторы R2 или R3 можно удостовериться, что изменение сопротивления нагрузки также не приводит к значительным колебаниям напряжения на ней.

Здесь были использованы сокращения материала в теоретической части, полную версию работы прочитайте тут. Специально для radioskot.ru — Denev

   Форум

   Форум по обсуждению материала СТАБИЛИТРОНЫ



LIPO АККУМУЛЯТОР 6F22 9V

Самодельный аккумулятор на 9 В, литий-полимерный, собранный под стандартный корпус типа Крона.





Стабилитроны




Поиск по сайту

Тип прибора Тип корпуса Напряжение стабилизации, В Зарубежный аналог
2С175Ж-2C224Ж КД-2 7.5-24 BZY83C8V
KС175Ж-КС224Ж КД-2 7.5-24 BZY83C8V
2С175Ц-2С212Ц КД-2 7.5-12 1N4100
КС175Ц-КС212Ц КД-2 7.5-12 1N4104
КС407А-КС407Е КД-2 3. 3-6.8 1N3506
КС406А-КС508Д КД-2 8.2-24 BZX79C5V6
2С433А1-2С456А1 КД-3А 3.3-5.6 BZ056
2C433A1″OC»-2C456A1″OC» KD-3A 3.3-5.6 BZ056
КС433А1-КС456А1 КД-3А 3.3-5.6 BZ056
2С468А1-2С536А1 КД-3А 6.8-36.0 BZ85C30
2C468A1OC-2C536A1OC КД-3А 6.8-36.0 1N3785A
КС468А1-КС536А1 КД-3А 6.8-36.0 BZ85C30
2С551А1-2С600А1 КД-3А 50.0-100.0 BZY85C51
КС551А1-КС600А1 КД-3А 50.0-100.0 BZY85C51
КС509А-КС509В КД-3А 15.0-20.0 HZ18P
2С133А-2С168А КД-4-1 3.3-6.8 BZX79C5V6
2C133AOC-2C168AOC КД-4-1 3. 3-6.8 BZX79C5V6
КС133А-КС168А КД-4-1 3.3-6.8 BZX79C5V6
2С133В-2С156Г КД-4-1 3.3-5.6 HZ4,7
2C133ВOC-2С156ГOC КД-4-1 3.3-5.6 Hz4.7
КС133Г-КС156Г КД-4-1 3.3-5.6 BZ5,6
2С101А-2С101Д КД-21 3.3-6.8
КС412А КД-2 6.2 DVE5033-11
КС409А КД-2 5.6 1N5524D
KC415A КД-4-1 2.4
KC413Б КД-2 4.3 DVE4588-01
2С124Д-1 — 2С143Д-1 бескорпусные 2.4-4.3
КС124Д-1 — КС143Д-1 бескорпусные 2.4-4.3
2С101А-1 — 2С101Д-1 бескорпусные 3.3-6.8
2С147T-1 — 2С156У-1 бескорпусные 4. 7-5.6 BZ4,7
КС147T-1 — КС156У-1 бескорпусные 4.7-5.6 BZ4,7
2С168К-1 — 2С212К-1 бескорпусные 6.8-12.0
КС175Ц-1 — КС212Ц-1 бескорпусные 7.5-12.0

Типы стабилитронов | Основы электроакустики

Стабилитроны применяют в качестве стабилизаторов или опорных элементов электрических цепей. Их работа основана на электрическом (лавинном или туннельном) пробое р-n-перехода под действием обратного напряжения. В этих диодах для работы ис-, пользуется обратная пробойная ветвь ВАХ p-n-перехода . В пределах рабочего участка АВ этой ветви характери­стики значительное изменение тока через диод от Iст.мин До Iст.мако сопровождается лишь небольшим увеличением напряжения AUCТ. Как правило, стабилитроны изготовляют из кремния, обладающего незначительным тепловым током Iо и устойчивыми характеристи­ками в широком диапазоне температур. Стабилитроны характери­зуются следующими параметрами.

Номинальное напряжение стабилизации Uст, измеряемое при не­котором среднем (номинальном) токе.

Минимальный Iст.мин и максимальный Iст.макс токи стабилизации. При токах, меньших Iст.мин, растет rДИф и пробой становится неус­тойчивым. При токах, больших Iст.макс, увеличивается мощность рас­сеивания и разогрев диода, возрастает опасность теплового пробоя и повреждения диода. Температурный уход напряжения стабилизации ДUСт.т, опреде­ляемый как разность номинальных- напряжений стабилизации UСт1, Uст2 при двух температурах окружающей среды.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации, равный отношению относительного изменения напряжения к абсолютному изменению температуры окружающей среды   Несимметричность, напряжения стабилизации Uсе симметричных приборов, состоящих из двух (соединенных встречно) р-л-переходов.

Такие стабилитроны вклю­чаются в схему любой по­лярности и за счет эффекта компенсации (прямая и об­ратная ветви имеют разные знаки ТКU) обладают мень­шим TKUcT.

В стабисторах ис­пользуются свойства прямой ветви ВАХ Параметры стабис-торов аналогичны парамет­рам стабилитронов, а их максимальные токи, мощно­сти и тепловые „параметры те же, что и у выпрямитель­ных диодов. Кремниевые сплавные стабилитроны Д815 (А — И) выпускают в металлическом герметичном корпусе  винтом, массой 6 г, с диапазоном рабочих тем­ператур от — 60 до +100 °С. Корпус у стабилитронов является положительным электродом. Если в их обозначение введена дополнительно буква П, например Д815АП, они имеют обратную полярность. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл. 86.

Параметры

Типы стабилитронов

Д815А

Д815Б

Д815В 1 Д815Г

Д815Д

Д815Е

Д815Ж

Д815И

Напряжение стабилизации, В

5,6

6,8

8,2

10

12

15

18

4,7

Дифференциальное сопротивление, Ом, при токе стабилизации

0,9

 

1,2

 

1,5

 

2,7

 

3

 

3,8

4,5

 

0,9

 

Ток стабилизации, А:

при котором измеряется на-

1

1

1

0,5

0,5

0,5

0,5

1

пряжение стабилизации

максимальный при температу-

ре от — 60 до +70°С

 

1,4

 

 

1,15

 

 

0,95

 

 

0,8

 

 

0,65

 

 

0,55

 

 

0,45

 

 

1,4

 

минимальный при температуре от — 60 до +100°С

0,05

 

0,05

 

0/,05

0,025

 

0,025

 

0,025

 

0,025

 

0,05

 

Температурный коэффициент на

пряжения, %/°С

0,056

 

0,062

 

0,088

0,1

 

0,11

 

0,13

 

0,14

 

0,56

 

Мощность рассеивания, Вт, при

температуре от — 60 до +70°С

8

 

8

 

8

 

8

 

8

 

8

 

8

 

8

 

Прямой ток, А, при температуре

корпуса до 100°С

1

 

1

 

1

 

1

1

 

1

 

1

 

1

 

Прямое напряжение, В, при токе

0,5 А в

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

1,5

 

 

Кремниевые сплавные двуханодные стабилитроны КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б выпускают в пластмассовом кор­пусе массой 0,35 г, с диапазоном рабочих температур от — 50 до +100°С. Электрические параметры стабилитронов при­ведены в табл. 87.

Параметры

Типы стабилитронов

КС175А

КС182А

КС191А

КС210Б

КС213Б

Напряжение ста­билизации, В, при номиналь­ном токе

7,5

8,2

9,1

10

10

Дифференциальное сопротивление, Ом, при номиналь­ном токе и тем­пературе, °С:

 

 

 

 

 

20

16

14

18

22

25

100

 —

30

35

40

50

Той стабилизации, мА

 

 

 

 

 

номинальный

5

5

5

5

5

максимальный

18

17

15

14

10

минимальный

3

3

3

3

3

Температурный ко­эффициент на­пряжения, %/°С

 

0,05

0,06

0,07

0,08

Мощность рассеи­вания, мВт, при температуре от — 55 до +50°С

150

150

150

150

150

Несимметричность напряжения ста­билизации, %

±2

±2

±2

±2 ,

±2

Кремниевые сплавные термокомпенсированные стабилитроны КС211 (Б — Д) применяют для работы в качестве источников опорно­го напряжения и выпускают в пластмассовом корпусе  массой 13 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до 125°С. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл. 88.

Кремниевые стабилитроны КС482А, КС515А, КС518А, КС522А, КС527А выпускают в металлическом корпусе с гибкими выводами, массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до -ИОО°С. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл 89.

Кремниевые стабилитроны КС620А, КС630А, КС650А, КС680А выпускают в металлическом корпусе массой 6 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +100°С Корпус у ста­билитронов является положительным электродом. Если в их обозначение введена дополнительная буква П, например КС620АП, они имеют обратную полярность. Электрические параметры приведены в табл. 90.

Таблица 88

Параметры

Типы стабилитронов

КС211В

КС211В

КС211Г

КС2ПД

Напряжение стабилиза­ции, В, при токе 10 мА

11 — 13,2

8,8 — 11

9,3 — 12,6

9,3 — 12,6

Дифференциальное со­противление, Ом, при токе 1,0 мА

15

15

15

15

Ток стабилизации, мА, при температуре, °С:

 

 

 

минимальный в диа­пазоне от — 60 до — +125

5

5

5

5

максимальный при 25

33

33

33

33

Температурный коэффи­циент напряжения,

%/°с

0,02

 — 0,02

±0,01

±0,05

Мощность рассеивания, мВт, при температуре 50 °С

280

280

280

280

Таблица 89

Параметры

Типы стабилитронов

КС482А

КС515А

КС518А

КС522А

КС527А

Напряжение ста­билизации, В, нри токе 5 мА

7,4 — 9

13,5 — 16,5

16,2 — 19,8

19,8 — 24,2

24,3 — 29,7

Д ифференци альное сопротивление, Ом, при токе 5 мА

25

25

25

25

40

Ток табилизации, мА: номинальный

50

50

50

50

50

минимальный

1

1

1

1

1

максимальный при темпера­туре от — 60 до +35°С

96

53

45

37

30

Температурный ко­эффициент на­пряжения, %/°С

0,08

. 0,1

0,1

0,1

0,1

Мощность рассеи­вания, Вт, при температуре от — 60 до +35°С

1

 

1

1

1

1

Таблица 90

Параметры

Типы стабилитронов

КС620А

КС630А

КС650А

КС680А

Напряжение стабилизации, В

120

130

150

180

Дифференциальное сопро-

150

180

255

330

тивление, Ом, при номи-

 

 

 

 

нальном токе стабилиза-

 

 

 

 

ции

 

 

 

 

Ток стабилизации, мА:

 

 

 

 

номинальный

50

50

25 .

25

минимальный

5

5

2,5

2,5

 максимальный при тем-

42

38

33

28

пературе от — 60 до

 

 

 

 

Температурный коэффици-

0,2

0,2

0,2

. 0,2

ент напряжения, %/°С

 

 

 

 

Мощность рассеивания, Вт

5

5

5

5

стабилитроны — ANION.RU

цена                 

5: 13.5 р.

50: 12 р.

100: 9.9 р.

цена                 

X100: 13.5 р.

цена                 

5: 13. 5 р.

50: 12.6 р.

100: 11.4 р.

цена                 

5: 13.5 р.

50: 12.6 р.

цена                 

5: 13.5 р.

50: 12.6 р.

цена                 

5: 13.5 р.

50: 12.6 р.

цена                 

5: 13.5 р.

50: 12.6 р.

Стабилитроны и их полупроводниковые аналоги

Стабилитроны (диоды Зенера, Z-диоды) предназначены для стабилизации напряжения, режимов работы различных узлов ра­диоэлектронной аппаратуры. Принцип работы стабилитрона ос­нован на явлении зенеровского пробоя п-р перехода. Этот вид электрического пробоя происходит в обратносмещенных полу­проводниковых переходах при увеличении напряжения выше не­которой критической отметки. Помимо зенеровского пробоя известен и используется для стабилизации напряжения лавинный пробой. Типовые зависимости тока через полупроводниковый прибор (стабилитрон) от величины приложенного прямого или об­ратного напряжений (вольт-амперные характеристики, ВАХ) при­ведены на рис. 1.1.

Рис. 1.14

Стабилизировать малые напряжения можно и с помощью полевых транзисторов (рис. 1.13, 1.14). Коэффициент стабилиза­ции таких схем очень высок: для однотранзисторной схемы (рис. 1.13) достигает 300 при напряжении питания 5… 15 В, для двухтранзисторной (рис. 1.14) в тех же условиях превышает 1000 [Р 10/95-55]. Внутреннее сопротивление этих аналогов стабили­тронов составляет, соответственно, 30 Ом и 5 Ом.

Стабилизатор напряжения можно получить с использовани­ем в качестве стабилитрона аналога динистора (рис. 1.15, см. также главу 2) [Гэрошков Б.И.].

Рис. 1.15

Рис. 1.16

Рис. 1.17

Для стабилизации напряжений при больших токах в на­грузке используют более сложные схемы, представленные на рис. 1.16 — 1.18 [Р 9/89-88, Р 12/89-65]. Для увеличения тока нагрузки необходимо использовать мощные транзисторы, уста­новленные на теплоотводах.

Рис. 1.18

Рис. 1.19

Стабилизатор напряжения, работающий в широком диа­пазоне изменения питающего напряжения (от 4,5 до 18 В), и имеющий значение выходного напряжения, немногим отличаю­щееся от нижней границы напряжения питания, показан на рис. 1.19 [Горошков Б.И.].

Рассмотренные ранее виды стабилитронов и их анало­гов не позволяют плавно регулировать напряжение стаби­лизации. Для решения этой задачи используются схемы регулируемых параллельных стабилизаторов, аналогичных ста­билитронам (рис. 1.20, 1.21).

Аналог стабилитрона (рис. 1.20) позволяет плавно изменять выходное напряжение в пределах от 2,1 до 20 В [Р 9/86-32]. Дина­мическое сопротивление такого «стабилитрона» при токе нагруз­ки до 5 мА составляет 20…50 Ом. Температурная стабильность низкая (-3×10~3 1/»С).

Низковольтный аналог стабилитрона (рис. 1.21) позволяет установить любое выходное напряжение в пределах от 1,3 до 5 В [F 3/73-122]. Напряжение стабилизации определяется соот­ношением резисторов R1 и R2. Выходное сопротивление такого параллельного стабилизатора при напряжении 3,8 В близко к 1 Ом. Выходной ток определяется параметрами выходного тран­зистора и для КТ315 может достигать 50… 100 мА.

Рис. 1.20

Рис. 1.21

Оригинальные схемы получения стабильного выходного на­пряжения приведены на рис. 1.22 и 1.23. Устройство (рис. 1.22) представляет собой аналог симметричного стабилитрона [Э 9/91]. Для низковольтного стабилизатора (рис. 1.23) коэффициент ста­билизации напряжения равен 10, выходной ток не превышает 5 мА, а выходное сопротивление изменяется в пределах от 1 до 20 Ом [RFE 21/72].

Рис. 1.22

Рис. 1.23

Рис. 1.24

Аналог низковольтного стабилитрона дифференциального типа на рис. 1.24 обладает повышенной стабильностью [Р 6/69-60]. Его выходное напряжение мало зависит от температуры и опреде­ляется разностью напряжений стабилизации двух стабилитронов. Повышенная температурная стабильность объясняется тем, что при изменении температуры напряжение на обоих стабилитронах изменяется одновременно и в близкой пропорции.

Стабилитроны | Продукция с высокой надежностью | Semtech

Номер Имя
1N4460 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4460US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4461 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4461US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4462 1. Стабилитрон 5 Вт (7,5 В, 191 мА) — осевой корпус
1N4462US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4463 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4463US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4464 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4464US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4465 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4465US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4466 Стабилитрон 1,5 Вт (11 В, 130 мА) — осевой корпус
1N4466US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4467 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4467US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4468 1. Стабилитрон 5 Вт (13 В, 110 мА) — осевой корпус
1N4468US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4469 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4469US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4470 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4470US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4471 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4471US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4472 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4472US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4473 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4473US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4474 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4474US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4475 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4475US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4476 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4476US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4477 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4477US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4478 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4478US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4479 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4479US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4480 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4480US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4481 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4481US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4482 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4482US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4483 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4483US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4484 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4484US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4485 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4485US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4486 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4486US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4487 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4487US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4488 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4488US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4489 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4489US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4490 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4490US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4491 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4491US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4492 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4492US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4493 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4493US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4494 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4494US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4495 Осевые выводы, герметичные, 1. Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4495US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт
1N4496 Герметичные регуляторы напряжения 1,5 Вт с осевыми выводами
1N4496US Поверхностное крепление (США), 1.Регуляторы напряжения на 5 Вт
1N4954 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4954US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4955 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4955US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4956 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4956US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4957 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4957US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4958 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4958US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4959 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4959US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4960 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4960US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4961 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4961US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4962 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4962US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4963 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4963US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4964 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4964US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4965 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4965US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4966 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4966US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4967 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4967US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4968 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4968US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4969 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4969US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4970 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4970US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4971 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4971US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4972 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4972US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4973 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4973US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4974 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4974US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4975 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4975US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4976 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4976US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4977 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4977US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4978 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4978US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4979 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4979US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4980 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4980US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4981 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4981US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4982 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4982US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4983 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4983US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4984 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4984US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4985 Герметичные регуляторы напряжения на 5 Вт с осевыми выводами
1N4985US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4986 Стабилитрон 5 Вт (150 В, 31. 6 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4986US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4987 Стабилитрон 5 Вт (160 В, 29,4 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4987US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4988 Стабилитрон 5 Вт (180 В, 26.4 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4988US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4989 Стабилитрон 5 Вт (200 В, 23,6 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4989US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 5 Вт
1N4990 Стабилитрон 5 Вт (220 В, 21. 6 мА) — корпус для поверхностного монтажа
1N4990US Поверхностный монтаж (США), регуляторы напряжения 1,5 Вт

Принцип работы и характеристики стабилитронов

Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя PN-перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным.

Каталог

I Принцип стабилитронов

Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя , PN перехода, ток стабилитронов может изменяться в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным. Этот диод представляет собой полупроводниковый прибор с очень высоким сопротивлением вплоть до критического обратного напряжения пробоя. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление снижается до очень небольшого значения.В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным. Стабилитрон разделен по напряжению пробоя. Из-за этой характеристики стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного элемента напряжения. Стабилитроны могут быть подключены последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения могут быть получены путем последовательного подключения.

Прямая характеристика характеристической кривой вольт-ампер стабилитрона аналогична характеристике обычного диода.Обратной характеристикой является то, что когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление очень велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал. Однако, когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется пробоем. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток варьируется в большом диапазоне, напряжение на диодах стабильно вблизи напряжения пробоя, что обеспечивает стабилизацию напряжения на диодах.Полупроводниковые диоды предотвращают обратный ток, но если приложенное обратное напряжение становится слишком высоким, может произойти преждевременный пробой или повреждение.

Стабилитроны аналогичны стандартным диодам с PN переходом, но они специально разработаны, чтобы иметь низкое заданное напряжение обратного пробоя. Он использует любое обратное напряжение, приложенное к нему. Стабилитрон ведет себя как обычный диод общего назначения, который сделан из кремниевой структуры PN. При прямом смещении анод расположен относительно своего катода и ведет себя как нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток.Однако, в отличие от обычных диодов, которые предотвращают прохождение любого тока через себя при обратном смещении, катод становится более положительным, чем анод, и как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить обратное. Это связано с тем, что когда обратное напряжение на стабилитронах превышает номинальное напряжение устройства, происходит процесс, называемый Avalanche Breakdown . Слой обеднения полупроводника и ток начинают течь через диоды, чтобы ограничить рост напряжения.

II ВАХ стабилитронов

Рисунок 1. ВАХ стабилитронов

Стабилитроны используются в режиме « с обратным смещением » или в режиме обратного пробоя, где подключен анод диода. к отрицательному питанию. Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что область характеристики обратного смещения стабилитрона представляет собой почти постоянное отрицательное напряжение, которое не имеет ничего общего с величиной тока, протекающего через диод, и остается почти неизменным, даже если ток сильно меняется.Ток стабилитрона остается между током пробоя I Z (мин.) И максимальным номинальным током I Z (макс.).

Эта способность к самоуправлению может использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения для предотвращения изменений мощности или нагрузки. Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя почти постоянно, оказался важной особенностью стабилитронов, поскольку его можно использовать в простейших приложениях регулятора напряжения.

Регулятор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно.Несмотря на колебания напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.

III Стабилитрон на стабилитроне

Стабилитроны могут использоваться для получения стабильного выходного напряжения с низкой пульсацией при переменных токах нагрузки. Пропуская небольшой ток от источника напряжения через диод через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения Vout.

Помните, что выходное напряжение постоянного тока полуволнового или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на постоянное напряжение и среднее выходное напряжение при изменении значения нагрузки. Подключив к выходу выпрямителя простую схему стабилитрона, как показано ниже, можно получить более стабильное выходное напряжение.

Рис. 2. Схема стабилитрона

Резистор RS соединен последовательно со стабилитроном для ограничения тока через диод, а VS соединен в комбинации.Регулируемое выходное напряжение Vout снимается с стабилитрона. Катодный вывод стабилитрона подключен к положительной шине источника питания постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в состоянии пробоя. Затем выберите резистор RS, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.

Без нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет нулевым (IL = 0), и весь ток схемы проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, потребляет максимальную мощность. Когда небольшая часть сопротивления нагрузки RLRS приведет к большему току подключения диода, потому что это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода.Выбор соответствующего значения последовательного сопротивления таким образом, чтобы при отсутствии нагрузки или в условиях высокого импеданса не превышалась максимальная номинальная мощность стабилитрона.

Нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому напряжение на RL всегда совпадает с напряжением стабилитрона (V — [R = V ž). Существует минимальный ток Зенера, при котором стабилизация напряжения эффективна, и ток Зенера всегда должен оставаться выше этого значения при работе под нагрузкой в ​​области ее пробоя.Верхний предел тока зависит, конечно, от номинальной мощности устройства. Напряжение питания VS должно быть больше VZ.

Одна небольшая проблема такая же, как и в схеме стабилизатора на стабилитроне. Иногда диод генерирует электрический шум поверх источника постоянного тока, потому что он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не проблема для большинства приложений, но может потребоваться добавить большой развязывающий конденсатор на выходе стабилитрона для достижения сглаживания.

Стабилитроны всегда работают в условиях обратного смещения.Стабилитрон можно использовать для разработки схемы регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке в случае изменения входного напряжения или тока нагрузки. Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора RS, включенного последовательно с входным напряжением V S. В этом состоянии обратного смещения стабилитрон включен параллельно нагрузке RL. Стабильное выходное напряжение всегда выбирается таким же, как напряжение пробоя VZ диода.

Пример

5.От входа постоянного тока 12 В требуется стабильное питание 0 В. Стабилитроны имеют максимальную номинальную мощность PZ 2 Вт. Рассчитано с использованием схемы стабилитрона выше:

a). Максимальный ток, протекающий через стабилитрон.

б). Минимальное значение последовательного сопротивления, RS

c). Ток нагрузки IL, если 1k & Omega; нагрузочный резистор подключен через стабилитрон.

г). Ток стабилитрона IZ, при полной нагрузке.

IV Напряжение стабилитрона

Помимо генерирования одного стабильного выходного напряжения, стабилитроны также могут быть подключены последовательно с обычными кремниевыми сигнальными диодами для получения множества различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.

Стабилитроны, подключенные последовательно

Рисунок 3. Стабилитроны, подключенные последовательно

Значение каждого стабилитрона может быть выбрано в соответствии с приложением, тогда как у кремниевых диодов всегда падает примерно 0,6-0,7 V при переадресации. Напряжение питания Vin, конечно, должно быть выше максимального выходного опорного напряжения, которое в приведенном выше примере составляет 19 В.

Типичная электронная схема типичного стабилитрона — 500 мВт, серия BZX55 или 1.3W, серия BZX85. Например, C7V5 — это диод на 7,5 В, а ссылочный номер диода — BZX55C7V5.

Стабилитроны серии 500 мВт имеют диапазон напряжения приблизительно от 2,4 до 100 В и обычно имеют ту же последовательность значений для серии резисторов 5% (E24). Эти небольшие, но очень полезные диоды имеют разные номиналы напряжения, как показано в таблице ниже.

BZX55 Номинальная мощность стабилитрона 500 мВт


2.4 В

2,7 В

3,0 В

3,3 В

3,6 В

3,9 В

4,3 В

4,7 В 90

5,1 2 2 2 V

1 22

0

22

22 В

0

22

22 В 90 30V

9V10 9022 9V10901 900

01

5.6V

6.2V

6.8V

7.5V

8.2V

9.1V

10V

12 В

13 В

15 В

16 В

18 В

20 В

22 В

33V

36V

39V

43V 90

0 11

47V

Номинальная мощность стабилитрона BZX85 1.3W

90
90

4,3 В

4,7 В

5,1 В

5,6

6,2 В

6.8В

7,5В

8,2В

9,1В

10В

11В

12В

13В

022 0 16V

18V

20V

22V

24V

27V

30V

33V

33V

1 0

43V

47V

51V

56V

62V

V Схема зажима стабилитрона

До сих пор мы изучили, как стабилизатор стабилитрона источник питания.Но как стабилитрон реагирует на сигнал изменения , если входной сигнал не является установившимся постоянным током, а имеет форму волны переменного-переменного тока.

Схема ограничения и ограничения диодов используется для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоидальной волны) и создания выходных сигналов различной формы в соответствии с расположением схемы. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, потому что они ограничивают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Поскольку стабилитроны ограничивают или отсекают часть формы сигнала, они в основном используются для защиты схем или схем формирования сигналов.

Например, если мы хотим ограничить выходной сигнал до +7,5 В, мы будем использовать стабилитрон на 7,5 В. Если форма выходного сигнала пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «отсекает» перенапряжение на входе, создавая форму волны с плоской вершиной и сохраняя постоянный выход на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что в условиях прямого смещения стабилитрон остается диодом. Когда выходной сигнал переменного тока ниже -0,7 В, стабилитрон будет «проводить», как любой нормальный кремниевый диод, и ограничивать выход до -0.7V, как показано ниже.

Рис. 4. Фиксирующая схема стабилитрона

Стабилитроны, соединенные встречно-встречно, можно использовать в качестве того, что вырабатывает стабилизатор переменного напряжения, так называемый «генератор прямоугольных волн Пора». С помощью этой конфигурации мы можем вырезать форму волны между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В

Так, например, если мы хотим обрезать форму выходного сигнала между двумя разными минимумами и максимальные значения, такие как + 8V и -6V, нам нужно использовать только два стабилитрона с разными номиналами.Обратите внимание, что выходной сигнал ограничивает форму волны переменного тока в диапазоне от + 8,7 В до -6,7 В из-за увеличения смещенного напряжения на диоде.

Другими словами, размах напряжения составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, потому что падение напряжения прямого смещения на диоде увеличивается на 0,7 вольт в каждом направлении.

Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронных схем от перенапряжений. На клеммы ввода питания обычно ставят два стабилитрона.Во время нормальной работы один из стабилитронов выключен, и диод мало влияет. Однако, если форма волны входного напряжения превышает его предел, стабилитрон включается и фиксирует вход для защиты схемы.

VI Применение стабилитронов

1. Типичная схема последовательного регулятора

Рисунок 5. Типичная схема последовательного регулятора

В этой схеме база транзистора T стабилизирована на уровне 13 В. стабилитроном D, то его эмиттер будет выдавать постоянное напряжение 13-0.7 = 12,3 В. В пределах определенного диапазона, независимо от того, увеличивается или уменьшается входное напряжение, независимо от того, изменяется сопротивление нагрузки, а выходное напряжение остается неизменным. Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная схема встроенного регулятора напряжения, которая может выдавать 5 В. 7805-7824 может выводить напряжение 5-24 В. Он применяется на многих устройствах.

Рисунок 6. Схема встроенного регулятора напряжения серии 7805

2. Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

Рисунок 7.Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

115V — это основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D и включается транзистор T. Его коллекторный потенциал изменится с исходного высокого уровня (5 В) на низкий уровень. Подача напряжения через линию управления режимом ожидания переводит телевизор в режим защиты в режиме ожидания.

3. Схема гашения дуги

Рисунок 7. Схема гашения дуги

Когда соответствующий стабилитрон подключен параллельно катушке индуктивности (принцип также может быть подключен к обычному диоду) , и катушка отключена во включенном состоянии, высокое напряжение, генерируемое высвобождением ее электромагнитной энергии, принимается диодом.Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых более мощных схемах электромагнитного управления.

Рекомендуемый артикул:

Введение в типы диодов

Что такое лазерные диоды?

Стабилитрон делает паршивый стабилизатор

Стабилитрон часто используется для создания опорного напряжения. В учебных пособиях и даже учебных пособиях упоминается создание стабилизатора на основе стабилитрона.Идея в том, что стабилитрон поддерживает известное падение напряжения. Проблема в том, что текущее имеет значение. В этом посте представлен краткий обзор стабилитронов и показано, что произошло, когда я попытался запитать микроконтроллер с помощью «стабилизатора на стабилитронах».

Обзор стабилитронов

Просто краткий обзор, если вы не знакомы с стабилитронами. Как и обычные диоды, стабилитроны имеют низкое прямое напряжение. Обычно у вас напряжение около 0,7. Однако разные наборы материалов могут иметь разное прямое напряжение.

Также, как и в обычных диодах, существует обратное напряжение пробоя. Если вы посмотрите на здоровенный диод, такой как 1n4001, вы обнаружите, что напряжение пробоя начинается с 50 вольт.

1n4001 Напряжение обратного пробоя

Стабилитроны

уникальны тем, что их обратное напряжение пробоя относительно низкое. Например, у меня есть такие, которые на 3,3, 5,0, 9,1 и 12 вольт. (Интересные цифры, не правда ли?)

Кривая показывает, что выше прямого напряжения и «ниже» обратного напряжения диод проводит.Я поместил ниже в кавычки, потому что это предполагает отрицательный потенциал. Этот комментарий не означает, что вам нужен источник отрицательного напряжения, просто диод имеет обратное смещение. Также известен как обернулся.

Стабилитрон

Как уже упоминалось, идея стабилитрона заключается в том, что на диоде падает стабильное напряжение при обратном смещении. Более того, с такими значениями, как 3.3 и 5.0, о которых я упоминал ранее, это начинает звучать как хороший вариант, не так ли?

BZX79C3V3 от Fairchild (на полу)

Давайте возьмем BZX79C3V3 в качестве примера стабилитрона.Обратите внимание в таблице характеристик, что обратное напряжение составляет 3,3 В при 5,0 мА.

Идея состоит в том, что вы выбираете номинал резистора, возможно, даже прецизионный, чтобы создать ток, достаточный для обратного смещения стабилитрона на 5,0 мА.

Однако есть проблема с этой базовой схемой. Ток, протекающий через нагрузку, также должен протекать через резистор. Согласно закону Ома, падение напряжения на резисторе изменяется в зависимости от протекающего тока.

Питание ESP8266 со стабилитроном

Используя приведенную выше схему, я попытался запитать ESP8266 с помощью 5.Питание 0 вольт. Перед построением этой схемы я измерил, что ток, потребляемый ESP8266, составляет 60 мА при питании от источника питания 3,3 В.

При использовании стабилитрона 3,3 В на последовательном резисторе падает 1,7 В. При 60 мА на нагрузке и 5 мА для стабилитрона закон Ома говорит нам, что нам нужен резистор 28 Ом. Ближайшее значение, которое у меня есть, 22 Ом.

Когда я подключил схему, с ESP8266 ничего не произошло. Узел VOUT измерял около 0,9 вольт. Что еще хуже, независимо от того, какое напряжение источника я сделал, узел VOUT оставался на 0.9 вольт.

Догадавшись, я уменьшил сопротивление резистора примерно на 10 Ом.

Когда я измерил мультиметром, то увидел на делителе всего 1,8 вольт. Однако ESP8266 работал. После сброса ESP8266 увидел 2,5 вольта. И в зависимости от того, какой вес был на моей левой или правой ноге, любое промежуточное значение.

Так что, черт возьми, здесь происходит? Что ж, во-первых, спасибо, что продолжаете читать, прежде чем переходить к комментариям, чтобы сказать следующее утверждение.Вы не можете рассматривать микроконтроллер, особенно систему на кристалле (SOC), как постоянную нагрузку.

Когда я нажимаю и удерживаю кнопку «СБРОС», узел Vout переходит на чистое 3,4 вольта. В этот момент большинство активных цепей в микросхеме выключено.

Поскольку ESP8266 был нагрузкой с высоким импедансом, почти весь ток в этой цепи протекает через последовательный резистор и ESP8266. Величина тока была ошеломляющей, почти 200 мА. Что ж, ошеломляюще, когда можно было ожидать только около шестидесяти.

Другие проблемы стабилитрона

Все это упражнение должно было показать, почему стабилитрон — плохой стабилизатор. Падение напряжения слишком сильно зависит от тока, протекающего через переход. Это означает, что «схема регулятора» зависит от постоянной нагрузки. Любое активное устройство вызовет нестабильность узла VOUT.

Так что же хорошего в этой схеме стабилитрона? Ну это не регулятор. Вместо этого это ссылка.

Например, вы можете использовать аналогичную схему на AREF Arduino.Допустим, вы используете аналоговый датчик, который выдает максимум 3 В. Использование опорного стабилитрона может дать АЦП больше разрешения.

Вы можете использовать стабилитрон в качестве эталона для операционного усилителя. Эта схема не слишком отличается от того, как работают линейные регуляторы.

Урок здесь в том, что если вы хотите использовать схему стабилизатора на стабилитроне, вам необходимо пересмотреть свою конструкцию. В некоторых очень редких или сложных случаях он сработает нормально.

Если вы использовали стабилитрон в качестве регулятора, а не для справки, оставьте комментарий ниже.Я хотел бы услышать, как вы это использовали.

стабилитрон | Инженерное дело | Фэндом

Обозначение стабилитрона.

Диод обычно рассматривается как устройство, позволяющее току течь через него только в одном направлении; однако стабилитроны сделаны так, чтобы позволить току течь и в обратном направлении, если напряжение выше номинального пробоя или «напряжения стабилитрона».

Обычный твердотельный диод не пропускает ток, если он смещен в обратном направлении ниже его напряжения обратного пробоя.При превышении напряжения пробоя обычный диод разрушается при пробое из-за избыточного тока, что приводит к перегреву. Однако процесс обратим, если устройство работает в определенных пределах. В случае прямого смещения (в направлении стрелки) на диоде наблюдается падение напряжения примерно 0,6 В для типичного кремниевого диода. Падение напряжения зависит от типа диода.

Стабилитрон демонстрирует почти те же свойства, за исключением того, что устройство специально спроектировано так, чтобы иметь значительно пониженное напряжение пробоя, так называемое напряжение стабилитрона .Стабилитрон содержит сильно легированный p-n-переход, позволяющий электронам туннелировать из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материала n-типа. Стабилитрон с обратным смещением будет демонстрировать управляемый пробой и пропускать ток, чтобы поддерживать напряжение на стабилитроне на уровне стабилитрона. Например, стабилитрон на 3,2 В будет демонстрировать падение напряжения на 3,2 В при обратном смещении. Однако ток не безграничен, поэтому стабилитрон обычно используется для генерации опорного напряжения для каскада усилителя или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

Напряжение пробоя можно довольно точно контролировать в процессе легирования. Доступны допуски с точностью до 0,05%, хотя наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%.

Эффект открыл американский физик Кларенс Мелвин Зинер.

Другой механизм, который производит 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 В эффект стабилитрона является преобладающим и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент. При напряжении выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

В диоде на 5,6 В эти два эффекта возникают вместе, а их температурные коэффициенты аккуратно компенсируют друг друга, поэтому диод на 5,6 В является предпочтительным элементом в критичных к температуре приложениях.

Современные технологии производства позволяют выпускать устройства с напряжением ниже 5.6 вольт с незначительными температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает. У 75-вольтового диода в 10 раз больше коэффициента, чем у 12-вольтового диода.

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

Использует []

Стабилитроны

широко используются в электронных схемах. Их основная функция — регулировать напряжение в цепи. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения, так что он имеет обратное смещение, стабилитрон действует как короткое замыкание, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода, и, следовательно, ограничивает напряжение до известного значения.Стабилитрон, используемый таким образом, известен как шунтирующий стабилизатор напряжения (шунтирующий означает параллельное соединение, а стабилизатор напряжения представляет собой класс цепей, вырабатывающих фиксированное напряжение).

См. Также []

  • b: Стабилитрон | Викиучебники: Стабилитроны [1]

Разница между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки

Диод — это пассивное устройство, которое пропускает ток только в одном направлении. Но поскольку существует очень много типов диодов, важно различать их.И знать, какой из них использовать в соответствии с его требованиями в нашей цепи. Ниже приводится подробное различие между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки.

Итак, в этом посте мы увидим основное различие между тремя наиболее широко используемыми диодами: выпрямительным, Шоттки и стабилитроном, а также когда их использовать.

Посмотрите это видео для быстрой справки:

Прежде чем перейти к конкретному типу диода, давайте рассмотрим некоторые из основных характеристик диода.

Основные характеристики диода: —

Свойство диода Определение
V f Указывает на прямое падение напряжения , когда ток течет от вывода P к N диода.
I f Это максимальный ток в прямом направлении диод может выдержать
В R Это напряжение обратного пробоя , , когда ток течет от клеммы N к клемме P.
I R Величина тока, протекающего при обратном смещении диода.
т РУБ Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы утихнуть, и это время называется Время обратного восстановления .

Характеристики диода

ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ Диода:

Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы погаснуть.Это время называется временем обратного восстановления.

Разница между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки:

А теперь рассмотрим тип диода по порядку:

1. Выпрямительный диод:
  • Выпрямительный диод — это простейший диод с p-n переходом, который в основном используется для выпрямления в полумостовых и полномостовых выпрямителях. И это из-за высокого напряжения пробоя, обычно порядка 200–1000 вольт, что очевидно.
  • Прямое падение напряжения (Vf) выпрямительного диода составляет от 0,7 до 0,9 В.
Выпрямительный диод
  • В качестве примера предположим, что вы хотите разработать мостовой выпрямитель для своего проекта преобразователя переменного тока в постоянный. Для этого мостового выпрямителя диод выпрямительной серии 1N4 является оптимальным выбором.
Схема мостового выпрямителя

2. Диод Шоттки
  • В отличие от выпрямительного диода, диод Шоттки находится между полупроводником n-типа и металлической пластиной.
  • Диод Шоттки, также известный как барьерный диод, в основном используется в цепях низкого напряжения, потому что прямое падение напряжения диода Шоттки (Vf) меньше, чем у выпрямительного диода. Обычно в диапазоне от 0,25 до 0,5 против
Диод Шоттки
  • В диоде Шоттки электроны являются основными носителями заряда с обеих сторон перехода. Таким образом, это униполярное устройство.
  • В основном используется в высокочастотных приложениях, например, в SMPS. И это из-за меньшего повышения температуры и высокой скорости переключения, связанной с малым временем восстановления.
Диод Шоттки в ИИП

  • Одним из недостатков диода Шоттки является его низкое напряжение пробоя (от 20 до 40 В), что делает его непригодным для выпрямительной схемы.

Примечание: По сравнению с обычным выпрямительным диодом время обратного восстановления диода Шоттки намного меньше. Это делает его пригодным для использования в схемах с быстрым переключением.

Недостаток диода Шоттки
  • В качестве примера предположим, что мы разрабатываем понижающий преобразователь, как мы это делали в одном из видеороликов проекта: «Понижающий преобразователь с использованием Arduino».
  • Поскольку Mosfet в этой схеме переключается с очень высокой частотой, диод, который вам нужен в этой схеме, должен иметь высокую скорость переключения. Таким образом, диод Шоттки — оптимальный выбор.

3. Стабилитрон:
  • Стабилитрон состоит из p-n перехода, но сильно легирован по сравнению с обычным диодом. В результате он может выйти из строя, не повредившись.
  • И только благодаря этому свойству стабилитрон используется как регулятор напряжения в электронных схемах.
  • На самом деле стабилитроны никогда не используются для выпрямления.
Сильнолегированный стабилитрон

Что такое регулятор напряжения

  • Вот схема, в которой стабилитрон используется для предотвращения разрушения затвора полевого МОП-транзистора из-за ограничения входного напряжения. Напряжение пробоя этого стабилитрона 5,1 В.
схема регулятора напряжения 1
  • Теперь, если случайно напряжение на затворе полевого МОП-транзистора превысит 5В, произойдет пробой диода, и весь ток потечет через диод на землю.Таким образом предотвращается любое разрушение полевого МОП-транзистора.
  • Вот еще одна схема, в которой два диода соединены лицом друг к другу с выводом p. Если на входе подается сигнал переменного тока, один диод ограничивает напряжение в положительной половине, а другой — в отрицательной. Таким образом, мы получаем напряжение ниже указанного предела в обоих полупериодах переменного тока.
схема регулятора напряжения 2
  • В качестве примера я использовал стабилитрон 5 В в проекте «Цифровой вольтметр с использованием Arduino», в котором он подключается через конденсатор, чтобы предотвратить Arduino в случае, если напряжение на его аналоговом выводе превышает 5 В.
  • Цифровой вольтметр
с использованием Arduino

Теперь вы знаете все основные различия между выпрямительным диодом, стабилитроном и диодом Шоттки, а также когда использовать выпрямитель, диод Шоттки или стабилитрон в зависимости от области применения.

3.11: Что такое стабилитроны?

Что такое стабилитрон?

Стабилитрон — это особый тип выпрямительного диода, который может выдерживать пробой из-за обратного напряжения пробоя без полного выхода из строя.Здесь мы обсудим концепцию использования диодов для регулирования падения напряжения и то, как стабилитрон работает в режиме обратного смещения для регулирования напряжения в цепи.

Как диоды регулируют падение напряжения

Если мы подключим диод и резистор последовательно к источнику постоянного напряжения так, чтобы диод был смещен в прямом направлении, падение напряжения на диоде останется довольно постоянным в широком диапазоне напряжений источника питания, как показано на рисунке ниже (а).

Ток через смещенный в прямом направлении PN-переход пропорционален e , возведенному в степень прямого падения напряжения.Поскольку это экспоненциальная функция, ток растет довольно быстро при небольшом увеличении падения напряжения.

Другой способ рассмотреть это — сказать, что напряжение, падающее на диоде с прямым смещением, мало изменяется при больших изменениях тока диода. В схеме, показанной на рисунке ниже (а), ток диода ограничен напряжением источника питания, последовательным резистором и падением напряжения на диоде, которое, как мы знаем, не сильно отличается от 0,7 вольт.

Si-опорный сигнал с прямым смещением: (а) одиночный диод, 0.7В, (б) 10 диодов последовательно 7.0В.

Если бы напряжение источника питания было увеличено, падение напряжения резистора увеличилось бы почти на такую ​​же величину, а напряжение диода упало бы совсем немного. И наоборот, уменьшение напряжения источника питания привело бы к почти одинаковому снижению падения напряжения на резисторе с небольшим уменьшением падения напряжения на диодах.

Короче говоря, мы могли бы резюмировать это поведение, сказав, что диод регулирует падение напряжения примерно на 0.7 вольт.

Использование регулирования напряжения

Регулировка напряжения — это полезное свойство диодов. Предположим, мы строим какую-то схему, которая не может выдерживать колебаний напряжения источника питания, но должна питаться от химической батареи, напряжение которой изменяется в течение срока ее службы. Мы могли бы сформировать схему, как показано выше, и подключить схему, требующую постоянного напряжения на диоде, где он будет получать неизменное 0,7 вольт.

Это, безусловно, сработает, но для большинства практических схем любого типа требуется напряжение источника питания выше 0.7 вольт для нормальной работы. Один из способов увеличить нашу точку стабилизации напряжения — это соединить несколько диодов последовательно, чтобы их отдельные прямые падения напряжения по 0,7 вольта добавлялись, чтобы получить большее общее количество.

Например, в нашем примере выше (b), если бы у нас было десять последовательно соединенных диодов, регулируемое напряжение было бы в десять раз 0,7 или 7 вольт.

До тех пор, пока напряжение батареи никогда не опускалось ниже 7 вольт, на десятидиодной «стопке» всегда будет падать около 7 вольт.”

Как стабилитроны регулируют напряжение

Если требуются более высокие регулируемые напряжения, мы могли бы либо использовать больше диодов, включенных последовательно (на мой взгляд, это неэлегантный вариант), либо попробовать принципиально другой подход.

Мы знаем, что прямое напряжение на диоде является довольно постоянной величиной в широком диапазоне условий, но также и обратное напряжение пробоя . Напряжение пробоя обычно намного больше прямого напряжения.

Если мы поменяем полярность диода в нашей схеме однодидного стабилизатора и увеличим напряжение источника питания до точки, где диод «сломается» (то есть он больше не сможет выдерживать напряжение обратного смещения, подаваемое на него) диод аналогичным образом регулирует напряжение в этой точке пробоя, не позволяя ему расти дальше.Это показано на рисунке ниже (а).

(a) Кремниевый малосигнальный диод с обратным смещением выходит из строя при напряжении около 100 В. (b) Символ стабилитрона.

К сожалению, когда обычные выпрямительные диоды «выходят из строя», они обычно разрушаются. Однако можно создать диод особого типа, который выдержит пробой без полного выхода из строя. Этот тип диода называется стабилитроном , и его символ показан на рисунке выше (b).

При прямом смещении стабилитроны ведут себя так же, как стандартные выпрямительные диоды: у них прямое падение напряжения, которое соответствует «уравнению диода» и составляет около 0,7 вольт. В режиме обратного смещения они не проводят до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит так называемое напряжение стабилитрона , после чего диод может проводить значительный ток, и при этом будет пытаться ограничить падение напряжения на это к той точке напряжения Зенера. Пока мощность, рассеиваемая этим обратным током, не превышает тепловые пределы диода, диод не будет поврежден.По этой причине стабилитроны иногда называют «пробивными диодами».

Схема стабилитрона

Стабилитроны

производятся с напряжением стабилитрона от нескольких вольт до сотен вольт. Это напряжение стабилитрона незначительно изменяется с температурой, и, как и обычные значения резисторов из углеродного состава, может иметь погрешность от 5 до 10 процентов по сравнению со спецификациями производителя. Однако этой стабильности и точности обычно достаточно для использования стабилитрона в качестве устройства регулятора напряжения в общей цепи питания, показанной на рисунке ниже.

Схема стабилитрона, напряжение стабилитрона = 12,6 В

Обратите внимание на ориентацию стабилитрона в приведенной выше схеме: диод имеет обратное смещение , и это сделано намеренно. Если бы мы сориентировали диод «нормальным» образом, чтобы он был смещен в прямом направлении, он бы упал всего на 0,7 В, как и обычный выпрямительный диод. Если мы хотим использовать свойства обратного пробоя этого диода, мы должны использовать его в режиме обратного смещения.Пока напряжение источника питания остается выше напряжения стабилитрона (в данном примере 12,6 вольт), падение напряжения на стабилитроне будет оставаться на уровне примерно 12,6 вольт.

Как и любой полупроводниковый прибор, стабилитрон чувствителен к температуре. Избыточная температура разрушит стабилитрон, а поскольку он снижает напряжение и проводит ток, он выделяет собственное тепло в соответствии с законом Джоуля (P = IE). Следовательно, нужно быть осторожным при проектировании схемы регулятора таким образом, чтобы не превышалась допустимая мощность рассеиваемой мощности диода.Интересно, что когда стабилитроны выходят из строя из-за чрезмерного рассеивания мощности, они обычно выходят из строя , закорачивая, , а не открываясь. Диод, вышедший из строя таким образом, легко обнаруживается: он падает почти до нуля при смещении в любую сторону, как кусок проволоки.

Давайте рассмотрим схему стабилизации стабилитрона математически, определив все напряжения, токи и рассеиваемую мощность. Взяв ту же форму схемы, показанную ранее, мы выполним вычисления, предполагая, что напряжение Зенера равно 12.6 вольт, напряжение источника питания 45 вольт и номинальное сопротивление последовательного резистора 1000 Ом (мы будем считать, что напряжение стабилитрона равно , ровно 12,6 вольт, чтобы не квалифицировать все цифры как «приблизительные» на рисунке ниже. (а)

Если напряжение стабилитрона составляет 12,6 вольт, а напряжение источника питания составляет 45 вольт, на резисторе будет падать 32,4 вольт (45 — 12,6 вольт = 32,4 вольт). Падение 32,4 В на 1000 Ом дает 32,4 мА тока в цепи.(Рисунок ниже (b))

(a) Стабилитрон стабилитрона с резистором 1000 Ом. (б) Расчет падений напряжения и тока.

Мощность рассчитывается путем умножения тока на напряжение (P = IE), поэтому мы можем довольно легко рассчитать рассеиваемую мощность как для резистора, так и для стабилитрона:

Подойдет стабилитрон с номинальной мощностью 0,5 Вт, а также резистор с мощностью рассеяния 1,5 или 2 Вт.

Если чрезмерное рассеивание мощности является вредным, то почему бы не спроектировать схему с наименьшим возможным рассеиванием? Почему бы просто не рассчитать резистор на очень высокое значение сопротивления, тем самым резко ограничив ток и сохранив очень низкие показатели рассеиваемой мощности? Возьмем, например, эту схему с резистором 100 кОм вместо резистора 1 кОм.Обратите внимание, что как напряжение источника питания, так и напряжение стабилитрона диода на рисунке ниже идентичны последнему примеру:

стабилитрон с резистором 100 кОм.

При токе только 1/100 от того, что было раньше (324 мкА вместо 32,4 мА), оба значения рассеиваемой мощности должны быть в 100 раз меньше:

Кажется идеальным, не правда ли? Меньшая рассеиваемая мощность означает более низкие рабочие температуры как диода, так и резистора, а также меньшие потери энергии в системе, верно? Более высокое значение сопротивления снижает уровень рассеиваемой мощности в цепи , но, к сожалению, создает другую проблему.Помните, что цель схемы регулятора — обеспечить стабильное напряжение для другой схемы . Другими словами, мы в конечном итоге собираемся запитать что-то с напряжением 12,6 вольт, и это что-то будет иметь собственное потребление тока. Рассмотрим нашу первую схему стабилизатора, на этот раз с нагрузкой 500 Ом, подключенной параллельно стабилитрону, как показано на рисунке ниже.

Стабилизатор стабилитрона с последовательным резистором 1000 Ом и нагрузкой 500 Ом.

Если на нагрузке 500 Ом поддерживается 12,6 В, нагрузка будет составлять 25.2 мА тока. Для того, чтобы «падающий» резистор 1 кОм упал на 32,4 вольта (уменьшив напряжение источника питания с 45 вольт до 12,6 на стабилитроне), он все равно должен проводить ток 32,4 мА. Это оставляет 7,2 мА тока через стабилитрон.

Теперь рассмотрим нашу схему «энергосберегающего» регулятора с понижающим резистором 100 кОм, обеспечивающую питание той же нагрузки 500 Ом. Что он должен делать, так это поддерживать 12,6 вольт на нагрузке, как и в последней цепи. Однако, как мы увидим, не может выполнить эту задачу .(Рисунок ниже)

Нерегуляторный стабилитрон с последовательным резистором 100 кОм и нагрузкой 500 Ом.

При большем значении понижающего резистора на месте будет только около 224 мВ напряжения на нагрузке 500 Ом, что намного меньше ожидаемого значения 12,6 вольт! Почему это? Если бы у нас действительно было 12,6 В на нагрузке, она потребляла бы тока 25,2 мА, как и раньше. Этот ток нагрузки должен был пройти через последовательный понижающий резистор, как это было раньше, но с новым (намного большим!) Понижающим резистором на месте напряжение на этом резисторе упало на 25.2 мА тока, проходящего через него, составят 2520 вольт! Поскольку очевидно, что у нас не так много напряжения, обеспечиваемого батареей, этого не может произойти.

Ситуацию легче понять, если мы временно удалим стабилитрон из схемы и проанализируем поведение только двух резисторов на рисунке ниже.

Нерегулятор со снятым стабилитроном.

И падающий резистор 100 кОм, и сопротивление нагрузки 500 Ом включены последовательно друг с другом, что дает общее сопротивление цепи 100.5 кОм. При общем напряжении 45 В и общем сопротивлении 100,5 кОм закон Ома (I = E / R) говорит нам, что ток будет 447,76 мкА. Рассчитав падение напряжения на обоих резисторах (E = IR), мы получаем 44,776 В и 224 мВ соответственно. Если бы мы переустановили стабилитрон в этот момент, он также «увидел бы» 224 мВ на нем, параллельно сопротивлению нагрузки. Это намного ниже напряжения пробоя стабилитрона диода, поэтому он не «пробивается» и не проводит ток. Если уж на то пошло, при таком низком напряжении диод не будет проводить, даже если он будет смещен в прямом направлении! Таким образом, диод перестает регулировать напряжение.Чтобы «активировать» его, необходимо упасть минимум 12,6 вольт.

Аналитическая методика удаления стабилитрона из схемы и проверки наличия достаточного напряжения, чтобы заставить его проводить, является правильной. Тот факт, что стабилитрон включен в цепь, не гарантирует, что на нем всегда будет падать полное напряжение стабилитрона! Помните, что стабилитроны работают по принципу , ограничивая напряжение до некоторого максимального уровня; они не могут заменить из-за отсутствия напряжения.

Таким образом, любая схема стабилизации на стабилитронах будет работать до тех пор, пока сопротивление нагрузки равно некоторому минимальному значению или превышает его. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, он будет потреблять слишком большой ток, слишком большое падение напряжения на последовательном понижающем резисторе, оставляя недостаточное напряжение на стабилитроне, чтобы заставить его проводить. Когда стабилитрон перестает проводить ток, он больше не может регулировать напряжение, и напряжение нагрузки упадет ниже точки регулирования.

Однако наша схема регулятора с понижающим резистором 100 кОм должна быть подходящей для некоторого значения сопротивления нагрузки.Чтобы найти это приемлемое значение сопротивления нагрузки, мы можем использовать таблицу для расчета сопротивления в последовательной цепи с двумя резисторами (без диода), вставив известные значения общего напряжения и сопротивления падающего резистора и рассчитав ожидаемое напряжение нагрузки 12,6 В. :

При общем напряжении 45 В и нагрузке 12,6 В должно быть 32,4 В на R , падающий :

При 32,4 В на падающем резисторе и сопротивлении 100 кОм ток через него будет 324 мкА:

Поскольку цепь является последовательной, ток во всех компонентах в любой момент времени одинаков:

Расчет сопротивления нагрузки теперь является простым делом закона Ома (R = E / I), что дает нам 38.889 кОм:

Таким образом, если сопротивление нагрузки равно 38,889 кОм, на ней будет 12,6 вольт, диод или нет диода. Любое сопротивление нагрузки менее 38,889 кОм приведет к напряжению нагрузки менее 12,6 В, диод или отсутствие диода. При установленном диоде напряжение нагрузки будет регулироваться максимум до 12,6 В для любого сопротивления нагрузки больше , чем 38,889 кОм.

При исходном значении падающего резистора 1 кОм наша схема регулятора смогла адекватно регулировать напряжение даже при сопротивлении нагрузки всего 500 Ом.Мы видим компромисс между рассеиваемой мощностью и допустимым сопротивлением нагрузки. Понижающий резистор большего номинала дал нам меньше рассеиваемой мощности за счет повышения допустимого минимального значения сопротивления нагрузки. Если мы хотим регулировать напряжение для низких сопротивлений нагрузки, схема должна быть подготовлена ​​к более высокому рассеиванию мощности.

Стабилитроны

регулируют напряжение, выступая в качестве дополнительных нагрузок, потребляя больше или меньше тока по мере необходимости для обеспечения постоянного падения напряжения на нагрузке.Это аналогично регулированию скорости автомобиля путем торможения, а не путем изменения положения дроссельной заслонки: это не только расточительно, но и тормоза должны быть сконструированы так, чтобы справляться со всей мощностью двигателя, когда условия движения этого не требуют. Несмотря на эту фундаментальную неэффективность конструкции, схемы стабилизаторов на стабилитронах широко используются благодаря своей простоте. В приложениях с большой мощностью, где неэффективность недопустима, применяются другие методы регулирования напряжения.Но даже в этом случае небольшие схемы на основе стабилитронов часто используются для обеспечения «эталонного» напряжения для управления более эффективной схемой усилителя, управляющей основной мощностью.

Стабилитроны

производятся со стандартными номинальными напряжениями, указанными в таблице ниже. В таблице «Общие напряжения стабилитронов» указаны стандартные напряжения для компонентов мощностью 0,3 и 1,3 Вт. Мощность соответствует размеру кристалла и корпуса и представляет собой мощность, которую диод может рассеять без повреждений.

Ограничитель на стабилитроне: Схема ограничения, которая ограничивает пики формы волны приблизительно при напряжении стабилитрона диодов.В схеме на рисунке ниже два стабилитрона соединены последовательно друг с другом, чтобы симметрично ограничить форму волны почти при напряжении стабилитрона. Резистор ограничивает ток, потребляемый стабилитронами, до безопасного значения.

Напряжение пробоя стабилитрона для диодов устанавливается равным 10 В параметром модели диода «bv = 10» в списке spice net на рисунке выше. Это приводит к срезанию стабилитронов при напряжении около 10 В. Вставные диоды срезают оба пика. В течение положительного полупериода верхний стабилитрон имеет обратное смещение, выходящее из строя при напряжении стабилитрона 10 В.Нижний стабилитрон падает примерно на 0,7 В, так как он смещен в прямом направлении. Таким образом, более точный уровень отсечения составляет 10 + 0,7 = 10,7 В. Аналогичное отрицательное ограничение полупериода происходит при -10,7 В. (рисунок ниже) показывает уровень ограничения чуть более ± 10 В.

Ограничитель стабилитрона: вход v (1) ограничивается формой волны v (2).

Обзор

Стабилитроны
  • предназначены для работы в режиме обратного смещения, обеспечивая относительно низкий стабильный пробой, или напряжение 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.

Что такое стабилитрон? Определение, символ, работа и применение


Привет, друзья, надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем руководстве мы обсудим Что такое стабилитрон? Мы также рассмотрим определение, символ, работу и применение стабилитрона .

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

Что такое стабилитрон
  • Стабилитрон — это специальный диод, который позволяет току течь не только от положительной клеммы (анода) к отрицательной клемме (катод), но и в обратном направлении.
  • Стабилитрон имеет большее количество легирования, чем обычный диод, поэтому его обедненная часть имеет меньшую площадь.
  • Обычный диод не работает в режиме обратного смещения, но стабилитроны специально изготовлены для работы с обратным смещением.
  • Стабилитрон
  • в основном используется в типах электронных устройств, таких как компьютеры, ноутбуки и т. Д., Он является основным компонентом электронных схем.
  • Используется в схемах стабилизатора мощности для поддержания уровня напряжения для конкретного устройства.
  • Стабилитрон
  • также обеспечивает защиту любой схемы от перенапряжения, особенно от электростатического разряда. При электростатическом разряде ток внезапно течет между двумя заряженными точками из-за короткого замыкания или пробоя изоляции.
Пробой стабилитрона
  • В стабилитроне есть 2 основные зоны пробоя.
    • Лавина
    • Стабилитрон
  • Давайте обсудим их обоих по очереди с подробностями.

Лавинный пробой

  • Этот тип пробоя возникает не только в стабилитроне, но и в общем диоде из-за более высокого напряжения в условиях обратного смещения.
  • Когда диод находится в состоянии обратного смещения, неосновные носители заряда получают большую энергию от источника и быстро перемещаются.
  • Высокоскоростные носители заряда сталкиваются с другими частицами и удаляют больше электронов из атома. Они движутся с большей скоростью, они также удаляют больше электронов из других атомов.
  • Из-за большого количества электронов обратный ток будет течь от катода к аноду, в некоторых случаях может быть поврежден общий диод.
  • Но стабилитрон может не сгореть, потому что на чертеже они рассчитаны на работу в этих условиях.
  • Напряжение лавинного пробоя стабилитрона составляет шесть вольт.
  • Данная диаграмма поясняет напряжение лавинного пробоя.
Пробой стабилитрона
  • Пробой этого типа возникает в высоколегированном диоде, таком как стабилитрон, поскольку этот диод имеет меньшую площадь истощения из-за более высокого уровня легирования.
  • Когда напряжение, подаваемое на диод, увеличивается, в тонкой обедненной зоне устанавливается высокоэффективное электрическое поле.
  • Когда напряжение обратной полярности почти равно напряжению Зенера, электрическое поле в обедненной части настолько велико, что вытягивает электроны из их оболочек.
  • Самый внешний электрон оболочки, который получает достаточно энергии от поля, вырвется из-за воздействия материнского атома.
  • Электрон самой внешней оболочки, вырвавшийся из-за воздействия своего материнского атома, будет двигаться свободно.
  • Из-за свободного дрейфа этого выбора в диоде будет течь обратный ток.
  • Меньшее приращение напряжения приведет к очень быстрому протеканию тока на участке пробоя стабилитрона.
Сравнение стабилитрона и лавинного пробоя
  • Пробой стабилитрона происходит при меньшем значении восстановленного напряжения смещения, а лавино — при более высоком обратном смещенном напряжении.
  • Пробой стабилитрона
  • происходит только в стабилитронах, поскольку они имеют меньшую площадь обедненной части.
  • Зона пробоя — это такая область, на которой обычно работает стабилитрон.
Эффект Зенера
  • Эффект Зенера — это категория электрического отказа (пробоя), которая возникает при обратном смещении PN-перехода. Сильное статическое поле позволяет электронам перемещаться из зоны валанса в зону проводимости полупроводника.
  • Свое название он получил из-за использования этого фактора в работе стабилитрона.
ВАХ
Преимущества стабилитрона
  • Стабилитрон имеет некоторые преимущества перед обычными диодами, которые делают его эффективным для работы в условиях высокого напряжения.
    • Его потребляемая мощность выше, чем у обычного диода.
    • Его КПД очень высок.
    • Доступен в меньшем размере.
    • Это менее дорогой диод.

Применение стабилитрона
  • Это некоторые применения стабилитрона.
    • Обычно используется как устройство опорного напряжения.
    • Применяется в регуляторах напряжения.
    • Используется для переключения.
    • Стабилитрон
    • — важная часть схем зажима и ограничения.
    • Используется во многих схемах безопасности.
    • Он также используется в электронных устройствах, таких как мобильные ноутбуки, компьютеры и т. Д.

Итак, это подробная статья о стабилитронах, у меня есть все, что касается стабилитронов. Если у вас есть вопросы по этому поводу, задавайте их в комментариях. Спасибо, что прочитали, до следующего урока.

Автор: Захид Али

Я профессиональный писатель технического контента, мое хобби — узнавать новые вещи и делиться ими с новыми учениками.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.