Site Loader

Содержание

Стабилитрон | Volt-info

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

Работа стабилитрона

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

балластным сопротивлением.

Вольтамперная характеристика стабилитрона

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

При обратном напряжении на стабилитроне не достигшим значения напряжения стабилизации

Uст.мин., он ведёт себя как обычный выпрямительный диод, через него протекает незначительный ток, обусловленный токами утечки через p-n переход.

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

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

Uст.минUст.макс..

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

Основные параметры стабилитрона

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

Напряжение стабилизации

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

Минимальный ток стабилизации

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

Максимально допустимый ток стабилизации

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

Максимально допустимый прямой ток

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

Применение стабилитронов

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

Обозначение

Основные параметры стабилитронов — Студопедия

Полупроводниковым стабилитроном называют кремниевый диод, способный длительно работать в области лавинного пробоя p-n перехода при приложении обратного напряжения.

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона ничем не отличается от ВАХ обычного кремниевого диода, а обратная ветвь из-за специальной конструкции и малой концентрации примесей в

p-n переходе обладает «жесткой» формой в зоне электрического (лавинного) пробоя. Вид ВАХ стабилитрона представлен на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Вольтамперная характеристика стабилитрона

В зоне лавинного пробоя на рабочем участке характеристики напряжение на стабилитроне меняется весьма мало. Границы рабочего участка определяются с одной стороны минимальным током стабилизации Iст.мин, при котором возникает устойчивый лавинный пробой, а с другой стороны максимальным током стабилизации Iст.мах, при котором p-n переход нагревается до предельно допустимой температуры.

Основными параметрами стабилитронов являются:

— номинальное напряжение стабилизации Uст.ном;

— номинальный ток стабилизации Iст.ном;

— допустимая мощность рассеяния Рст;

— динамическое сопротивление rст;

— температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН).

Номинальное напряжение стабилизации Uст.ном зависит от температуры p-n перехода и определяется при заданных условиях охлаждения и номинальном токе Iст.ном.

Допустимая мощность рассеяния

Рст = Uст×Iст.макс. устанавливается для длительного режима работы. Она зависит от интенсивности охлаждения, и может быть увеличена установкой стабилитрона на радиатор (если это предусмотрено конструкцией корпуса стабилитрона).


Динамическое сопротивление определяет качество стабилитрона. Чем меньше динамическое сопротивление, тем меньше изменяется напряжение на рабочем участке ВАХ стабилитрона, и тем точнее поддерживается стабилизированное напряжение.

Температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН) определяется по формуле:

; , (5.1)

где Dt = tмаксtмин – разность температур окружающей среды, при которых эксплуатируется стабилитрон.

Высоковольтные стабилитроны обладают положительным ТКСН, а низковольтные – отрицательным. Это объясняется различием в механизмах лавинного пробоя «широких» высоковольтных и «узких» низковольтных p-n переходов.

Выбор стабилитрона

Чтобы подобрать стабилитрон для схемы, показанной на рис. 3, нужно знать диапазон входных напряжений U1 и диапазон изменения нагрузки R

Н.

Рис. 3. Схема включения стабилитрона.

Для примера рассчитаем сопротивление R и подберём стабилитрон для схемы на рис. 3 со следующими требованиями:

Диапазон входных напряжений, В U1 11…15
Выходное напряжение, В U2 9
Диапазон нагрузок, мА IН 50…100

Такая схема может потребоваться, например, для питания какого-либо устройства с небольшим потреблением от бортовой сети автомобиля.

Один из посетителей сайта нашёл в этой статье ошибку, за что я ему благодарен. Сейчас эта статья исправлена и содержит правильные расчёты.

Итак, для начала рассчитаем значение сопротивления R. Минимальное напряжение на входе равно 11 В. При таком напряжении мы должны обеспечить ток на нагрузке не менее 100 мА (или 0,1 А). Закон Ома позволяет определить сопротивление резистора:

RЦ = U1МИН / IН.МАКС = 11 / 0,1 = 110 Ом
То есть цепь для обеспечения заданного тока на нагрузке должна иметь сопротивление не более 110 Ом.

На стабилитроне падает напряжение 9 В (в нашем случае). Тогда при токе 0,1 А эквивалент нагрузки:

RЭ = U2 / IН.МАКС = 9 / 0,1 = 90 Ом
Тогда, для того чтобы обеспечить на нагрузке ток 0,1 А, гасящий резистор должен иметь сопротивление:
R = RЦ – RЭ = 110 – 90 = 20 Ом
С учётом того, что сам стабилитрон тоже потребляет ток, можно выбрать несколько меньшее сопротивление из стандартного ряда Е24 статью о резисторах). Но, так как стабилитрон потребляет небольшой ток, этим значением в большинстве случаев можно пренебречь.

Теперь определим максимальный ток через стабилитрон при максимальном входном напряжении и отключенной нагрузке. Расчёт нужно выполнять именно при отключенной нагрузке, так как даже если у вас нагрузка будет всегда подключена, нельзя исключить вероятность того, что какой-нибудь проводок отпаяется и нагрузка отключится.

Итак, вычислим падение напряжения на резисторе R при максимальном входном напряжении:

UR.МАКС = U1МАКС – U2 = 15 – 9 = 6 В
А теперь определим ток через резистор R из того же закона Ома:
IR.МАКС = UR.МАКС / R = 6 / 20 = 0,3 А = 300 мА
Так как резистор R и стабилитрон VD включены последовательно, то максимальный ток через резистор будет равен максимальному току через стабилитрон (при отключенной нагрузке), то есть
IR.МАКС = IVD.МАКС = 0,3 А = 300 мА
Нужно ещё рассчитать мощность рассеивания резистора R. Но здесь это мы делать не будем, поскольку данная тема подробно описана в статье Резисторы.

А вот мощность рассеяния стабилитрона рассчитаем:

PМАКС = IVD.МАКС * UСТ = 0,3 * 9 = 2,7 Вт = 2700 мВт
Мощность рассеяния – очень важный параметр, который часто забывают учесть. Если окажется, что мощность рассеяния на стабилитроне превысит максимально допустимую, то это приведёт к перегреву стабилитрона и выходу его из строя. Хотя при этом ток может быть в пределах нормы. Поэтому мощность рассеяния как для гасящего резистора R, так и для стабилитрона VD нужно всегда рассчитывать.

Осталось подобрать стабилитрон по полученным параметрам:

UСТ = 9 В – номинальное напряжение стабилизации
IСТ.МАКС = 300 мА – максимально допустимый ток через стабилитрон
РМАКС = 2700 мВт – мощность рассеяния стабилитрона при IСТ.МАКС

По этим параметрам в справочнике находим подходящий стабилитрон. Для наших целей подойдёт, например, стабилитрон Д815В.

Надо сказать, что этот расчет довольно грубый, так как он не учитывает некоторые параметры, такие, например, как температурные погрешности. Однако в большинстве практических случаев описанный здесь способ подбора стабилитрона вполне подходит.

Стабилитроны серии Д815 имеют разброс напряжений стабилизации. Например, диапазон напряжений Д815В – 7,4…9,1 В. Поэтому, если нужно получить точное напряжение на нагрузке (например, ровно 9 В), то придётся опытным путём подобрать стабилитрон из партии нескольких однотипных. Если нет желания возиться с подбором «методом тыка», то можно выбрать стабилитроны другой серии, например серии КС190. Правда, для нашего случая они не подойдут, поскольку имеют мощность рассеивания не более 150 мВт. Для повышения выходной мощности стабилизатора напряжения можно использовать транзистор. Но об этом как-нибудь в другой раз…

И ещё. В нашем случае получилась довольная большая мощность рассеивания стабилитрона. И хотя по характеристикам для Д815В максимальная мощность 8000 мВт, рекомендуется устанавливать стабилитрон на радиатор, особенно если он работает в сложных условиях (высокая температура окружающей среды, плохая вентиляция и т.п.).

Если необходимо, то ниже вы можете выполнить описанные выше рассчёты для вашего случая

Параметр Значение Единица измерения
Минимальное входное напряжение, U1МИН = В
Максимальное входное напряжение, U1МАКС = В
Выходное напряжение, U2 = В
Минимальный ток нагрузки, IН.МИН = мА
Максимальный ток нагрузки, IН.МАКС = мА
Сопротивление резистора, Ом, R =
Максимальный ток через стабилитрон, IVD.МАКС = мА
Мощность рассеяния R, PR >= мВт
Мощность рассеяния VD, PVD >= мВт

Стабилитроны. Назначение. ВАХ и основные параметры. — Студопедия

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

УГО:

 
 

ВАХ:

Параметры:

1) Напряжение стабилизации — значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации. Пробивное напряжение диода, а значит, напряжение стабилизации стабилитрона зависит от толщины p-n-перехода или от удельного сопротивления базы диода. Поэтому разные стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации (от 3 до 400 В).

2) Температурный коэффициент напряжения стабилизации — величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов различны. Коэффициент может иметь как положительные так и отрицательные значения для высоковольтных и низковольтных стабилитронов соответственно. Изменение знака соответствует напряжению стабилизации порядка 6В.


3) Дифференциальное сопротивление — величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот.

4) Максимально допустимая рассеиваемая мощность — максимальная постоянная или средняя мощность, рассеиваемая на стабилитроне, при которой обеспечивается заданная надёжность.

5) Минимально допустимый ток стабилизации — минимальный ток, при котором гарантируется ввод p-n-перехода стабилитрона в режим устойчивого пробоя и, как следствие, стабильное значение напряжения стабилизации. При малых обратных токах стабилитрон работает на начальном участке вольт-амперной характеристики, где значение обратного напряжения неустойчиво и может колебаться в пределах от нуля до напряжения стабилизации.


11. Диодные ограничители и фиксаторы уровня напряжения.

Ограничителем называется подключение, в котором выходное напряжение следует за входным напряжением до определенного уровня, который называется ограничительным уровнем. При превышении его выходное напряжение остается неизменным. Если на выходе отсутствует верхняя часть импульса входного напряжения, тогда этот ограничитель называется верхним ограничителем. Если нижняя — нижним. Если и верхняя и нижняя, тогда двусторонним ограничителем. В диодных ограничителях получают ограничение превышением открываемого напряжения. Для этого есть две возможности:

Включить диод последовательно с потребителем. В этом случае ограничение происходит при закрывании диода. Или параллельно, в котором ограничение происходит при открывании, потому что в этом случае маленькое прямое сопротивление диода замыкает выходы. Соответственно есть параллельные или последовательные ограничители.

Если вх>5В то диод откроется и пропустит заряды в землю

Общие сведения о технических характеристиках стабилитронов »Примечания по электронике

Как и любой другой компонент, стабилитрон опорный диод / напряжение диода имеет свои характеристики, указанные для того, чтобы правильное устройство должны быть выбраны для любой данной конструкции.


Учебное пособие по стабилитрону / эталонному диоду Включает: Стабилитрон
Теория работы стабилитрона Технические характеристики стабилитрона Схемы на стабилитронах

Другие диоды: Типы диодов


В технических паспортах

указывается множество различных параметров или спецификаций для стабилитронов — эти параметры определяют характеристики диода в определенных пределах, и их изучение является неотъемлемой частью любого процесса проектирования.

При выборе подходящего стабилитрона опорного напряжения диода для любого заданного положения в цепи, то необходимо, чтобы гарантировать, что она будет выполнять свои требования. Понимание технических характеристик таблицы является ключом к выбору подходящего устройства.

В технических характеристиках стабилитронов, приведенных в технических описаниях, можно увидеть множество различных параметров. Некоторые из наиболее важных из них приведены ниже.

Характеристики стабилитрона IV

ВАХ стабилитрона / напряжения опорного диода является ключом к его эксплуатации.В прямом направлении диод работает так же, как и любой другой, но в обратном направлении могут быть использованы его конкретные рабочие параметры.

Zener diode voltage-current characteristic Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Стабилитрон имеет нормальную прямую характеристику, при которой ток возрастает после достижения начального напряжения включения. Обычно это 0,6 В для кремниевых диодов — практически все стабилитроны являются кремниевыми диодами.

При повышении напряжения в обратном направлении сначала протекает очень небольшой ток.Только после достижения напряжения обратного пробоя протекает ток, как показано на диаграмме. При достижении напряжения обратного пробоя напряжение остается относительно постоянным независимо от тока, протекающего через диод.

Технические характеристики стабилитрона

При просмотре спецификации стабилитрона можно указать несколько параметров. Каждый деталь другого аспекта стабилитрон напряжение производительности опорного диод. Глядя на каждую характеристику, можно понять работу диода и убедиться, что он будет правильно работать в любой данной цепи.

  • Напряжение Vz: Напряжение стабилитрона или обратное напряжение диода часто обозначается буквами Vz. Напряжения доступны в широком диапазоне значений, обычно следующих за диапазонами E12 и E24, хотя не все диоды подчиняются этому соглашению. В некоторых случаях значения E12 могут быть немного дешевле и могут быть более широко доступны.

    Значения обычно начинаются примерно с 2,4 В, хотя не все диапазоны достигают таких низких значений.Значения ниже этого недоступны. Диапазоны могут простираться где угодно в диапазоне от 47 В до 200 В, в зависимости от фактического диапазона стабилитрона. Максимальное напряжение для вариантов SMD часто составляет около 47 В.

    Значения напряжения стабилитрона в диапазоне E12
    1,0 1,2 1,5
    1,8 2,2 2,7
    3,3 3.9 4,7
    5,6 6,8 8,2

    В диапазоне E24 доступно в два раза больше значений, чем в E12, что дает гораздо больший выбор значений. В некоторых случаях это может быть полезным, поскольку можно выбрать более точные значения, что снижает потребность в настройке там, где точное значение не достигается.


    Значения напряжения на стабилитроне в диапазоне E24
    1.0 1,1 1,2
    1,3 1,5 1,6
    1,8 2,0 2,2
    2,4 2,7 3,0
    3,3 3,6 3,9
    4,3 4,7 5,1
    5,6 6,2 6.8
    7,5 8,2 9,1
  • Ток: Ток IZM стабилитрона — это максимальный ток, который может протекать через стабилитрон при его номинальном напряжении VZ.

    Обычно для работы диода требуется минимальный ток. Как правило, это может составлять от 5 до 10 мА для типичного устройства с выводами на 400 мВт.Ниже этого уровня тока диод не выходит из строя, чтобы поддерживать заявленное напряжение.

    Лучше всего, чтобы стабилитрон работал выше этого минимального значения с некоторым запасом, но без вероятности того, что он будет рассеивать слишком большую мощность, когда стабилитрон должен пропускать больший ток.

  • Номинальная мощность: Все стабилитроны имеют номинальную мощность, которую нельзя превышать. Это определяет максимальную мощность, которая может рассеиваться корпусом, и представляет собой произведение напряжения на диоде, умноженного на ток, протекающий через него.

    Например, многие устройства с небольшими выводами имеют рассеиваемую мощность 400 мВт или 500 мВт при 20 ° C, но доступны более крупные варианты с гораздо более высоким уровнем рассеяния.

    Также доступны варианты для поверхностного монтажа, но, как правило, они имеют более низкие уровни рассеяния, учитывая размер корпуса и их способность отводить тепло.

    Общие номинальные мощности для выводных устройств включают 400 мВт (наиболее часто), 500 мВт, 1 Вт, 3 Вт, 5 Вт и даже 10 Вт. Доступны даже версии мощностью 50 Вт, но они часто устанавливаются на шпильки, чтобы гарантировать, что диод можно установить на радиатор для отвода рассеиваемого тепла.Значения для устройств поверхностного монтажа могут составлять около 200, 350, 500 мВт, а отдельные устройства могут увеличиваться до 1 Вт.

    Использование стабилитронов высокой мощности приведет к увеличению затрат в результате более крупных устройств, которые будут более дорогими, а также дополнительных оборудование, необходимое для крепления устройств и отвода тепла. Это плюс повышенного энергопотребления. Иногда можно использовать альтернативные методы, чтобы использовать стабилитроны с меньшей мощностью и повысить эффективность, хотя может быть необходимо сбалансировать это с увеличением сложности.

  • Сопротивление стабилитрона Rz: ВАХ стабилитрона не полностью вертикальна в области пробоя. Это означает, что при незначительных изменениях тока будет небольшое изменение напряжения на диоде. Изменение напряжения для данного изменения тока — это сопротивление диода. Это значение сопротивления, часто называемое сопротивлением, обозначается Rz.  Zener diode resistance shown as slope of breakdown area Сопротивление стабилитрона Показанный обратный наклон называется динамическим сопротивлением диода, и этот параметр часто отмечается в технических описаниях производителей.Обычно наклон не сильно меняется для разных уровней тока, при условии, что они примерно в 0,1–1 раз больше номинального тока Izt.
  • Допуск по напряжению: Если диоды маркированы и отсортированы для соответствия диапазонам значений E12 или E24, типичные характеристики допусков для диодов составляют ± 5%. В некоторых таблицах данных напряжение может быть указано как типичное, а затем указаны максимальное и минимальное значения.
  • Температурная стабильность: Для многих приложений важна температурная стабильность стабилитрона.Хорошо известно, что напряжение на диоде зависит от температуры. Фактически, два механизма, которые используются для обеспечения пробоя в этих диодах, имеют противоположные температурные коэффициенты, и один эффект преобладает при напряжении ниже 5 В, а другой — выше. Соответственно, диоды с напряжением около 5 В обычно обеспечивают лучшую температурную стабильность.

     Zener diode temperature characteristic Температурная характеристика стабилитрона
    Из приведенного примера видно, что существует заметная разница между спецификациями для обратного напряжения стабилитрона при 0 ° C и 50 ° C.Это необходимо учитывать, если схема и оборудование, в которых будет использоваться стабилитрон, подвержены изменению температуры.


  • 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 подходящий 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.
  • Упаковка: Стабилитроны поставляются в различных корпусах.Главный выбор — между поверхностным монтажом и традиционными выводами. Однако выбранный пакет часто определяет уровень рассеивания тепла. Доступные варианты будут подробно описаны в спецификации стабилитронов.

Пример технических характеристик стабилитрона

Чтобы дать некоторое представление о характеристиках, ожидаемых от стабилитрона, приведен реальный пример ниже. Приведены основные параметры, которые потребуются в схемотехнике.

  • BZY88 свинцовый стабилитрон Этот диод описывается как миниатюрный стабилитрон для стабилизированных цепей питания, защиты от перенапряжения, подавления дуги и других функций в различных областях. Версия 5V1 (5,1 В) была взята в качестве примера.
Типичные характеристики / технические характеристики стабилитрона BZY88
Характеристика Типичное значение Блок Детали
Рассеиваемая мощность постоянного тока 400 мВт @ Tl = 50 ° C: снижение выше 50 ° C 3.2 мВт / ° C
Температура перехода -65 до +175 ° С
Напряжение Vz при 5 мА 4,8 мин.
5,1 тип.
5,4 макс.
В
Zzt @ 5 мА 76 Ом
ИК @ VR 1 @ 2,0 мкА

Параметры, приведенные в таблице данных для этого обычного стабилитрона, дают полезную информацию о технических характеристиках стабилитрона.Хотя они предназначены только для небольшого диода, такие же данные приведены и для других стабилитронов.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

.

Параметры, идентификация и применение стабилитрона


Стабилитрон — это своего рода диод, который может стабилизировать напряжение в цепях, в котором используется явление, заключающееся в том, что ток сильно меняется, в то время как напряжение в основном остается постоянным, когда pn переход находится в состоянии обратного пробоя. Он может поддерживать очень высокое сопротивление до критической точки обратного пробоя. На этом этапе обратное сопротивление снижается до небольшого значения. В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным.Из-за этой характеристики, стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного напряжения компонента. Стабилитроны можно подключать последовательно для использования при более высоких напряжениях для получения более высоких регулируемых напряжений.

Стабилитрон и его символы


Каталог

I Принцип стабилитрона

II Основные параметры стабилитрона

1 Uz — стабильное напряжение

2,2 Iz — Номинальный ток

2,3 Rz — динамическое сопротивление

2,4 Pz — Номинальная потребляемая мощность

2,5 α — Температурный коэффициент

2,6 ИК — обратный ток утечки

III Идентификация стабилитрона

3.1 Идентификация положительной и отрицательной полярности

3.2 Идентификация стабилитрона цветового колеса

3.3 Идентификация стабилитрона и выпрямительного диода

IV Применение стабилитрона

4.1 Цепи регулирования напряжения серии

Схема защиты по напряжению в телевизорах

4.3 Схемы гашения дуги

В Прямое и наградное последовательное подключение стабилитрона


I Принцип стабилитрона

03

Вольт-амперной характеристики стабилитрона аналогичны характеристикам диода общего назначения.А когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал. Однако, когда обратное напряжение близко к критическому значению, обратный ток внезапно возрастет, что называется пробоем, а обратное сопротивление внезапно упадет до небольшого значения. Следовательно, хотя ток изменяется в широком диапазоне, напряжение на диоде по существу стабилизируется вблизи напряжения пробоя, тем самым реализуя стабилизацию напряжения.

Кривая характеристик стабилитрона


II Основные параметры стабилитрона

2.1 Uz — стабильное напряжение

Относится к стабильному значению напряжения, генерируемому двумя концами стабилитрона. когда через него проходит номинальный ток. Это значение немного зависит от рабочего тока и температуры. И из-за различий в производственном процессе значения стабилизации напряжения одного и того же типа стабилитронов не совсем совпадают.Например, регулятор 2CW51 имеет Vzmin 3,0 В и Vzmax 3,6 В.

2,2 Iz — Номинальный ток

Показывает значение тока, проходящего через трубку, когда регулятор напряжения генерирует стабильное напряжение. Если ток ниже этого значения, эффект регулирования напряжения будет хуже, и он может быть выше этого значения до тех пор, пока не будет превышена номинальная мощность потерь, и характеристики регулирования напряжения будут лучше, но в то же время , потребляется больше энергии.

2.3 Rz — динамическое сопротивление

Это отношение изменения напряжения к изменению тока на стабилитроне, которое изменяется в зависимости от рабочего тока. Как правило, чем больше рабочий ток, тем меньше будет динамическое сопротивление. Например, рабочий ток стабилитрона 2CW7C составляет 5 мА, а его Rz — 18 Ом. Когда рабочий ток составляет 10 мА, Rz составляет 8 Ом. А когда он равен 20 мА, Rz равен 2 Ом, а если он превышает 20 мА, значение будет в основном постоянным.

2,4 Pz — Номинальная потребляемая мощность

Определяется допустимым превышением температуры микросхемы, и ее значение является произведением стабильного напряжения Vz и максимально допустимого тока Izm. Например, если Vz стабилитрона 2CW51 составляет 3 В, а его Izm составляет 20 мА, то Pz диода составляет 60 мВт.

2.5 α — Температурный коэффициент

Если температура стабилитрона изменится, его стабильное напряжение также немного изменится. Относительное изменяющееся значение напряжения на трубке, вызванное изменением температуры на 1 ° C, представляет собой температурный коэффициент (единица измерения:% / ° C).

Вообще говоря, мы называем значение стабилизации напряжения ниже 6В пробоем стабилитрона, и в этих условиях температурный коэффициент диода отрицательный. Лавинный пробой происходит, когда значение регулирования напряжения выше 6В, а температурный коэффициент положительный.

При повышении температуры слой истощения уменьшается. В слое обеднения энергия валентных электронов атома возрастает, и электрическое поле с меньшей напряженностью может возбуждать валентные электроны атомов, вызывая пробой Зенера, поэтому температурный коэффициент отрицательный.Когда обедненный слой является широким с интенсивным электрическим полем, повышение температуры вызывает увеличение амплитуды колебаний атомов решетки, что затрудняет движение носителей заряда, вызывая лавинный пробой. В этом случае лавинный пробой может произойти только при увеличении обратного напряжения, поэтому температурный коэффициент лавинного пробоя положительный. Вот почему значение стабилизации напряжения стабилитрона со значением стабилизации напряжения 15 В постепенно увеличивается с температурой, а значение стабилизации напряжения стабилитрона со значением стабилизации напряжения 5 В постепенно уменьшается с температурой.Например, температурный коэффициент стабилитрона 2CW58 составляет + 0,07% / ° C, то есть на каждый 1 ° C повышения температуры значение регулирования напряжения будет увеличиваться на 0,07%.

При высоких требованиях к источнику питания два стабилитрона с противоположными температурными коэффициентами могут быть включены последовательно в качестве компенсации. Благодаря взаимной компенсации температурный коэффициент значительно снижается до 0,0005% / ° C.

Температурный коэффициент стабилитрона

2.6 IR — обратный ток утечки

Он относится к току утечки, создаваемому стабилитроном при заданном обратном напряжении. Например, когда VR стабилитрона 2CW58 составляет 1 В, его IR составляет 0,1 мкА. И когда его VR составляет 6 В, IR становится 10 мкА.


III Идентификация стабилитрона

3.1 Идентификация положительной и отрицательной полярности

По внешнему виду положительный конец корпуса стабилитрона в металлическом корпусе является плоским, а отрицательный конец диода Зенера. корпус полукруглой формы.Для стабилитрона в пластиковой упаковке конец с цветной меткой отрицательный, а другой конец — положительный. А для стабилитрона с непонятной маркировкой можно использовать стрелочный мультиметр. Метод измерения такой же, как и у диода общего назначения.

Различные типы упаковки стабилитрона

Сначала подключите два измерительных провода мультиметра к двум электродам стабилитрона шестерней «R × 1k», а затем измерьте сопротивление. Затем поменяйте местами два тестовых провода и снова измерьте сопротивление.Из двух результатов измерения значение сопротивления меньше, когда черный измерительный провод подключен к положительному полюсу стабилитрона, а красный измеритель — к отрицательному полюсу стабилитрона.

3.2 Идентификация стабилитрона цветового колеса

Стабилитрон цветового колеса обычно встречается в японских продуктах. Как правило, они имеют маркировку с номером модели и параметрами, а подробную информацию можно найти в руководстве по компонентам.Они небольшого размера, малой мощности, а значение регулирования напряжения в основном находится в пределах 10 В, что делает их легко сломанными и поврежденными. Многие люди будут смешивать стабилитроны цветового колеса с резисторами цветового круга из-за их схожего внешнего вида.

Цветовой круг стабилитронов имеет два значения: одно — это число, а другое — десятичные разряды (обычно все стабилитроны цветового круга резервируют одну десятичную дробь, выраженную коричневым цветом. Это также можно понять как увеличение × 10 -1 .

Из-за небольшого размера стабилитронов с малой мощностью, сложно нанести номер модели на трубки, поэтому в некоторых изделиях используется цветовое колесо для обозначения номинального стабильного значения напряжения. Как и резисторы цветового колеса, в колесе стабилитронов цветового колеса есть коричневый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, серый, белый и черный цвета, которые используются для представления значений 1. , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 0.

Некоторые стабилитроны имеют только 2 цветовых колеса, а другие — 3.Первое колесо находится ближе всего к отрицательному электроду, а второе кольцо и третье кольцо следуют последовательно.

Если имеется только 2 цветовых колеса, номинальное стабильное значение напряжения стабилитрона представляет собой двузначное число, которое равно «× × V» (десятки вольт). Первое колесо представляет значение напряжения в разряде десятков, а второе колесо представляет значение в разряде единиц. Например, если цвет первого и второго колес красный и желтый, номинальное стабильное значение напряжения составляет 24 В.

Если имеется 3 цветовых круга, а второй и третий цветовые круги имеют разные цвета, то номинальное стабильное значение напряжения представляет собой однозначное целое число с одним десятичным знаком, то есть «×. × V». Первое кольцо представляет значение напряжения в единицах. Второй и третий цветовые круги (одного цвета) вместе представляют значение на разряде десятых (первое место после десятичной точки). Например, цвета первого, второго и третьего колес — серый, красный и красный, тогда номинальное стабильное значение напряжения равно 8.2В.

И если есть 3 цветных кольца, а 2-е и 3-е цветовые кольца различаются по цвету, номинальное стабильное значение напряжения представляет собой двузначное целое число с одним десятичным знаком, то есть «× ×. × V». Первое колесо представляет значение напряжения в разряде десятков. Второе колесо представляет собой значение в разрядах единиц. А третье колесо представляет собой значение на разряде десятых (первое место после десятичной точки). Однако такая ситуация встречается редко.

3.3 Идентификация стабилитрона и выпрямительного диода

Для определения их различий необходим мультиметр.Во-первых, используйте шестеренку «R × 1K» на мультиметре, чтобы определить положительный и отрицательный электроды стабилитрона. Затем переключите передачу на «R × 10K» и подключите черный и красный тестовые провода соответственно к отрицательному и положительному полюсам стабилитрона. В этот момент, если измеренное значение обратного сопротивления намного меньше, чем значение обратного сопротивления, измеренное с помощью шестерни «R × 1K», это означает, что тестируемый диод является стабилитроном. И наоборот, если измеренное значение обратного сопротивления все еще велико, диод представляет собой выпрямительный диод или детекторный диод.

Вот принцип этого метода идентификации. напряжение батареи, используемой внутри шестерни R × 1K, составляет 1,5 В, что редко вызывает обратный пробой, делая измеренное значение сопротивления относительно большим. Когда мы используем шестерню «R × 10K», напряжение внутренней батареи мультиметра обычно превышает 9 В. А если измеряемая трубка представляет собой стабилитрон, произойдет обратный пробой, сильно уменьшив значение сопротивления. Однако, если тестируемая лампа представляет собой выпрямитель или детекторный диод, измеренные сопротивления не будут сильно отличаться друг от друга, независимо от того, измерено ли оно с помощью шестерни «R × 1K» или «R × 10K».

Примечания: Когда значение стабилизации напряжения стабилитрона выше, чем значение напряжения шестерни «R × 10K» мультиметра, этот метод не может быть выполнен.

Свойства стабилитрона и выпрямительного диода


IV Применение стабилитрона

4.1 Цепи последовательного регулирования напряжения

В схеме на первом рисунке базовый электрод транзистора T. стабилизированный.

Когда напряжение диода D стабилизируется на уровне 13 В, эмиттер выдает постоянное напряжение 12.3 В (13-0,7 = 12,3 В). В пределах определенного диапазона, независимо от подъема или падения входного напряжения и сопротивления нагрузки, выходное напряжение остается неизменным.

Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная интегральная схема регулирования напряжения, которая может выдавать напряжение 5 В. 7805-7824 может выдавать напряжение от 5 В до 24 В, которое используется во многих электроприборах.

Интегральная схема стабилизации напряжения серии

из 7805

4.2 Защита от перенапряжения в телевизорах

На рисунке ниже 115 В — это основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D, а затем включается транзистор T. Коллекторный потенциал транзистора T изменится с исходного высокого уровня 5 В на низкий уровень, а напряжение, проходящее через линию управления в режиме ожидания, переведет телевизор в состояние защиты в режиме ожидания.

4.3 Схемы подавления дуги

Если подходящий стабилитрон (или нормальный диод) подключен параллельно катушке индуктивности, как показано ниже, высокое напряжение, генерируемое высвобождением электромагнитной энергии, используется диодом когда катушка выключена в проводящее состояние.Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых мощных электромагнитных схемах управления.


V Прямое и вознаграждение последовательное подключение стабилитрона

Если два стабилитрона последовательно соединены в обратном порядке, напряжение ограничивается, когда прямое и обратное напряжение достигают значения регулирования напряжения, что означает напряжение больше не поднимется.

Часто стабилитрон подключается к эмиттерному переходу сетки G и истока S в схемах усилителя большой мощности. Ограничивая напряжение, мы можем защитить изолирующий слой между G и S от разрушения чрезмерным напряжением.

Когда два диода последовательно соединены в обратном порядке, они могут обеспечить защиту от перенапряжения в цепи, к которой они подключены параллельно. Когда в цепи возникает перенапряжение, диоды сначала выходят из строя и закорачиваются.


Вам также могут понравиться:

Версии, платформы разработки и последовательность установки драйвера устройства

Параметры, классификации и применения светоизлучающих диодов (LED)

Резонансная магнитная связь Беспроводная передача энергии (MCR-WPT) — высокоэффективная система передачи энергии

Особенности, тенденции развития и недостатки беспроводной передачи энергии

.Параметры стабилитрона

| Продукты и поставщики

Engineering360 Logo

Продукты и услуги

  • Все
  • Новости и аналитика
  • Продукты и услуги
  • Библиотека стандартов
  • Справочная библиотека
  • Сообщество

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

АВТОРИЗОВАТЬСЯ

Я забыл свой пароль.

Нет учетной записи?

Зарегистрируйтесь здесь. Домой Новости и аналитика Последние новости и аналитика Аэрокосмическая промышленность и оборона Автомобильная промышленность Строительство и Строительство Потребитель Электроника Энергия и природные ресурсы Окружающая среда, здоровье и безопасность Еда и напитки Естественные науки Морской Материалы и химикаты Цепочка поставок Пульс360 AWS Welding Dig.Стабилитрон

— определение, характеристика, символ

zener diode

Стабилитрон — также называемый стабилизатором или стабилизатором . Он принадлежит к семейству полупроводниковых диодов . Он часто применяется в системах ограничителей (например, в системах частотной модуляции (FM), системах выбора импульсов), стабилизаторах напряжения и в качестве компонента, который обеспечивает защиту цепей от скачков напряжения.

Zener diode symbol

Рис. 1. Символ стабилитрона

Его важнейшим параметром является напряжение пробоя «p-n перехода».Когда диод смещен в прямом направлении, он работает как обычный полупроводниковый диод. Это означает, что начинает проводить ток после того, как напряжение пересекает пороговое напряжение этого диода (для кремниевого диода примерно 0,7 В).


Стабилитрон — Задачи для студентов

Если вы студент или просто хотите научиться решать задачи с стабилитроном, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы можете найти широкий спектр электронных задач.


Что отличает стабилитрон от обычного полупроводникового диода, так это то, что стабилитрон имеет обратное смещение, можно заметить, что стабилитрон может проводить электричество после превышения указанного напряжения на переходе, так называемый пробой стабилитрона напряжение без повреждения компонента.После превышения этого напряжения значение тока быстро увеличивается. Для малых напряжений (до 5 В) решающую роль играет эффект стабилитрона . В диапазоне 5-7В эффект Зенера и лавинный пробой с основной. И, наконец, при превышении 7В — происходит только лавинный пробой. Следует отметить, что пробой Зенера происходит в сильнолегированных переходах , а лавинный пробой в слаболегированных. Можно предположить, что пробой напряжения стабилитрона не имеет отношения к току, протекающему через диод (только в случае больших изменений тока пробоя могут быть заметны очень незначительные изменения — низкое динамическое сопротивление )

Стабилитрон — Вольт-амперная характеристика

Zener diode symbol

Рис.2. Вольт-амперные характеристики стабилитрона (в данном случае использовался диод 1N718 с напряжением стабилитрона | Vz | = 15В)

Стабилитрон , как и другие диоды, имеет свои уникальные характеристики. В то же время он наследует некоторые из них.

Стабилитрон — статические и динамические параметры

Список основных статических и динамических параметров этого компонента вы можете увидеть ниже:

Статические параметры:

  • В F — прямое напряжение на фиксированный прямой ток I F ,
  • I R — обратный ток при данном V R обратное напряжение (чаще всего значение V R равно 1 В)

Следует отметить, что эти параметры могут быть не имеет значения, когда диод работает в «зоне пробоя » .

  • В Z — напряжение стабилитрона, соответствующее договорному текущему значению стабильности (информация доступна в паспорте отдельных диодов)
  • TKV Z — коэффициент температуры стабильности напряжения (доля относительного изменение стабильности напряжения до абсолютного изменения температуры окружающей среды при определенной стабилизации тока).

Стабилитрон динамический параметр — это динамическое сопротивление , выраженное формулой:

zener diode

Стабилитрон характеризуется следующими ограничивающими параметрами :

  • I FMAX — максимальный, постоянная проводимость,
  • I FMMAX — пиковый, допустимый ток диода в прямом смещенном состоянии (состояние проводимости).Обычно указывается для диодов малой и средней мощности,
  • I ZMAX — максимальное допустимое значение стабилизации тока, в большинстве случаев определяется из отношения P и скорости рассеяния и стабилизации напряжения Pad V Z ,
  • P MAX — максимальная потеря мощности.
Zener diode stabilizer circuit

Рис. 3. Схема системы стабилизатора на основе стабилитрона

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *