СТАБИЛИТРОН — это… Что такое СТАБИЛИТРОН?
(от лат. stabilis — устойчивый, постоянный) полупроводниковый- полупроводниковый прибор, предназначенный для стабилизации напряженияв электрич. цепях (см. Стабилизация тока и напряжения). Представляетсобой диод, работающий при обратном напряжении; вольт-амперная характеристика(ВАХ) С. (рис.) имеет участок с очень слабой зависимостью напряжения оттока (дифференц. сопротивление мало). Физ. механизмом, обусловливающимвозникновение такого участка, является лавинный либо туннельный пробой р — п-перехода. Конструктивно С. представляет собой -диод, в к-ром приняты меры по повышению однородности пробоя: специальнойконструкцией краевого контура р — n -перехода устранена возможностьпробоя по поверхности, а полупроводниковый материал имеет повыш. однородностьуд. сопротивления .В области малых напряжений «ступенька» тока определяется в осн. генерац. — га-перехода («ток насыщения»). При больших напряжениях определяющей становитсягенерация в области
Обратная вольт-амперная характеристика стабилитрона: С — точка стабилизации;RH — нагрузочная прямая.
ВАХ С. после участка АВ становится практически линейной, посколькупри большом напряжении практически все области микроплазмы находятся встабильном проводящем состоянии и их линейные характеристики суммируются.
Осн. параметрами С. являются: динамич. сопротивление R Д= dU/dl при I = I ст; статич. сопротивление R= U ст/I ст; коэф. качества Q= R Д/R;температурный коэф. напряжения ТКН = dU ст/dT.
Напряжение стабилизации (7 СТ связано с напряжением пробоя, U ст задаются некоей определ. величиной тока I = I ст так, чтобы эта точка была за участком АВ. Отклонение тока от этойвеличины будет приводить к изменению напряжения на диоде; динамич. сопротивление R Д = dU/df характеризует степень стабилизации. Статич. R характеризует потери в диоде в заданной рабочейточке. Коэф. качества
представляет собой отношение относит. изменения напряжения на С. к относит. Q. Очень важныйпараметр — температурный коэф. напряжения. В случае лавинного пробоя U пр с темп-рой возрастает; это происходит из-за уменьшения ср. длины свободногопробега носителей вследствие возрастания рассеяния на фононах решётки. энергия, поле, скорость роста довольно велика(ТКН ~ 0,1%/К). При туннельном пробое
У выпускаемых промышленностью С. напряжение стабилизации лежит в диапазоне2,2200 В, токстабилизации — от долей миллиампера до единиц ампер. Осн. полупроводниковымматериалом для С. является кремний, осн. технол. методы изготовления — п- — -структуры- термодиффузия примесей, сплавление, эпитаксия.
Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,2 изд., М., 1970; Грехов И. В., Сережкин Ю. Н.. Лавинный пробой р-n-переходав полупроводниках, Л., 1980. Н. В. Грехов.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
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 стабилитронаОбратите 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 стабилитронаНапряжение 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 стабилитрономЧто такое стабилитрон, для чего применяется, какой принцип работы?
Как объяснить режим пробоя доходчиво. Полупроводник как материал, применяемый для изготовления стабилитронов, по своим физическим свойствам расположен между диэлектриком и проводником и в зависимости от своего состояния может обладать, как свойствами диэлектрика (когда связи электронов устойчивы и они не могут переносить заряд), так и свойствами проводника (когда электроны свободно перемещаются в проводнике и
Схематично стабилитрон представляет из себя двухполюсник, полупроводниковый прибор с двумя выводами: первый вывод – катод (К) и второй вывод – анод (А).
Маломощные стабилитроны изготавливаются из чистого монокристаллического кремния по планарной технологии, а мощные или силовые стабилитроны изготавливаются по планарной или диффузионно-сплавной технологии.
Полупроводниковые стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения.
Устройства со стабилитронами используются практически во всех радиотехнических устройствах во всех отраслях промышленности, в основном, в схемах стабилизации напряжения.
Что такое стабилитрон? | Техника и Программы
Стабилитрон представляет собой обычный диод с вольтамперной характеристикой, подобной показанной на рис. 6.1, за одним исключением — при превышении некоторого обратного напряжения (индивидуального для каждого типа стабилитрона) он обратимо пробивается и начинает работать как очень малое сопротивление, при этом уровень напряжения сохраняется. Это можно представить себе, как если бы обычное прямое падение напряжения, составляющее 0,6 В, увеличилось бы вдруг до большой величины. Стоит только снизить напряжение ниже оговоренного — стабилитрон опять запирается и больше не участвует в работе схемы. Напряжения стабилизации могут быть самыми разными — от 2 до 300 В. Учтите, что тепловая мощность, равная произведению тока через стабилитрон на его напряжение стабилизации, выделяется на нем самом, поэтому чем выше напряжение стабилизации, тем ниже допустимый ток. В характеристиках также указывается обычно минимально допустимое значение тока, при котором стабилитрон еще «держит» нужное напряжение.
Удобно использовать двусторонние стабилитроны (которые представляют собой два обычных, соединенных анодами), для того, чтобы и в положительном и в отрицательном направлении включения характеристики были бы симметричны. Вольт-амперная характеристика такого двустороннего стабилитрона (типа КС 170) показана на рис. 7.4. Отметьте, что характеристика в области пробоя все же имеет некоторый наклон — то есть при возрастании тока через прибор напряжение на нем не остается строго постоянным, а растех (это называется дифференциальным сопротивлением). К тому же напряжение стабилизации меняется с температурой.
Рис. 7.4. Вольтамперная характеристика двустороннего стабилитрона
Рис. 7.5. Схема для защиты входа микрофонного усилителя
Кстати, простейший стабилитрон — это обычный диод, включенный в прямом направлении, и их часто употребляют в таком качестве. Напряжение стабилизации составит при этом, естественно, 0,6 В (для его увеличения можно включить последовательно два и более диодов). Как видно из вольт-амперной характеристики диода (см, рис. 6.1), стабильность пресловутого напряжения 0,6 В оставляет желать лучшего (зависит и от тока, и от температуры), но во многих случаях особой стабильности и не требуется.
На рис. 7.5 приведена схема ограничителя напряжения на двух диодах (если требуется более высокое напряжение ограничения, их можно заменить на стабилитроны или на один двусторонний стабилитрон). Эту схему удобно употреблять, например, для защиты высокоомного входа микрофонного усилителя — нормальное напряжение с микрофона составляет несколько милливольт и диоды никак не влияют на работу схемы, поскольку таким маленьким напряжением не открываются. Но если микрофон присоединен через длинный кабель, то на входе могут создаваться помехи (от промышленного оборудования, от поднесенного к неподключенному входу пальца, или, скажем, от грозовых разрядов), которые сильно превышают указанные милливольты и могут вывести из строя каскады усилителя. В приведенной схеме такие помехи любой полярности замыкаются через диоды и входное напряжение не может превысить 0,6—0,7 В ни при каких условиях.
У внимательного читателя может возникнуть вопрос — ведь согласно вольт-амперной характеристике и стабилитрона, и диода ток при превышении соответствующего напряжения растет очень быстро, так не сгорят ли эти входные диоды при наличии высоковольтной помехи? Ответ прост— энергия помехи обычно очень мала, поэтому ток хоть и может быть достаточно велик, но действует на протяжении очень короткого промежутка времени, а такое воздействие и диоды, и стабилитроны выдерживают без последствий.
Стабилитроны в чистом виде хороши в качестве ограничителей напряжения, а для формирования действительно стабильного напряжения (например, опорного для АЦП и ЦАП) следует применять специальные меры для стабилизации тока через стабилитрон и одновременно обращать внимание на стабильность его температурных характеристик. Хотя и существуют специальные прецизионные стабилитроны, но все же если вам нужен действительно качественный результат, то лучше применять интегральные стабилизаторы, которые дают на выходе гораздо более стабильное напряжение. Например, интегральный стабилизатор типа МАХ873, который в диапазоне 4—30 В на входе дает на выходе ровно 2,5 В, обладает еще и весьма высокой стабильностью — если даже положить на него паяльник (тем самым нагрев его градусов до 250), то напряжение на выходе этого стабилизатора и не шелохнется. В современной интегральной технике обычно источники опорного напряжения встраивают прямо в нужные микросхемы, но часто предусматривают вход и внешнего такого источника, потому что вы всегда можете захотеть изобрести что-нибудь получше.
Современная электронная аппаратура предъявляет жёсткие требования к стабильности постоянного напряжения источника питания. Основными причинами, вызывающими колебания выходного напряжения ИП, являются изменения напряжения сети и сопротивления нагрузки. Для минимизации влияния указанных причин предназначены стабилизаторы напряжения, позволяющие в заданных пределах поддерживать напряжение на нагрузке, а основой данных электронных устройств как раз и являются стабилитроны и стабисторы. Начнём с наиболее распространённых полупроводников, использующихся в стабилизаторах ИП — стабилитронах, и попробуем разобраться — что такое стабилитрон, для чего он нужен, каков принцип его работы и в какое место схемы его следует засовывать. В электротехнике полупроводниковый стабилитрон или диод Зенера – это особый вид диодов, функционирующий в режиме устойчивого пробоя в условиях обратного смещения p-n перехода.
На рисунке Рис.1 приведена вольтамперная характеристика стабилитрона. Таким образом, напряжение на стабилитроне весьма точно поддерживается в определённом, достаточно широком диапазоне обратных токов. Температурная зависимость напряжения стабилизации стабилитрона характеризуется параметром ТКН (TKU) — температурным коэффициентом напряжения стабилизации. Причём, зависимость свойств стабилитрона от температуры может быть как с положительным ТКН, так и отрицательным. При последовательном подключении элементов с разными по знакам коэффициентами создаются прецизионные стабилитроны, с характеристиками, слабо зависящими от температуры нагрева или охлаждения. Простейшая схема стабилизатора напряжения приведена на Рис.1 справа и состоит из балластного сопротивления Rб и стабилитрона,
шунтирующего нагрузку Rн. Поясним примером. Предположим, заданы такие исходные данные: — Uвх = 12-15 В — диапазон изменения входного напряжения; Для наших целей вполне сгодится стабилитрон Д815В с типовым напряжением стабилизации ≈ 9В и током стабилизации 50-950мА.
Давайте подставим все имеющиеся у нас вводные в формулу: Далее у нас на очереди стабистор . TVS-диоды — полупроводниковые приборы, выполняющие защитные функции ограничителя высоких напряжений, поступающих на вход устройства. Условные обозначения электрических параметров, характеризующих свойства
|
СТАБИЛИТРОН — Что такое СТАБИЛИТРОН?
Слово состоит из 11 букв: первая с, вторая т, третья а, четвёртая б, пятая и, шестая л, седьмая и, восьмая т, девятая р, десятая о, последняя н,
Слово стабилитрон английскими буквами(транслитом) — stabilitron
Значения слова стабилитрон. Что такое стабилитрон?
Стабилитрон
Стабилитрон [от лат. stabilis — устойчивый, постоянный и (элек) трон] — радиотехнический прибор для стабилизации напряжения. Стабилитрон применяют для поддержания постоянства напряжения на заданном участке электрической цепи…
Энциклопедический фонд России
Стабилитрон [от лат. stabilis — устойчивый, постоянный и (элек) трон], двухэлектродный газоразрядный или полупроводниковый прибор, напряжение на котором при изменении (в определённых пределах) протекающего в нём тока изменяется незначительно.
БСЭ. — 1969—1978
СТАБИЛИТРОН (от лат. stabilis — устойчивый и …трон) — газоразрядный или полупроводниковый прибор для стабилизации напряжения. Действие основано на резком нарастании тока (при определенном напряжении) в результате ионизации газа при тлеющем или…
Большой энциклопедический словарь
Стабилитро́н
Стабилитро́н — газоразрядный или полупроводниковый диод для стабилизации напряжения. При изменении в определённых пределах протекающего тока напряжение в нём остаётся практически постоянным.
Энциклопедия техники
Стабилитрон тлеющего разряда
Стабилитро́н тле́ющего разря́да — ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения.
ru.wikipedia.org
Стабилитрон коронного разряда
Стабилитро́н коро́нного разря́да — ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения (400 В…30 кВ) при малом потреблении тока (единицы-десятки микроампер) (для питания ЭЛТ, ФЭУ, счётчиков Гейгера).
ru.wikipedia.org
Стабилитрон со скрытой структурой
Стабилитрон со скрытой структурой (ССС, англ. buried zener) — интегральный кремниевый стабилитрон в котором, в отличие от обычных стабилитронов, под p-n-переходом создана скрытая область (островок) с высокой концентрацией акцепторных примесей.
ru.wikipedia.org
Полупроводниковый стабилитрон
Полупроводниковый стабилитрон, полупроводниковый диод, на выводах которого напряжение остаётся почти постоянным при изменении в некоторых пределах величины протекающего в нём электрического тока.
БСЭ. — 1969—1978
Русский язык
Стабилитро́н, -а (электроприбор для стабилизации напряжения).
Орфографический словарь. — 2004
- стабилизоваться
- стабилизовать
- стабилизующий
- стабилитрон
- стабиловольт
- стабилография
- стабилотрон
Полупроводниковый стабилитрон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Полупроводниковый стабилитрон
Cтраница 1
Полупроводниковые стабилитроны, работающие в режиме пробоя р-п перехода, можно успешно использовать в качестве стабилизаторов напряжения. Различные типы стабилитронов имеют номинальные напряжения пробоя от 2 4 до 200 В с допустимым отклонением 5 — 20 % номинального значения. В стабилизаторах этого типа используется нелинейное свойство вольт-амперных характеристик стабилитронов, а именно свойство сохранять почти постоянным напряжение при изменении тока через прибор, при этом изменяется сопротивление стабилитрона по постоянному току, определяемое как результат деления напряжения пробоя на ток, протекающий через стабилитрон. Так как напряжение почти постоянно, то сопротивление уменьшается с ростом тока и, напротив, увеличивается, если ток уменьшается. [1]
Полупроводниковый стабилитрон — полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. [2]
Полупроводниковые стабилитроны выпускают на напряжения от 0 1 до 190 б и выше при токах от 0 1 ма до 2 а. Дифференциальное сопротивление полупроводниковых стабилитронов колеблется от 0 1 до 500 ом. [3]
Полупроводниковые стабилитроны подразделяют на стабилитроны общего назначения малой мощности ( РМанс 0 3 вт), предназначенные в основном для работы в качестве источников опорного напряжения в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения, и стабилитроны средней мощности ( Рыакс — 03 — т — 5 вт), которые могут быть использованы в схемах параметрических стабилизаторов напряжения. Промышленностью выпускаются различные типы полупроводниковых стабилитронов на рабочее напряжение от 5 до 120 в с допустимой мощностью рассеяния от десятков милливатт до 5 вт. [4]
Полупроводниковые стабилитроны имеют преимущества перед газовыми стабилитронами — высокую механическую прочность и малые габариты. [5]
Полупроводниковые стабилитроны ( кремниевые стабилитроны) находят более широкое применение, так как по сравнению с. Сюда следует отнести: малые размеры и массу, возможность микроминиатюризации, отсутствие необходимости в зажигании ( напряжение зажигания выше рабочего), отсутствие на вольт-амперной характеристике участка с отрицательным наклоном, отсутствие эффекта старения. [6]
Полупроводниковый стабилитрон представляет собой плоскостной диод, изготовленный из кремния с большой концентрацией примесей. [8]
Полупроводниковые стабилитроны, как и электровакуумные стабилитроны тлеющего разряда ( § 11 — 3), предназначаются для стабилизации напряжения. [10]
Практически полупроводниковый стабилитрон может обеспечить & ст, равный нескольким десяткам. [11]
Такой полупроводниковый стабилитрон по большинству параметров превосходит газоразрядный ( табл. 3 — 1), и, главное, он может S. U шие рабочие напряжения, что совершенно необходимо в транзисторных схемах, практически всегда низковольтных. [13]
Такой полупроводниковый стабилитрон по большинству параметров превосходит газоразрядный ( табл. 3 — 1) и, главное, может иметь несравненно меньшие рабочие напряжения, что совершенно необходимо в транзисторных схемах, практически всегда низковольтных. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
Что такое стабилитрон? — Определение, работа, характеристическая кривая и приложения
Определение: Сильнолегированный полупроводниковый диод, который предназначен для работы в обратном направлении, известен как стабилитрон. Другими словами, диод, специально разработанный для оптимизации области пробоя, известен как стабилитрон.
Символьное представление стабилитрона показано на рисунке ниже.
Принципиальная схема стабилитронаПринципиальная схема стабилитрона показана на рисунке ниже.Стабилитрон используется в режиме обратного смещения. Обратное смещение означает, что материал диода n-типа подключается к положительной клемме источника питания, а материал P-типа подключается к отрицательной клемме источника питания. Область обеднения диода очень тонкая, потому что он сделан из сильно легированного полупроводникового материала.
Работа стабилитрона
Стабилитрон изготовлен из сильно легированного полупроводникового материала. Сильно легированный означает, что в материал добавляются высокоуровневые примеси, чтобы сделать его более проводящим.Область обеднения стабилитрона очень тонкая из-за примесей. Сильно легирующий материал увеличивает напряженность электрического поля в обедненной области стабилитрона даже при небольшом обратном напряжении.
Когда к стабилитрону не применяется смещение, электроны остаются в валентной зоне материала p-типа, и ток через диод не протекает. Зона, в которой находятся валентные электроны (электрон на самой внешней орбите), известна как электрон валентной зоны.Электроны валентной зоны легко переходят из одной зоны в другую, когда к ней приложена внешняя энергия.
Когда на диод подается обратное смещение и напряжение питания равно напряжению стабилитрона, он начинает проводить в обратном направлении смещения. Напряжение Зенера — это напряжение, при котором область обеднения полностью исчезает.
Обратное смещение, приложенное к диоду, увеличивает напряженность электрического поля в обедненной области.Таким образом, он позволяет электронам перемещаться из валентной зоны материала P-типа в зону проводимости материала N-типа. Этот перенос электронов валентной зоны в зону проводимости уменьшает барьер между материалом p- и n-типа. Когда обедненная область полностью исчезает, диод начинает проводить обратное смещение.
Характеристика стабилитрона
График ВАХ стабилитрона показан на рисунке ниже. Эта кривая показывает, что стабилитрон при прямом смещении ведет себя как обычный диод.Но когда на него подается обратное напряжение и обратное напряжение превышает заданное значение, в диоде происходит пробой стабилитрона.
При напряжении пробоя стабилитрона ток начинает течь в обратном направлении. График пробоя стабилитрона не совсем вертикальный, показанный выше, что показывает, что стабилитрон имеет сопротивление. Напряжение на стабилитроне представлено уравнением, показанным ниже.
V = V Z + I Z R Z
Применение стабилитрона
Стабилитрон в основном используется в коммерческих и промышленных приложениях.Ниже приведены основные области применения стабилитрона.
Как стабилизатор напряжения — Стабилитрон используется для регулирования напряжения. Он обеспечивает постоянное напряжение от источника колеблющегося напряжения до нагрузки. Стабилитрон включен параллельно нагрузке и поддерживает постоянное напряжение V Z и, следовательно, стабилизирует напряжение.
Для защиты счетчика — Стабилитрон обычно используется в мультиметрах для управления перемещением счетчика от случайных перегрузок.Он подключен параллельно диоду. Когда происходит перегрузка диода, большая часть тока проходит через диод. Таким образом защищает счетчик от повреждений.
For Wave Shaping — Стабилитрон используется для преобразования синусоидальной волны в прямоугольную. Это можно сделать, разместив два стабилитрона последовательно с сопротивлением. Диод подключается спина к спине и в обратном направлении.
Когда напряжение, приложенное к клемме, меньше напряжения стабилитрона, диоды обеспечивают ток с высоким сопротивлением, и входное напряжение, приложенное к диоду, появляется на выходной клемме.Когда напряжение превышает напряжение стабилитрона, они обеспечивают путь с низким сопротивлением и большой ток, протекающий через диод. Из-за чего происходит сильное падение напряжения на сопротивлении и отсечка входной волны на пике. Таким образом, прямоугольная волна появляется на выходе
.Разница между диодом и стабилитроном
Обновлено 23 ноября 2019 г.
Автор: S. Hussain Ather
Функционирование электронных устройств в вашем доме зависит от их схемотехники.Эти электрические цепи спроектированы таким образом, чтобы позволить электричеству течь в нужном направлении для различных целей. Управление потоком электроэнергии может быть затруднено из-за различных целей, которым служит электричество. Вот где на помощь приходят диоды.
Стабилитрон
Диоды используются, чтобы позволить электричеству течь в одном направлении через цепь. Стабилитрон отличается от других типов диодов тем, что, когда вы подключаете их в цепи в обратном направлении, так что ток течет через диод в обратном направлении, они пропускают небольшой ток утечки.Это тип тока, который течет на землю, чтобы предотвратить его влияние на другие части цепи, а также предотвратить повреждение самого диода.
Вы можете использовать диоды, такие как стабилитрон, для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Переменный ток меняется между течением в одном направлении и течением в другом, в то время как постоянный ток движется только в одном направлении. Вы можете найти мостовые выпрямители или выпрямительные диоды во многих из этих электрических установок.
Выпрямители могут преобразовывать переменный ток в постоянный, пропуская ток только в одном направлении, положительном или отрицательном, или преобразуя одно направление цикла переменного тока в другое.Выпрямители преобразуют источники питания постоянного тока, которые транспортируют электричество на большие расстояния, в мощность переменного тока, которая присутствует в большинстве бытовых приборов.
Напряжение обратного пробоя стабилитрона
Эти характеристики позволяют стабилитронам иметь определенное напряжение обратного пробоя. Это напряжение, при котором диоды начинают проводить ток в обратном направлении, и это одно из различий между стабилитронами и выпрямительными диодами. Эти диоды имеют определенное падение напряжения, которое не сильно меняется в диапазоне входных напряжений.
Как только вы увеличиваете напряжение в обратном направлении для стабилитрона до точки, где оно достигает напряжения пробоя, ток течет через диод. Последовательный резистор диода регулирует максимальное значение тока, прежде чем он стабилизируется до постоянного значения. Это значение остается постоянным независимо от того, насколько сильно вы меняете входное напряжение.
Если вы увеличите напряжение до значения, превышающего напряжение пробоя, на резисторе образуется падение напряжения.Ток протекает через диод, и устройство подключается к земле, замыкая диод. Это отключит нагрузку от источника питания и отрегулирует напряжение.
Применение стабилитронов
По этим причинам стабилитроны хорошо подходят для регулирования напряжения в цепях. Вы найдете эти характеристики стабилитронов в системах регулирования напряжения, ограничителях перенапряжения и ограничителях напряжения.
Стабилитроны в схемах ограничителей могут изменять форму переменного тока, ограничивая его прямые или обратные циклы.Стабилитроны полезны для регулирования напряжения в различных цепях, когда его слишком много или слишком мало. Простота конструкции и использования делает их идеальными кандидатами для преобразования напряжения.
Конструкция диода
Как и стабилитроны, в выпрямителях используются P-N переходы, полупроводниковые материалы, которые пропускают ток только в одном направлении. Они спроектированы с использованием полупроводников p-типа рядом с полупроводниками n-типа со стороной «p», которая имеет дополнительные дырки, места без электронов, которые имеют положительный заряд.Напротив, сторона «n» имеет больше электронов на внешних оболочках, что делает ее заряженной отрицательно.
Эти полупроводниковые материалы сделаны из металлов, таких как галлий, или металлоидов, таких как кремний, основного материала, который содержит стабилитроны, смешанные с другими элементами, такими как фосфор. Расположение между этими атомами позволяет току течь, и вы можете найти мостовые выпрямители, управляющие широким диапазоном токов с помощью этих конструкций.
Активность: кривые зависимости тока стабилитрона от напряжения
Цель:
Цель этого упражнения — исследовать текущую vs.вольт-амперные характеристики области обратного пробоя стабилитронов.
Ноты:
Как и во всех лабораториях ALM, мы используем следующую терминологию при описании подключений к разъему M1000 и настройке оборудования. Зеленые заштрихованные прямоугольники обозначают подключения к разъему аналогового ввода-вывода M1000. Контакты аналогового канала ввода / вывода обозначаются как CA и CB. При настройке для принудительного измерения напряжения / измерения тока –V добавляется, как в CA- V , или при настройке для принудительного измерения тока / измерения напряжения –I добавляется, как в CA-I.Когда канал настроен в режиме высокого импеданса только для измерения напряжения, –H добавляется как CA-H.
Следы осциллографа аналогичным образом обозначаются по каналу и напряжению / току. Например, CA- V , CB- V для сигналов напряжения и CA-I, CB-I для сигналов тока.
Фон:
Диод с PN-переходом — это устройство, которое обычно используется в схемных приложениях, таких как выпрямление, где ток может течь только в одном направлении.Когда диод изготовлен из кремния, прямое падение напряжения обычно составляет 0,7 В , а характеристика В D в зависимости от I D , связывающая напряжение и ток диода, может быть описана экспоненциальной зависимостью:
alm-lab2-e1.png
где I S и n — масштабные коэффициенты, а kT / q (≈ 25,4 мВ при комнатной температуре) — так называемое тепловое напряжение В T .
Условные обозначения на схеме диодов:
Каждый тип диода имеет определенный схематический символ, который является вариациями обычного символа диода, показанного слева на рисунке 1.Катод в форме буквы «Z» обозначает стабилитрон, как показано во втором символе на рисунке 1. Катод в форме буквы «S» обозначает диод Шоттки, как показано в следующем символе. Стрелки, указывающие от диода, обозначают светодиод, как в символе справа. Стрелки, указывающие на диод, будут представлять фотодиодный детектор света.
Рисунок 1, условные обозначения диодов
Основы стабилитрона:
Стабилитрон похож по конструкции и работе на обычный диод.В отличие от обычного диода, предназначенного для предотвращения тока в обратном направлении, стабилитрон в основном используется в обратной области выше напряжения пробоя. Характеристическая кривая I vs V аналогична характеристике обычного диода. Регулируя легирование P- и N-сторон перехода, можно создать стабилитрон, который выходит из строя при напряжении от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. См. Рис. 2. В этой области пробоя или стабилитрона напряжение на диоде будет оставаться примерно постоянным в широком диапазоне токов.Максимальный потенциал обратного смещения, который может быть приложен до входа в область стабилитрона, называется пиковым обратным напряжением (PIV) или пиковым обратным напряжением (PRV).
Рисунок 2, Характеристики прямого и обратного стабилитрона I / V
При напряжениях выше начала пробоя увеличение приложенного напряжения вызовет прохождение большего тока через диод, но напряжение на диоде останется почти на уровне В Z .Стабилитрон, работающий в режиме обратного пробоя, может обеспечивать опорное напряжение для таких систем, как регуляторы напряжения или компараторы напряжения.
Измерения напряжения пробоя стабилитрона:
Материалы:
Аппаратный модуль ADALM1000
Макетная плата без пайки
Перемычки
1 — Резистор (100 Ом или любое аналогичное значение от 100 Ом до 1 кОм)
1 — 470 кОм Резистор
1 — 1 МОм Резистор
1 — 1N4735 Стабилитрон 6,2 В
2 — последовательно соединенные элементы на 1,5 В (например, элементы AA)
или
1 — Преобразователь напряжения LT1054
1 — 10 кОм Резистор
1 — 20 кОм Резистор
1 — Потенциометр 50 кОм
1 — 0.01 Конденсатор мкФ
1 — Конденсатор 10 мкФ
1 — Конденсатор 47 мкФ
Направления:
Чтобы измерить обратное напряжение пробоя стабилитрона, нам необходимо получить разность напряжений, большую, чем напряжение пробоя 6,2 В 1N4735 диода. Аппаратное обеспечение ADALM1000 может создавать (и измерять) напряжения только до 5 В максимум. Мы можем добавить внешний источник отрицательного напряжения, чтобы в сочетании с положительным внутренним напряжением получить общее напряжение, достаточно высокое для этого эксперимента.Самый простой способ — добавить фиксированное отрицательное напряжение от внешней батареи (3 В, ), как показано на рисунке 3. При использовании разного количества ячеек 1,5 В , отрицательные напряжения могут составлять -1,5, -3 и -4,5. . Полное обратное напряжение, приложенное к стабилитрону, будет этим отрицательным напряжением, вычтенным из положительного напряжения, генерируемого каналом A AWG.
Рисунок 3, стабилитрон I в зависимости от настройки В и
В качестве альтернативы преобразователь отрицательного напряжения LT1054 DC-DC из комплекта деталей может быть сконфигурирован для создания отрицательного напряжения от постоянного положительного источника питания 5 В ADALM1000.Как показано на рисунке 4, отрицательное выходное напряжение LT1054 может быть отрегулировано примерно от 0 до -5 В путем добавления цепи потенциометра. Резистор R 1 — 10 кОм, резистор R 2 — 20 кОм и потенциометр R POT — 50 кОм. Конденсатор C 1 — 10 мкФ, C 2 — 47 мкФ и конденсатор фильтра шумов C 3 — 0,01 мкФ.
Рисунок 4. Регулируемый источник отрицательного напряжения.
Чтобы измерить отрицательное напряжение, приложенное к нижнему концу стабилитрона, нам нужно включить следующую схему делителя напряжения на вход канала B в режиме Hi-Z.Для калибровки настроек усиления и смещения делителя напряжения подключите R 1 поочередно к GND и фиксированному источнику питания +5 В. Изменяйте настройки постоянного тока до тех пор, пока среднее значение измерения напряжения для CH-B не будет правильным. Теперь, подключив к нему R 1 , вы можете измерить отрицательное напряжение на нижнем конце стабилитрона.
Рисунок 5, Делитель входного напряжения
Используя значения, показанные на рисунке 5, диапазон входного напряжения канала B должен теперь быть больше +10 до -10 вольт.Более подробную информацию об использовании этих делителей напряжения можно найти в Приложении ниже.
Настройка оборудования:
Генератор канала А должен быть настроен на треугольную волну 100 Гц с максимальным напряжением 5 вольт и минимальным напряжением 0 вольт таким образом, чтобы он колебался от 0 вольт до +5 вольт. Этот размах, добавленный к отрицательному смещению от LT1054 или внешней батареи, должен быть достаточно большим, чем напряжение пробоя стабилитрона 6,2 В 1N4735 для измерения напряжения пробоя. Перед измерением обязательно подключите внешнее отрицательное напряжение.Измерение тока в канале А будет током в стабилитроне. Если вы используете одну из более поздних моделей плат ADALM1000 с 8-контактным аналоговым разъемом, вы можете использовать режим Split I / O на канале A, чтобы направить треугольную волну на конец резистора R 1 на рисунке 3, используя CHA. при измерении напряжения на положительном конце стабилитрона с помощью вывода AIN. Теперь вы можете использовать математическую кривую CAV — CBV, чтобы построить полное напряжение на стабилитроне.
Процедура:
Загрузите необработанные захваченные данные для каждого примера стабилитрона в программу анализа данных, такую как MATLAB или электронную таблицу (Excel), и вычислите ток диода I D .Обязательно примите во внимание отрицательное смещение напряжения к измерениям для канала B, чтобы получить истинное напряжение на стабилитроне. Если вы используете внешнюю батарею, вам, вероятно, следует измерить фактическое напряжение для точных измерений напряжения пробоя. Постройте график зависимости тока от рассчитанного напряжения обратного смещения на диоде.
Вопросы:
Каков наклон (эффективное сопротивление) кривой выше напряжения пробоя?
Насколько изменяется напряжение при изменении тока от 100 мкА до 10 мА ?
Приложение:
Измерение напряжения за пределами диапазона 0-5 В:
Чтобы сохранить низкую стоимость производства платы ADALM1000, пришлось пойти на определенные компромиссы.Один из них заключался в отказе от программируемых диапазонов входного усиления, в которых используются резистивные делители и, возможно, конденсаторы с регулируемой частотной компенсацией. Это проблематичное ограничение ADALM1000, ограничивающее диапазон входного напряжения от 0 до +5 В .
Перед построением каких-либо схем, которые работают от источников питания за пределами собственного диапазона 0–5 В ADALM1000, нам необходимо защитить аналоговые входы в режиме Hi-Z и расширить используемый диапазон напряжений. Между выводами аналогового ввода / вывода и землей и внутренним источником питания +5 В установлены большие защитные диоды, которые обычно имеют обратное смещение, когда напряжение на выводах находится в диапазоне от 0 до 5 В .Если напряжение на выводе будет превышать прямое напряжение диода за пределами этого диапазона, диоды, возможно, будут проводить большие токи.
Ограничение допустимых напряжений, которые могут быть измерены напрямую, можно расширить за счет использования внешнего делителя напряжения. Входная емкость, C INT , аналоговых входов в режиме высокого Z составляет приблизительно 390 пФ (для конструкции rev D и немного выше для конструкции rev F). Эта относительно большая емкость вместе с относительно высокими резистивными делителями может значительно снизить частотную характеристику.На рисунке A1 мы еще раз возвращаемся к входной структуре ADALM1000 и подключению внешнего резистивного делителя напряжения R 1 и R 2,3 . Содержимое синего поля представляет вход ADALM1000 в режиме Hi-Z. Чтобы ввести дополнительное смещение постоянного тока для измерения отрицательного напряжения, в комплект входит резистор R 2 , который может быть подключен к фиксированным источникам 2,5 В или 5 В на ADALM1000. C INT и эффективное сопротивление цепи делителя образуют полюс нижних частот в АЧХ.Чтобы дать вам общее представление, возьмем 400 пФ для C INT и 1 МОм для резистивного делителя. Это приведет к низкочастотному отклику со спадом 3 дБ , начинающимся примерно с 400 Гц. Обычно требуется конденсатор на входном резисторе R 1 для компенсации частоты делителя. Такое аппаратное решение обычно требует, чтобы конденсатор (или, альтернативно, резисторы делителя) был регулируемым.
Рисунок A1, Варианты внешнего делителя напряжения.
Было бы неплохо не использовать компенсационный конденсатор, регулируемый или какой-либо другой. ALICE Desktop может регулировать усиление и смещение по постоянному току при использовании внешнего делителя. Функция цифровой (программной) частотной компенсации также включена в программный пакет ALICE 1.2 Desktop (загрузите последнюю версию с GitHub).
Программная частотная компенсация для каждого канала состоит из каскада двух настраиваемых фильтров верхних частот первого порядка. Постоянная времени и усиление каждого каскада можно регулировать.Обычные фильтры верхних частот первого порядка не пропускают постоянный ток, поэтому коэффициент усиления постоянного тока в 1 тракт добавляется к общему фильтру программной компенсации верхних частот второго порядка. Эту структуру часто называют полочным фильтром из-за формы ее частотной характеристики.
На рисунке A2 показаны элементы управления компенсацией входной частоты. Для включения и выключения компенсации для каналов A и B в раскрывающемся меню «Кривые» добавлены флажки. Включение компенсации применяется как к инструментам «Осциллограф», так и к инструментам «Спектр» (измерения времени и частоты).Постоянную времени фильтра и настройки усиления можно установить с помощью новых слотов ввода на экране «Элементы управления настройками». Регуляторы регулировки усиления и смещения постоянного тока не изменились.
Рисунок A2, Элементы управления программной компенсацией
Прямоугольный сигнал 500 Гц от 0 до 5 В из выхода AWG канала A используется для наблюдения за переходной характеристикой резистивного делителя и регулировки настроек компенсационного фильтра для плоского отклика.
Для дальнейшего чтения:
Диоды
Вернуться в ALM Lab Activity Содержание
Глоссарий терминов по электронным стабилитронам
Словарь терминов по электротехнике
«A»
«B»
«C»,
«D»,
«E»,
«F»,
«ГРАММ»,
«ЧАС»,
«Я»,
«J»,
«К»,
«L»,
«М»,
«Н»,
«О»,
«П»,
«Q»,
«Р»,
«S»,
«Т»,
«U»,
«V»,
«W»,
«ИКС»,
«Y»,
«Z»
Стабилитрон : предназначен для проведения в обратном направлении [смещения]:
с точным напряжением пробоя [Vz].Также обратитесь к списку производителей стабилитронов, который включает обозначения типов диодов. И правительство, и военные называют стабилитроны диодом-стабилизатором напряжения. Таким образом, термин «стабилитрон» может не встречаться во многих документах или спецификациях, которые фактически относятся к этим типам диодов. Стабилитроны
доступны как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий.
Пробой стабилитрона: Обратное напряжение пробоя стабилитрона. Это напряжение, указанное в техническом паспорте как напряжение стабилитрона, и нормальная область, в которой работает диод.
Эффект стабилитрона: Эффект обратного пробоя в диодах, в которых пробой происходит при обратных напряжениях ниже 5 вольт. Наличие поля высокой энергии на стыке полупроводника вызывает пробой. См. Кривую ниже.
Кривая электрических характеристик диода
Стабилитрон: Стабилитрон, используемый для ограничения напряжения на определенном уровне для защиты другого устройства, а не в качестве источника опорного напряжения.В некоторых случаях диод также используется последовательно с стабилитроном. Этот термин относится к способу использования стабилитрона в цепи, а не к какой-либо характеристике диода.
Импеданс стабилитрона: Импеданс стабилитрона при пробивном напряжении. В таблице данных может быть указано Vz или просто «Z» для импеданса.
Ток стабилитрона: Обратный ток, протекающий через стабилитрон при напряжении пробоя. Ток стабилитрона обозначен как Iz в техническом описании.
Напряжение стабилитрона: Напряжение пробоя стабилитрона. Аббревиатура Vz используется в технических данных для обозначения напряжения стабилитрона. Диоды обычно сортируются по напряжению пробоя [Vz], а затем по току пробоя [Iz].
Диод — это устройство с двумя выводами, использующее PN переход [Производители диодов]. Диоды могут быть изготовлены
из кремния, германия, селена или арсенида галлия. Большинство диодов будут
быть изготовленным из кремния. Обычно прямое падение напряжения 0.7 вольт будет
наблюдается с кремниевыми диодами, и прямое падение напряжения 0,3 вольт будет
замечено с германиевыми диодами.
Диоды в основном используются в качестве переключающих устройств. В то время как стабилитрон используются в качестве опорного напряжения.
Техническое примечание: Конечно, стабилитрон будет показан на схеме с символом стабилитрона. Однако двух- или трехконтактный прецизионный источник опорного напряжения также может быть изображен с тем же символом стабилитрона и, следовательно, вовсе не может быть стабилитроном.В качестве примера обратитесь к определению опорного напряжения, а также к рисунку, показанному для символа, и рисунку, который изображает реальную схему [вообще не физический диод].
Примечание производителя: Хотя это не имеет значения с осевыми выводами, некоторые корпуса диодов могут поставляться с двумя разными полярностями. То есть, у диода болтового типа [DO-4 Package] анод может быть соединен со стороной болта устройства с одним номером детали, но катод соединен с частью болта, используя немного другой номер детали.Незначительное изменение номера детали может быть таким же небольшим, как добавление буквы «R» для обозначения обратного соединения.
Стабилитроны
- Изучив этот раздел, вы сможете:
- • Опишите типичную конструкцию стабилитрона.
- • Опишите эффект Зенера.
- • Опишите эффект лавины в стабилитронах.
- • Опишите типичные применения стабилитронов.
- • Регулировка напряжения шунта.
- • Последовательное регулирование напряжения.
- • Рассчитайте соответствующие значения для токоограничивающих резисторов для стабилитронов.
Рисунок 2.4.1. Конструкция стабилитрона
Конструкция стабилитрона
Стабилитронпредставляет собой модифицированную форму кремниевого диода PN, широко используемого для регулирования напряжения. Используемый кремний P-типа и N-типа имеет более сильное легирование, чем стандартный PN-диод.Как показано на рис. 2.4.1, это приводит к относительно тонкому слою перехода и, следовательно, к обратному напряжению пробоя, которое может быть намного ниже, чем в обычном диоде. Фактическое напряжение пробоя контролируется во время производства путем регулирования количества используемого легирования. Таким образом, можно выбрать напряжения пробоя, которые будут иметь точные заданные значения в диапазоне от 3 до 300 В. Стабилитроны также могут выдерживать более высокий обратный ток, чем сопоставимые диоды PN, и доступны с различными номинальными мощностями, обычно от 500 мВт до 50 Вт.
Когда стабилитроны смещены в прямом направлении, при анодном напряжении выше, чем на катоде, они ведут себя так же, как обычный кремниевый диод. Когда они смещены в обратном направлении, они демонстрируют очень высокое сопротивление и, следовательно, низкое значение обратного тока утечки. Однако, когда обратное смещение достигает значения обратного напряжения пробоя диода (напряжения стабилитрона), происходит быстрое падение сопротивления и увеличение тока. Чтобы предотвратить увеличение этого тока до значения, которое может превысить номинальную мощность диода и разрушить его, стабилитрон использует резистор, подключенный последовательно с диодом, чтобы ограничить обратный ток до безопасного значения.
Рисунок 2.4.2. Альтернативные символы стабилитрона
Работа диода в этом состоянии означает, что из-за очень крутого наклона обратной характеристики диода любое небольшое изменение напряжения на диоде вызовет большое изменение тока через диод. Этот эффект очень полезен в схемах регуляторов напряжения, как описано в наших модулях источников питания 2.1 (шунтирующие регуляторы напряжения) и 2.2 (последовательные регуляторы напряжения). Стабилитроны также полезны для обеспечения точного опорного напряжения для таких целей, как фиксация формы сигнала.Такое быстрое увеличение обратного тока при работе стабилитрона происходит из-за одного или обоих из двух эффектов:
Рисунок 2.4.3. Зенеровские и лавинные эффекты
1. Эффект Зенера
Из-за сильно легированных материалов P и N по обе стороны от перехода, которые, следовательно, являются хорошими проводниками, и очень тонкого обедненного слоя, напряженность электрического поля через обедненный слой очень высока, и становится относительно легко даже при низкие напряжения, чтобы дырки и электроны пересекали обедненный слой и объединялись, чтобы создать обратный ток.Этот эффект чаще всего возникает в стабилитронах с низким обратным напряжением пробоя, обычно от 5 до 6 В или меньше, и приводит к постепенному, а не к внезапному увеличению обратного тока.
2. Эффект лавины
В стабилитронах с более широкими обедненными слоями и, следовательно, с более высокими напряжениями пробоя, увеличение тока при напряжении пробоя происходит гораздо более внезапно, что приводит к резкому снижению обратного сопротивления диода и почти вертикальной области к обратному току диода. характерная черта.Этот эффект наблюдается в основном в диодах с более высоким напряжением обратного пробоя (выше примерно 5 В) и менее легированными областями P и N. Ниже напряжения обратного пробоя, хотя протекает только небольшой обратный ток утечки, некоторый ток все же течет, и поэтому электроны и дырки попадают в обедненный слой. Когда обратное напряжение приближается к обратному напряжению пробоя, электроны и дырки, попадающие в обедненный слой, попадают под действие сильного электрического поля и быстро ускоряются.В этом ускоренном состоянии они начинают сталкиваться с другими атомами и выбивать электроны из их атомных связей в процессе, называемом «ударной ионизацией», таким образом создавая больше пар электрон / дырка, которые также значительно ускоряются электрическим полем. Эти вторичные носители тока, в свою очередь, ионизируют другие атомы, создавая очень быстрое увеличение обратного тока через диод. Этот процесс называется «Лавина»
.Практические стабилитроны
Практические стабилитроны могут использовать либо стабилитрон, либо лавинный эффект, а в некоторых диодах оба эффекта также могут возникать одновременно, но принято называть все эти диоды стабилитронами.Как стабилитрон, так и лавинный эффект также в некоторой степени зависят от температуры перехода диода. Однако в то время как ток в чисто стабилитроне имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть ток уменьшается с повышением температуры, противоположный эффект происходит в диоде, использующем лавинный эффект. Следовательно, можно изготавливать стабилитроны, которые используют оба эффекта, и поэтому эти температурные эффекты имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, производя диоды с очень минимальным изменением тока из-за температуры.
Стабилитронышироко используются в цепях питания как для регулирования напряжения, так и для защиты от перенапряжения, их использование более подробно обсуждается в нашем Модуле источников питания 2.1.
Начало страницы
Что такое стабилитрон? Принцип работы и пример использования
Мы часто используем стабилитрон во многих электронных схемах. Например, блоки питания, датчики напряжения и т. Д.
Очень полезное устройство в электронике.Но… Достаточно ли вы понимаете?
Сегодня мы познакомимся с принципом работы стабилитронов и примерами приложений.
Позвольте мне объяснить, почему мы должны их изучать.
Что такое стабилитрон
Стабилитрон — двухконтактный прибор. Один тип полупроводника. Он имеет свойства, отличные от обычного диода.
Посмотрите на изображение ниже, на котором показан символ стабилитрона (справа) в электронной схеме. А форма настоящего выглядит как обычный диод (слева).
Есть много размеров от, в зависимости от мощности. Большой размер также больше ватт мощности. Картинка составляет всего полватта (1 Вт).
Кредитное фото Стабилитрон от TeOhk
Основы работы стабилитрона
Когда я был новичком. Я давно понял, как это работает. Ты лучше чем я. Я так рад видеть, что вы быстрее освоите стабилитрон.
Смотрите много изображений, может вам помочь.
Посмотрите на блок-схему ниже.
Сравнение смещения между диодом и стабилитрономИ диод, и стабилитрон имеют разные функции и базовое смещение.
- Слева: для работы выпрямительного диода требуется прямое смещение.
- Справа: для работы стабилитрона требуется смещение вознаграждения.
Что еще?
Внутренний виртуальный канал
Посмотрите на внутренний виртуальный канал ниже.
Стабилитрон работает с использованием напряжения пробоя или напряжения, называемого стабилитроном. Когда работает при обратном смещении.
Обучение: взаимосвязь между током и напряжением
Во время этого пробоя падение напряжения на стабилитроне будет постоянным.Исходя из этого принципа, мы можем использовать стабилитрон для поддержания постоянного напряжения.
Затем см. График свойств стабилитрона
Стабилитрон имеет тот же график свойств, что и обычный диод. Но другое при напряжении пробоя. В диоде напряжение пробоя имеет высокое значение.
Например, диод 1N4001 имеет напряжение пробоя 50 В и т. Д. Но стабилитрон имеет этот низкий уровень напряжения, в зависимости от свойств стабилитрона.
С учетом обратного смещения на графике.В нижнем диапазоне уровня напряжения пробоя. Через него будет протекать небольшое количество напряжения и тока.
А, из-за тока утечки в стабилитроне. Но этого тока очень мало. Так что на работу стабилитрона это никак не влияет.
Вы поняли основную идею?
Давайте посмотрим на примеры принципиальных схем, в которых мы используем эту идею. Мы используем его как датчик напряжения, это очень просто, но полезно.
С чем можно сравнить стабилитрон?
Впервые не понял, как работает.Но когда я увидел изображение ниже. Я прекрасно понимаю. Ты такой же, как я?
Представьте себе стабилитрон, который выглядит так, как будто банка пробита. Посмотрите на блок-схему ниже.
Стабилитрон, который выглядит как пробитая банкаТот, кто знал, сказал, картинку, объясняющую сложные вещи, легче понять, чем текст. Это правда?
Разрешите вам объяснить.
- Смесители сравнивают с блоком питания.
- Вода подобна электричеству.
- Уровень воды в банке сопоставим с напряжением стабилитрона.Который будет на том же уровне, что и отверстие, просверленное на стороне банки.
Вот пошаговый процесс.
- Когда открываем кран. Вода потечет из-под крана в банку. Которая проткнула край банки.
- Когда уровень воды достигнет просверленного отверстия, вода вытечет наружу.
- Уровень воды постоянный, не может быть выше уровня отверстия. Так что это то же самое, что и стабилитрон.
При подаче тока через R1 на стабилитрон через K, катод и вывод A, анод заземлен.
Допустим, это стабилитрон № 1N5225 или BZX55C3V0 (3 В) 0,5 Вт. Напряжение на стабилитроне равно 3 В. (См. Таблицу 1).
- BZX55C2V0 (2 В)
- BZX55C2V2 (2,2 В)
- BZX55C2V4 (2,4 В)
- BZX55C2V7 (2,7 В)
- BZX55C3V0 (2,7 В)
- BZX55C3V0 (3V3)
- BZX55C3V0 (3V3) BZX55C3V9 (3,9 В)
- BZX55C4V3 (4,3 В)
- BZX55C4V7 (4,7 В)
- BZX55C5V1 (5,1 В)
- BZX55C5V6 (5.6 В)
- BZX55C6V2 (6,2 В)
- BZX55C6V8 (6,8 В)
- BZX55C7V5 (7,5 В)
- BZX55C8V2 (8,2 В)
- BZX55C9V3 (9,1 В)
- BZX55C9V1 (9,15 В)
- BZX55C12 (12 В)
- BZX55C13 (13 В)
- BZX55C15 (15 В)
- BZX55C16 (16 В)
- BZX55C18 (18 В)
- BZX55C20 (20V3)
- BZX55C20 (20V3) 9024X3
- BZX55C20 (20V3) (27V)
- BZX55C30 (30V)
- BZX55C33 (33V)
- BZX55C36 (36V)
- BZX55C39 (39V)
- BZX55C43 (43V)
- BZX55C43 (43V) напряжение выше, чем напряжение на стабилитроне.
Базовый стабилитрон прямого смещения и обратного смещения
Стабилитрон всегда поддерживает падение напряжения на нем на уровне 3 В. Оставшееся напряжение упадет на резисторе.
Не только это, см. Следующие электрические схемы.
См. Пример базового стабилитрона между прямым смещением (A) и обратным смещением (B).
- Посмотрите на схему A.
Когда мы вводим напряжение прямого смещения. (На анодном штыре больше напряжения, чем на катоде).Положительный ток поступает на анод стабилитрона (ZD1) через резистор (R1).Стабилитрон работает как обычный диод. Это позволит току течь через него. И есть падение напряжения около 0,6 В. Остальное напряжение подается на резистор.
Когда напряжение стабилитрона складывается с резистором, мы получаем напряжение, равное напряжению источника питания.
- Посмотрите на схему B.
Напротив, когда мы вводим обратное смещение (катодный вывод имеет большее напряжение, чем анодный вывод) на стабилитрон.На этот раз стабилитрон будет иметь другие функции, чем обычные диоды.
Общие диоды не пропускают через себя токи.
Но в этом стабилитрон пропускает через себя ток. Только когда напряжение на обратном смещении больше, чем напряжение на стабилитроне.
В этом все работает. Потому что напряжение питания 6 В. А напряжение стабилитрона 3В. И напряжение на стабилитроне постоянно. Это уровень напряжения пробоя, как указано выше.
Мы можем изменить этот уровень напряжения (Vz). Изменив количество стабилитронов, указанное производителем, мы получим много цифр и много размеров, как указано выше.
Что еще? Мы изучим их на многих примерах схем ниже.
Как использовать стабилитрон
Обычно стабилитрон используется в качестве цепи стабилизатора. Есть много следующих форм.
Простой регулятор тока и постоянного напряжения
Посмотрите на базовую схему ниже.
Это схема регулятора низкого тока. Что определяется резистором R1. А выходное напряжение имеет постоянное значение, равное напряжению стабилитрона при любых нагрузках.Соответствующее сопротивление R1 можно рассчитать по формуле:
R1 = (Vin — Vz) / (IL + Iz)
На практике. Ток-Из, пока нагрузка подключена. Обычно мы устанавливаем его на 5 мА. Итак, мы получаем новую формулу.
R1 = (Vin -Vz) / (IL + 5mA)
Итак, выбор сопротивления зависит только от тока, протекающего через нагрузку.Но при желании рассчитать для использования в реальной работе.
Мы должны компенсировать ток IZ. Пока тоже нет нагрузки.
Потому что, пока нет продолжения нагрузки, ток будет течь через все стабилитроны. Это должно позволить выдерживать мощность стабилитрона даже без нагрузки.
Хотите увидеть реальные расчеты, чтобы найти R1?
Читайте также: Стабилитрон 5 В, низкий ток
Помните:Выбор стабилитрона.Нам нужно посмотреть на мощность, которую может выдержать стабилитрон.
Что рассчитывается следующим образом:
Мощность, потерянная в стабилитроне (P), равна напряжению стабилитрона (Vz), умноженному на ток, проходящий через стабилитрон (Iz).P = Vz x Iz
Примечание: Iz получается из напряжения на резисторе, деленного на сопротивление этого резистора (R).
У вас есть идея?
Basic Стабилитрон с большим током и транзисторный стабилизатор
Посмотрите на схему ниже.Он похож на предыдущую схему. Но он может обеспечить более высокий ток. Потому что транзистор помогает увеличить ток.
Подключаем последовательно перед выводом. Затем используйте напряжение на стабилитроне в качестве напряжения смещения для транзистора. Выходное напряжение этой схемы меньше стабилитрона около 0,6 В.
Потому что напряжение стабилитрона между базой и эмиттером транзистора будет падать примерно на 0,6 вольт.
Максимальный ток, который может подавать схема, зависит от мощности транзистора.
Если транзистор сильно выдерживает ток. Он может подавать много токов. А с другой стороны, если мало сопротивления. он будет обеспечивать более низкий ток.
Списки деталей
- Q1: 2N3053, 0,7 А, 40 В NPN транзистор
- ZD1: 12 В, 0,5 Вт стабилитрон
- C1: 10 мкФ, 16 В, электролитический конденсатор
- R1: 1,2 кОм 0,25 Вт, 5% резистор
- R2: 0,25 Вт 5% Резистор
Также проверьте эти связанные схемы:
Вы наблюдаете? Выход 11.Только 4 В, но нам нужно 12 В. Как дела?
Тогда решение проблемы — сделать выходное напряжение равным напряжению на стабилитроне.
Посмотрите на электрическую схему. Добавьте диод для смещения напряжения транзистора B-E.
Добавить диод для смещения напряжения транзистора B-EПутем объединения выпрямительного диода с диодом Зенера. Из-за напряжения на диоде он просто смещает напряжение на контакте B-E транзистора.
Таким образом, выходное напряжение равно напряжению стабилитрона.
Сделать стабилизатор 3 В постоянного тока на стабилитроне и транзисторе
Это проще? Если использовать подходящий стабилитрон.
Посмотрите на настоящую схему.
Мы используем стабилитрон № 1N5227 или BZX55C3V6. Он имеет напряжение на стабилитроне 3,6 В.
Когда ток течет через базу к эмиттеру. Напряжение на базе и эмиттере будет около 0,6 В.
Поэтому нужно зарезервировать еще 0,6В. Выходное напряжение составляет примерно 3 В
Для других устройств принцип питания постоянного тока такой же.
Когда трансформатор понижает напряжение до 9 В, он передает на диоды выпрямителя D1 и D2 (двухполупериодный выпрямитель) напряжение постоянного тока.
Тогда C1 сделает постоянный ток более плавным. Он передает резистор R1 на катод стабилитрона.
Далее, C2 — конденсатор фильтра для поддержания стабильного напряжения стабилитрона. А C3 также является фильтрующим конденсатором для уменьшения пульсации.
Эта схема может выдавать выход 3 В при макс. 800 мА.
См. Список деталей ниже
- Q1: 2SC1061, 4A 40V NPN транзистор
- ZD1: 3.Стабилитрон 6 В 0,5 Вт, 1N5227 или BZX55C3V6
- D1, D2: 1N4001, 1A Диод 50 В
- R1: 5 кОм 0,25 Вт 5% резистор
- C1, C3: 1000 мкФ Электролитические конденсаторы 16 В
- CV2:
- CV2
- T1: первичный преобразователь 117/230 В переменного тока на 9–0–9 В, вторичный трансформатор 1 А
Что еще?
Компаратор напряжения, стабилитрон, стабилизатор операционного усилителя
Какая схема лучше?
В дополнение к этому методу у нас также есть способ сравнить выходное напряжение с напряжением стабилитрона.Используя операционный усилитель в качестве компаратора. Как показано на рисунке ниже.
Компаратор напряжения Схема стабилитрона операционного усилителя на стабилитронеКогда на вход подается питание, на стабилитроне 12 В появляется напряжение. Следовательно, на выводе 3 операционного усилителя (CA3140) также есть напряжение 12 В.
Когда на вход подается питание, на стабилитроне 12 В присутствует напряжение. Следовательно, на выводе 3 операционного усилителя также есть напряжение, равное 12 В.
Это вызывает положительное напряжение на выходном контакте 6 операционного усилителя.На предвзятость Q1 работает. Итак, ток протекает через контакты C-E и R3.
Если контакты 2 и 3 выше, то напряжение будет выходить на контакт 6. Для смещения Q1 протекает больше тока. Пока напряжение на выводах 2 и 3 не станет равным.
Мы увидим, что эта схема имеет более высокую стабильность, чем только один транзистор.
Детали, которые вам понадобятся
- IC1: CA3140, 4,5 МГц, операционный усилитель BIMOS с входом MOSFET / биполярным выходом
- Q1: 2N3053, 0,7 А 40 В NPN транзистор
- ZD1: 12 В 0.Стабилитрон 5 Вт
- C1: 10 мкФ 25 В Электролитический конденсатор
Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5% - R1, R3: 1,2 кОм
- R2: 4,7 кОм
Заключение
Мы видим, что стабилитрон используется в различных схемах.
Вот несколько связанных сообщений, которые вы, возможно, захотите прочитать:
Что такое стабилитрон? — Определение и характеристики
Характеристики стабилитрона
Стабилитрон имеет два соединения: катод и анод.Иногда анод имеет форму болта (шпильки), поэтому диод можно легко прикрепить к печатной плате. Мы видим это в стабилитроне ECG 5182A.
Форма стабилитрона Мы собираемся провести только два измерения напряжения с помощью портативного цифрового вольтметра. Эти измерения будут на «ВХОДЕ» и «ВЫХОДЕ». Батарея — это переменная батарея (источник питания постоянного тока).
Тестовая схема на бумаге Если вы посмотрите на схему на бумаге (называемую «схемой») и сравните ее с реальной испытательной схемой, вы сможете идентифицировать разъем «IN», стабилитрон, резистор и Разъем OUT.
Батарея переменной емкости подключится к IN Как выглядит тестовое измерение? Аккумулятор переменного тока подключается к «IN» тестовой цепи. Вольтметр имеет два щупа: черный щуп подключается к заземлению цепи, а красный щуп подключается к «IN» или «OUT».
-0,69 В измерено на OUT На блоке питания постоянного тока есть ручка для регулировки напряжения.Измерьте напряжение на «IN» и запишите его. Например, -4,64В. Переместите щуп вольтметра на «ВЫХОД» цепи, снимите напряжение и запишите его. Мы измеряем -0,69В. Затем отрегулируйте источник питания постоянного тока на другое напряжение и повторите измерения. Вот и все.
Глядя на первый столбец измеренных данных, мы видим, что напряжение «IN» изменялось от -4,64 В до 15,32 В. Второй столбец — это напряжение, измеренное на «OUT».
Стабилитрон ECG 5182A рассчитан на 7.5В 7,5 В ± 5% — это 7,5 ± 0,375 или некоторое число от 7,125 В до 7,875 В. Это стабилитрон, который регулирует напряжение. Для положительных напряжений «IN» меньше 7,54 В, напряжение «OUT» очень похоже на напряжение «IN». Но когда входное напряжение начинает превышать 7,54 В, стабилитрон остается на уровне 7,54 В. Это похоже на то, как Фред пытается снять больше, пока банк регулирует и устанавливает максимальную сумму.
Стабилитрон
Вы видите стрелку в символе стабилитрона? Стрелка в символе стабилитрона определяет направление тока. i обозначает ток через диод. Помните названия двух диодных соединений? Конец диода с буквой Z на его стороне является катодом. Другая сторона диода — анод. v обозначает напряжение на диоде, измеренное от анода до катода.
Теперь мы можем объяснить два других столбца чисел в наших данных. Крайний правый столбец помечен как «НАПРЯЖЕНИЕ». Условно это напряжение v на диоде, определяемое от анода к катоду.
Однако измеренное нами выходное напряжение в столбце 2 — это напряжение на диоде в противоположном смысле; от катода к аноду. Без проблем. Напряжение на диоде, v , просто отрицательное значение измеренного выходного напряжения.
Ток через диод, i , такой же, как ток через резистор. Этот ток равен (» OUT » — » IN ») / R, где R = 1000 Ом. Выполнение математических расчетов дает нам столбец 3.
Теперь мы можем суммировать эти результаты с графиком i vs v .Это называется характеристической кривой .
Стабилитронточки — координаты номеров I и V. очень похож на обычные старые диоды с P-N переходом. Оба диода позволяют току течь от анода к катоду (в направлении стрелки на символе), когда напряжение на переходе составляет не менее 0,7 вольт. Мы называем это областью прямого смещения . Напряжение больше или равно 0.7 В смещает диод в прямом направлении, и, как выключатель, диод включен.
Когда напряжение меньше 0,7 В, диод смещен в обратном направлении, и протекает лишь незначительное количество тока. Мы говорим, что диод выключен. Обычный диод с P-N переходом предназначен для работы в этих двух регионах.
У диодов есть регионы работы Когда напряжение на диоде становится достаточно отрицательным, переход выходит из строя, и токи текут от катода к аноду; в противоположном смысле стрелки в символе.Это область поломки. Диоды с обычным P-N переходом не предназначены для пробоя, они могут самоуничтожиться при таком высоком напряжении.
Не так для стабилитрона . Этот диод предназначен для работы в области пробоя. Кроме того, стабилитрон имеет гораздо более низкое напряжение пробоя (так называемое напряжение стабилитрона ).
Использует
Применения стабилитронов включают блоки эффектов искажения, используемые музыкантами, где стабилитрон «фиксирует» амплитуды сигналов.Это преднамеренное искажение сигнала.
Мы также находим стабилитроны там, где нам нужно более низкое напряжение для питания определенных устройств. Например, 8-битный микроконтроллер CMOS требует напряжения от 2,0 до 5,5 В. Если бы мы хотели запитать это устройство от батареи 9 В, мы могли бы использовать стабилитрон 3,3 В.
Стабилитрон 1N5226, регулирующий напряжение на микроконтроллер PIC12F629 Еще одно применение стабилитронов — объединение их с другими компонентами для формирования опорного напряжения.
- Посмотрите на схему A.
