Диод зенера что это: Диод Зенера | это… Что такое Диод Зенера? — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Диод зенера что это

Стабилитрон

Само название этого прибора “стабилитрон” созвучно слову стабильность или постоянство чего — либо или в чем — либо. В жизни человека очень важна стабильность, стабильность в зарплате, цены в магазине и прочее. В электронике стабильность напряжения питания очень важный, основной параметр, который при настройке или ремонте электронного оборудования проверяют в первую очередь. Напряжение в электрической сети может меняться в зависимости от общей нагрузки, качества электроснабжающих сетей, и еще многих других факторов, но напряжение питания электронных устройств, при этом, должно оставаться неизменным с определенной заданной величиной.

И так, что же такое стабилитрон.

Википедия, тебе даст такое определение:

«Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — это полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки. «

Все правильно, но слишком заумно.

Я попробую сказать проще

Стабилитрон — это такой полупроводниковый прибор, который стабилизирует напряжение.

Считаю, что на первых порах этого определения достаточно, (а как он стабилизирует напряжение, я расскажу ниже)

Принцип работы стабилитрона

Уважаемый читатель на этом рисунке изображен принцип работы стабилитрона.

Представь, что в некую емкость заливают воду, уровень воды в емкости, должен быть строго определенным, для того чтобы емкость не переполнилась в ней сделана переливная труба по которой вода превышающая заданный уровень будет выливаться из емкости.

Теперь от “сантехники” перейдем к электронике.

Обозначение стабилитрона на принципиальной схеме такое – же, как и у диода, отличие “черточка” катода изображается как буква Г.

Обозначение стабилитрона на схеме

Стабилитрон работает только в цепи постоянного тока, и пропускает напряжение в прямом направлении анод – катод так же — как и диод. В отличи от диода у стабилитрона есть одна особенность, если подать ток в обратном направлении катод – анод, ток через стабилитрон течь не будет, но ток в обратном направлении не будет течь только до тех пор, пока напряжение не превысит заданное значение.

Что является заданным значением напряжения для стабилитрона?

Стабилитрон имеет свои параметры – это напряжение стабилизации и ток. Параметр напряжение — указывает при какой величине напряжения стабилитрон будет пропускать ток в обратном направлении, параметром ток – задана сила тока, при которой стабилитрон может работать не повреждаясь.

Стабилитроны изготавливают для стабилизации напряжения различной величины, например, стабилитрон с обозначением V6.8 будет стабилизировать напряжение в пределах 6.8 Вольта.

Таблица рабочих параметров стабилитронов.

В таблице указаны основные параметры – это напряжение стабилизации и ток стабилизации. Есть и другие параметры, но они тебе пока не нужны. Главное понять суть работы стабилитрона и научиться выбирать нужный тебе для твоих схем и для ремонта радиоэлектроники.

Рассмотрим принципиальную схему объясняющую принцип работы стабилитрона.

Возьмем стабилитрон параметром — напряжение стабилизации 12Вольт. Для того чтобы через стабилитрон начал поступать ток в обратном направлении от катода к аноду, входное напряжение должно быть выше напряжения стабилизации стабилитрона (с запасом). Например — если стабилитрон рассчитан на напряжение стабилизации 12Вольт входное напряжение должно быть не меньше 15Вольт. Балластный резистор Rб ограничивает ток который будет проходить через стабилитрон до номинального. Как видишь, при напряжении, превышающем ток стабилизации стабилитрона, оный начинает сбрасывать лишнее напряжение через себя на минус. Иными словами, стабилитрон, выполняет роль переливной трубы, чем больше напор воды или величина электрического тока, тем сильнее открывается стабилитрон и наоборот при уменьшении напряжения, стабилитрон начинает закрываться, уменьшая прохождения тока через себя.

Эти изменения могут происходить как плавно, так и с огромной скоростью в малых интервалах времени, что позволяет добиться высокого коэффициента стабилизации напряжения.

Если напряжение на входе стабилизатора будет меньше 12Вольт, стабилитрон “закроется” и напряжение на выходе стабилизатора будет “плавать” так – же, как и на входе, при этом никакой стабильности напряжения не будет. Вот почему напряжение входное должно быть больше чем необходимое выходное (с запасом). Приведенная схема называется параметрический стабилизатор . Кто хочет полный расклад по расчету параметрического стабилизатора, пусть посетит ГУГЛ, нам начинающим для первого раза вполне достаточно, не будем заморачивать себя формулами.

Теперь перейдем к лабам (лабораторным работам :).

Перед тобой макет параметрического стабилизатора, на входе и выходе макета имеются вольтметры. Сейчас вольтметр на ВХОДЕ стабилизатора показывает 6 вольт на ВЫХОДЕ стабилизатора практически такое же напряжение. Так как я уже говорил, стабилитрон макета имеет напряжение стабилизации 8и2 вольта, напряжение в 6 Вольт на ВХОДЕ стабилизатора, не превышает напряжение стабилизации стабилитрона, поэтому стабилитрон закрыт.

Теперь я повышаю напряжение на входе стабилизатора до 15 Вольт, напряжение на входе стабилизатора превысило напряжение стабилизации стабилитроне и на выходе стабилизатора достигло заданного напряжения стабилизации 8. 2 Вольта таким оно и остается, практически неизменным, даже при резких бросках напряжения, стабилитрон отрабатывает мгновенно, поддерживая стабильность напряжения. Повторяюсь еще раз – “Для того чтобы параметрический стабилизатор работал правильно на входе всегда должно быть напряжение, превышающее напряжение стабилизации стабилитрона т. е. с запасом примерно 15-25%”

Так как ток стабилизации такого параметрического стабилизатора слишком мал, параметрический стабилизатор обычно применяют в блоках питания как стабилизирующий элемент схемы, где кроме самого стабилизатора присутствуют элементы регулировки напряжения, мощные транзисторы.

Пример — схема регулируемого стабилизатора (блока питания).

В современной электронике, параметрические стабилизаторы применяют все реже, в основном используя специальные микросхемы, которые представляют из себя довольно мощные стабилизаторы с очень хорошим коэффициентом стабилизации, они компактны и легко применимы.

Но о них мы поговорим в следующий раз. Тем не менее, параметрические стабилизаторы можно встретить во многих различных электронных схемах, поэтому знать их и понимать элементарно принцип работы нужно.

Как проверить стабилитрон

Для проверки стабилитрона, нужно знать как пользоваться мультиметром и воспользоваться методикой проверки полупроводникового диода, если есть возможность можно собрать схему параметрического стабилизатора и проверить стабилитрон в работе, как описано в этой статье. Если у тебя имеется стабилитрон и ты не знаешь его параметры (стерлась надпись на корпусе стаба), собрав схемку параметрического стабилизатора можно определить на какое напряжение стабилизации работает этот неопознанный стаб.

Источник: slojno.net

Стабилитрон (диод Зенера)

В данной статье мы подробно поговорим про диод Зенера или стабилитрон. Рассмотрим принцип работы и его характеристики, диодный стабилитрон, напряжение стабилитрона, и схему последовательно соединенных стабилитронов.

Принцип работы

Полупроводниковый диод блокирует ток в обратном направлении, но будет страдать от преждевременного пробоя или повреждения, если обратное напряжение, приложенное к нему, станет слишком высоким.

Тем не менее, стабилитрон или «пробойный диод», как их иногда называют, в основном совпадают со стандартным PN-переходным диодом, но они специально разработаны для того, чтобы иметь низкое и заданное обратное напряжение пробоя, которое использует любое подаваемое обратное напряжение к этому.

Стабилитрон ведет себя так же, как обычный общего назначения диод, состоящий из кремния PN — перехода, и, когда смещены в прямом направлении, то есть анод положительный по отношению к его катоду, он ведет себя так же , как обычный диод сигнал, проводящий номинальный ток.

Однако, в отличие от обычного диода, который блокирует любой поток тока через себя при обратном смещении, то есть катод становится более положительным, чем анод, как только обратное напряжение достигает заранее определенного значения, стабилитрон начинает проводить в обратное направление.

Это связано с тем, что когда обратное напряжение, подаваемое на стабилитрон, превышает номинальное напряжение устройства, в полупроводниковом обедненном слое происходит процесс, называемый лавинным пробоем, и через диод начинает течь ток, чтобы ограничить это увеличение напряжения.

Ток, текущий в настоящее время через стабилитрон, резко возрастает до максимального значения схемы (которое обычно ограничивается последовательным резистором), и после достижения этого ток обратного насыщения остается довольно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка напряжения, в которой напряжение на стабилитроне становится стабильным, называется «напряжением стабилитрона» ( Vz ), а для стабилитронов это напряжение может составлять от менее одного вольт до нескольких сотен вольт.

Точка, в которой напряжение стабилитрона запускает ток, протекающий через диод, может очень точно контролироваться (с допустимым отклонением менее 1%) на стадии легирования полупроводниковой конструкции диодов, давая диоду определенное напряжение пробоя стабилитрона Vz например, 4,3 В или 7,5 В. Это напряжение пробоя стабилитрона на кривой IV представляет собой почти вертикальную прямую линию.

Характеристики стабилитрона I-V

Стабилитрон используется в его «обратном смещении» или обратном режиме пробоя, т.е. анод диода подключается к отрицательному питанию. Из приведенной выше кривой характеристик I-V видно, что стабилитрон имеет область обратного смещения почти постоянного отрицательного напряжения независимо от величины тока, протекающего через диод, и остается почти постоянной даже при больших изменениях тока, пока ток стабилитронов остается между током пробоя I _{Z (мин)} и максимальным номинальным током I _{Z (макс.)} .

Эта способность к самоконтролю может быть в значительной степени использована для регулирования или стабилизации источника напряжения от изменений напряжения или нагрузки. Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя практически постоянное, оказывается важной характеристикой стабилитрона, так как его можно использовать в простейших типах устройств с регулятором напряжения.

Функция регулятора состоит в том, чтобы обеспечивать постоянное выходное напряжение для нагрузки, подключенной параллельно с ним, несмотря на пульсацию в напряжении питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон продолжит регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не будет падать ниже минимального значения I _{Z (min)} в области обратного пробоя.

Диодный стабилитрон

Стабилитроны могут использоваться для получения стабилизированного выходного напряжения с низкой пульсацией в условиях переменного тока нагрузки. Пропуская небольшой ток через диод от источника напряжения через подходящий резистор ограничения тока R _S, стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения V _out .

Мы помним из предыдущих уроков, что выходное напряжение постоянного тока от полу- или двухполупериодных выпрямителей содержит пульсации, наложенные на напряжение постоянного тока, и что при изменении значения нагрузки изменяется и среднее выходное напряжение. Подключив простую схему стабилитрона, как показано ниже, к выходу выпрямителя, можно получить более стабильное выходное напряжение.

Резистор R _S соединен последовательно с стабилитроном для ограничения тока, протекающего через диод с источником напряжения, при этом V _S подключается через комбинацию. Стабилизированное выходное напряжение V _out берется через стабилитрон. Стабилитрон соединен с его катодной клеммой, подключенной к положительной шине источника постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в своем состоянии пробоя. Резистор R _S выбран таким образом, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.

При отсутствии нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет равен нулю I _L= 0 , и весь ток цепи проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, рассеивает свою максимальную мощность. Также небольшое значение последовательного резистора R_S приведет к большему току диода, когда сопротивление нагрузки R _L подключено, и будет большим, так как это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода, поэтому следует соблюдать осторожность при выборе подходящего значения серии сопротивление, чтобы максимальная номинальная мощность стабилитрона не превышалась в условиях отсутствия нагрузки или высокого импеданса.

Нагрузка подключается параллельно с стабилитроном, поэтому напряжение на R _L всегда совпадает с напряжением на стабилитроне V _R= V _Z. Существует минимальный ток стабилитрона, для которого эффективна стабилизация напряжения, и ток стабилитрона должен всегда оставаться выше этого значения, работающего под нагрузкой в пределах его области пробоя. Верхний предел тока, конечно, зависит от номинальной мощности устройства. Напряжение питания V _S должно быть больше, чем V _Z .

Одна небольшая проблема с цепями стабилизатора стабилитрона состоит в том, что диод может иногда генерировать электрический шум в верхней части источника постоянного тока, когда он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не является проблемой для большинства устройств, но может потребоваться добавление развязывающего конденсатора большого значения на выходе стабилитрона, чтобы обеспечить дополнительное сглаживание.

Подведем небольшой итог. Стабилитрон всегда работает в обратном смещенном состоянии. Схема регулятора напряжения может быть разработана с использованием стабилитрона для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке, несмотря на изменения входного напряжения или изменения тока нагрузки. Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора R _S, соединенного последовательно с входным напряжением V _S, с стабилитроном, подключенным параллельно с нагрузкой R _L в этом состоянии с обратным смещением. Стабилизированное выходное напряжение всегда выбирается равным напряжению пробоя V _Z диода.

Напряжение стабилитрона

Помимо создания единого стабилизированного выходного напряжения, стабилитроны могут также быть соединены друг с другом последовательно, наряду с обычными диодами сигнала кремния для получения множества различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.

Стабилитроны, соединенные последовательно

Значения отдельных стабилитронов могут быть выбраны в соответствии с применением, в то время как кремниевый диод всегда будет падать примерно на 0,6 — 0,7 вольт в режиме прямого смещения. Напряжение питания V _{> IN} следует, конечно, выше , чем наибольший выход опорного напряжения , а в нашем примере выше, это 19v.

Типичный стабилитрон для общих электронных схем — 500 мВт серии BZX55 или более крупный 1,3 Вт серии BZX85, в которой напряжение стабилитрона задается, например, как C7V5 для диода 7,5 В, что дает эталонный номер диода BZX55C7V5 .

Стабилитроны серии 500 МВт доступны в диапазоне от 2,4 до 100 Вольт и обычно имеют ту же последовательность значений, что и для серии резисторов 5% (E24), а индивидуальные номинальные напряжения для этих небольших, но очень полезных диодов приведены в таблица ниже.

Стандартные напряжения стабилитрона

Мощность стабилитрона BZX55 500 мВт

2.4V	2.7V	3.0V	3.3V	3.6V	3.9V	4.3V	4.7V
5.1V	5.6V	6.2V	6,8 В	7.5V	8.2V	9.1V	10V
11V	12V	13V	15V	16V	18V	20V	22V
24V	27В	30V	33V	36V	39V	43V	47V

Мощность стабилитрона BZX85 1,3 Вт

3.3V	3.6V	3. 9V	4.3V	4.7V	5.1V	5,6	6.2V
6,8 В	7.5V	8.2V	9.1V	10V	11V	12V	13V
15V	16V	18V	20V	22V	24V	27В	30V
33V	36V	39V	43V	47V	51V	56V	62V

Схемы стабилитрона

До сих пор мы рассматривали, как стабилитрон можно использовать для регулирования источника постоянного тока, но что если бы входной сигнал был не постоянный ток, а переменный сигнал переменного тока, как бы стабилитрон реагировал на постоянно меняющийся сигнал?

Цепи диодного ограничения и зажима — это схемы, которые используются для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоиды), создавая выходной сигнал различной формы в зависимости от схемы расположения. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, поскольку они ограничивают или отсекают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Поскольку схемы ограничителя Зенера ограничивают или обрезают часть формы волны через них, они в основном используются для защиты схемы или в схемах формирования формы волны.

Например, если бы мы хотели обрезать выходной сигнал при + 7,5 В, мы бы использовали стабилитрон 7,5 В. Если выходной сигнал пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «обрезает» избыточное напряжение на входе, создавая сигнал с плоским верхом, сохраняя при этом выходную постоянную на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что в состоянии прямого смещения стабилитрон все еще является диодом, и когда выходной сигнал переменного тока становится отрицательным ниже -0,7 В, стабилитрон включается, как и любой нормальный кремниевый диод, и обрезает выход при -0,7 В, как показано ниже.

Прямоугольная волна

Подключенные друг к другу стабилитроны могут быть использованы в качестве регулятора переменного тока, производящего то, что в шутку называют «генератор прямоугольной волны бедняка». Используя эту схему, мы можем обрезать осциллограмму между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В.

Так, например, если бы мы хотели обрезать выходной сигнал между двумя различными минимальными и максимальными значениями, скажем, + 8 В и -6 В, мы просто использовали бы два стабилитрона с разными номиналами. Обратите внимание, что выход фактически обрезает сигнал переменного тока между + 8,7 В и -6,7 В из-за добавления напряжения прямого диода смещения.

Другими словами, пиковое напряжение составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, поскольку прямое падение напряжения смещения на диоде добавляет еще 0,7 вольт в каждом направлении.

Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронной схемы от перенапряжения. Два стабилитрона, как правило, размещаются на входных клеммах источника питания, и во время нормальной работы один из стабилитронов имеет значение «ВЫКЛ», и эти диоды практически не влияют. Однако, если форма сигнала входного напряжения превышает его предел, тогда стабилитрон включается и включает вход для защиты схемы.

В следующем уроке о диодах мы рассмотрим использование смещенного прямого PN-перехода диода для получения света. Из предыдущих уроков мы знаем, что когда носители заряда движутся через соединение, электроны объединяются с дырками, и энергия теряется в виде тепла, но также часть этой энергии рассеивается в виде фотонов, но мы не можем их видеть.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Источник: meanders.ru

Как работает стабилитрон

Диод Зенера или стабилитрон (полупроводниковый стабилитрон) представляет собой особый диод, функционирующий в режиме устойчивого пробоя в условиях обратного смещения p-n перехода. До момента наступления этого пробоя, ток через стабилитрон протекает лишь очень малый, ток утечки, в силу высокого сопротивления запертого стабилитрона.

Но когда наступает пробой, ток мгновенно вырастает, поскольку дифференциальное сопротивление стабилитрона составляет в этот момент от долей до сотен Ом. Таким образом, напряжение на стабилитроне весьма точно поддерживается в определенном диапазоне обратных токов, относительно широком.

Стабилитрон называют диодом Зенера (от англ. Zener diode) в честь ученого, впервые открывшего явление туннельного пробоя, американского физика Кларенса Мэлвина Зенера (1905 — 1993).

Открытый Зенером электрический пробой p-n перехода, связанный с туннельным эффектом, явлением просачивания электронов сквозь тонкий потенциальный барьер, называется теперь эффектом Зенера, который и служит сегодня в полупроводниковых стабилитронах.

Физическая картина эффекта заключается в следующем. При обратном смещении p-n перехода энергетические зоны перекрываются, и электроны могут переходить из валентной зоны p-области в зону проводимости n-области, благодаря электрическому полю, это повышает количество свободных носителей заряда, и обратный ток резко возрастает.

Таким образом, главным назначением стабилитрона является стабилизация напряжения. Промышленностью выпускаются полупроводниковые стабилитроны с напряжениями стабилизации от 1,8 В до 400 В, большой, средней и малой мощности, которые отличаются максимально допустимым обратным током.

На этой базе изготавливают простые стабилизаторы напряжения. На схемах стабилитроны обозначаются символом похожим на символ диода, с тем лишь отличием, что катод стабилитронов изображается в форме буквы «Г».

Стабилитроны скрытой интегральной структуры, с напряжением стабилизации около 7 В — это самые точные и стабильные твердотельные источники опорного напряжения: лучшие их экземпляры характеристически близки к нормальному гальваническому элементу Вестона (эталонный ртутно-кадмиевый гальванический элемент).

К стабилитронам особого типа относятся высоковольтные лавинные диоды («TVS-диоды» и «супрессоры»), которые широко применяются в цепях защиты от перенапряжений всевозможной аппаратуры.

Как видим, стабилитрон, в отличие от обычного диода, работает на обратной ветви ВАХ. В обычном диоде, если к нему приложить обратное напряжение, может возникнуть пробой по одному из трех путей (или по всем сразу): туннельный пробой, пробой лавинный и пробой вследствие теплового разогрева токами утечки.

Тепловой пробой кремниевым стабилитронам не важен, ибо они проектируются так, чтобы или туннельный, или лавинный пробой, либо оба типа пробоя одновременно наступали задолго до тенденции к тепловому пробою. Серийные стабилитроны на данный момент изготавливаются преимущественно из кремния.

Пробой при напряжении ниже 5 В — проявление эффекта Зенера, пробой выше 5 В — проявление лавинного пробоя. Промежуточное напряжение пробоя около 5 В, как правило, является результатом сочетания двух этих эффектов. Напряженность электрического поля в момент пробоя стабилитрона составляет около 30 МВ/м.

Пробой стабилитрона происходит в умеренно легированных полупроводниках р-типа и сильно легированных полупроводниках n-типа. При повышении температуры на стыке уменьшается срыв стабилитрона и вклад лавинного пробоя увеличивается.

Стабилитроны имеют следующие типичные характеристики. Vz – напряжение стабилизации. В документации указываются два значения для этого параметра: максимальное и минимальное значение напряжения стабилизации. Iz – минимальный ток стабилизации. Zz – сопротивление стабилитрона. Izk и Zzk– ток и динамическое сопротивление при постоянном токе. Ir и Vr — максимальный ток утечки и напряжение при заданной температуре. Tc — температурный коэффициент. Izrm — максимальный ток стабилизации стабилитрона.

Стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений (опорных напряжений) в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают и в прямом направлении, как обычные диоды, тогда напряжение стабилизации одного стабилитрона будет равно 0,7 — 0,8 вольт.

Максимальная рассеиваемая корпусом стабилитрона мощность, обычно лежит в диапазоне от 0,125 до 1 ватта. Этого, как правило, достаточно для нормальной работы цепей защиты от импульсных помех и для построения маломощных стабилизаторов.

Источник: electricalschool.info

Стабилитрон или диод Зенера

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

Принцип действия стабилитрона

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

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

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

Рис.№2. Стабилитрон с резистором

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

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

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис. №4. Электрические характеристики важные для стабилитрона.

Пояснение главных величин, которые характеризуют стабилитрон:

Стабилизирующее напряжение – U раб, оно соответствует средней точке в месте стабилизации. Напряжение стабилизации – средняя величина между минимальным и предельно-максимальным значением стабилизируемого напряжения.
Минимальный ток стабилизации, для этого значения осуществляется лавинный пробой p-n-перехода обратимого действия, он неизменно соответствует минимальному значению стабилизируемого напряжения.

Максимальный предельно-допустимый ток стабилитрона.
Ток стабилизации или прямой ток, он определяется, как – Iст.ном = Imax – Imin. (он способен выдержать в течение продолжительного отрезка времени p-n-переход без термического разрушения.
Температурный коэффициент – величина, которая служит для определения отношения изменяющейся температуры окружающей среды при токе неизменной величины. Для каждого типа стабилитрона свойствен свой коэффициент температуры.
Дифференциальное сопротивление – величина, которая зависит от приращения стабилизационного напряжения к приращению тока в определенном диапазоне частоты.
Рассеиваемая мощность – величина мощности, обеспечивающей необходимую надежность и рассеиваемую на стабилитроне.

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

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

Распределение по мощности – это мощные и маломощные стабилитроны.

Особенности использования стабилитронов

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

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

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

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: elektronchic.ru

Как работает стабилитрон

Немного теории

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно :-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое “стабильность”. На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный – это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.

Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока, напряжение, частота сигнала и другие его характеристики. Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение. От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.

Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать “играющее” напряжение.

Стабилитрон или диод Зенера

Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон. Иногда его еще называют диодом Зенера. На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:

Вывод с “кепочкой” называется также как и у диода – катод, а другой вывод – анод.

Стабилитроны выглядят также, как и диоды. На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза

Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.

Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона – это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стакан – это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане – это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один – лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники – кувшин обладает “напряжением” больше, чем “напряжение” стакана.

Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:

Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.

Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:

5V1 – это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой

Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и диод! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим мультиметр на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого PN-перехода.

Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности.

Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:

где Uвх – входное напряжение, Uвых.ст. – выходное стабилизированное напряжение

Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения. Здесь все элементарно и просто:

Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.

Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл 😉

Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем Блок питания, а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:

Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:

Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.

Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!

Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт – это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:

Iпр – прямой ток, А

Uпр – прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр – обратное напряжение, В

Uст – номинальное напряжение стабилизации, В

Iст – номинальный ток стабилизации, А

Номинальный – это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.

Imax – максимальный ток стабилитрона, А

Imin – минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Imin – это сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.

Как мы видим, при каком-то напряжении Uобр у нас график начинает падать вниз. В это время в стабилитроне происходит такая интересная штука, как пробой. Короче говоря, он не может больше наращивать на себе напряжение, и в это время начинается возрастать сила тока в стабилитроне. Самое главное – не переборщить силу тока, больше чем Imax , иначе стабилитрону придет кердык. Самым лучшим рабочим режимом стабилитрона считается режим, при котором сила тока через стабилитрон находится где-то в середине между максимальным и минимальным его значением. На графике это и будет рабочей точкой рабочего режима стабилитрона (пометил красным кружком).

Заключение

Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения блока питания. В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:

Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного. Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации ;-).

В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания.

На Али можно взять сразу целый набор стабилитронов, начиная от 3,3 Вольт и до 30 Вольт. Выбирайте на ваш вкус и цвет.

Источник: www.ruselectronic.com

TVS-лампа, стабилитрон, диод Шоттки — Русские Блоги

TVS-лампа, стабилитрон, диод Шоттки

1. Краткое введение

1.1 TVS
TVS (ограничитель переходного напряжения), также известный как диод подавления переходных процессов, представляет собой новый тип широко используемых высокоэффективных устройств защиты цепей, он имеет очень быстрое время отклика (уровень субнаносекунд ) И довольно высокая способность поглощения перенапряжения.

Когда два его конца подвергаются мгновенному удару с высокой энергией, TVS может изменять значение импеданса между двумя концами с высокого до низкого импеданса на очень высокой скорости, чтобы поглотить мгновенный большой ток и ограничить напряжение между двумя своими концами. Заранее установленное значение для защиты следующих компонентов схемы от воздействия кратковременных скачков высокого напряжения.

1.2 Schottky
Диод Шоттки назван в честь своего изобретателя доктора Шоттки. SBD — это аббревиатура от Schottky Barrier Diode (диод с барьером Шоттки, сокращенно SBD). SBD создается не с использованием принципа формирования PN-перехода между полупроводником P-типа и полупроводником N-типа, а с использованием принципа перехода металл-полупроводник, образованного контактом между металлом и полупроводником. Поэтому SBD также называют диодом металл-полупроводник (контактным) или диодом с поверхностным барьером, который является диодом с горячими носителями.

1. 3 Zener
Стабилитрон, английское название Zener diode, также называемый стабилитроном. Используя состояние обратного пробоя pn перехода, ток можно изменять в большом диапазоне, в то время как напряжение в основном не изменяется, и создается диод с эффектом стабилизации напряжения. Этот диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое имеет высокое сопротивление до критического напряжения обратного пробоя.В этой критической точке пробоя обратное сопротивление уменьшается до очень небольшого значения, а ток увеличивается в этой области с низким сопротивлением. напряжение остается постоянным, и диод Зенера делится в зависимости от напряжения пробоя. из-за этой характеристики, диод Зенера в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного напряжения компонента. Стабилитроны можно подключать последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения можно получить, подключив их последовательно.

1.4 Разница между лампой TVS, стабилитроном и диодом Шоттки
Проще говоря, TVS управляет мгновенным большим напряжением схемы защиты пользователя, и схема может разрядить большой ток через TVS для защиты цепи, что эквивалентно предохранителю цепи. Спусковой механизм обратного пробоя.
Стабилитрон всегда работает в состоянии обратного пробоя, когда он работает нормально. Используя характеристики состояния обратного пробоя, напряжение можно стабилизировать при значительных изменениях тока.

Диоды Шоттки в основном используются в качестве диодов свободного хода (обычно используются вместе с устройствами накопления энергии для разряда устройств накопления энергии), диодов выпрямителя и т. д.
2. Основные характеристики

2.1 TVS
В указанных условиях обратного применения, когда он подвергается воздействию импульса мгновенного перенапряжения высокой энергии, его рабочий импеданс может быть немедленно уменьшен до очень низкого значения проводимости, что позволяет пропускать большие токи, И зафиксируйте напряжение до заданного уровня, чтобы эффективно защитить прецизионные компоненты электронной схемы от повреждений.
TVS может выдерживать мгновенную импульсную мощность до киловатт, а время срабатывания фиксатора составляет всего 1 пс (10 ^ -12 с).

Допустимый прямой импульсный ток TVS может достигать 50 ～ 200A при условии T = 25 ℃ и T = 10 мс.
Двунаправленный TVS может мгновенно поглощать большую импульсную мощность как в положительном, так и в отрицательном направлении и ограничивать напряжение до заданного уровня. Двунаправленный TVS подходит для цепей переменного тока, а однонаправленный TVS обычно используется для цепей постоянного тока.
Характеристики VI однонаправленных TVS, прямые характеристики однонаправленных TVS такие же, как у обычных стабилитронов, а точка перегиба обратного пробоя приблизительно «под прямым углом» для жесткого пробоя, что является типичным PN-переходом. Лавинное устройство.
Характеристика VI двусторонней TVS, характеристика VI двусторонней TVS похожа на комбинацию «спина к спине» двух односторонних TVS, которые имеют одинаковые характеристики лавинного разрушения и зажимают в обоих направлениях. Характеристики, симметричное соотношение напряжения пробоя с обеих сторон: 0,9≤V (BR) (положительный) / V (BR) (обратный) ≤1,1, как только напряжение помех, приложенное к обоим концам, превысит напряжение ограничения Vc, оно будет немедленно Подавленный, двусторонний TVS очень удобен для приложений контура переменного тока.

Общие параметры и инструкции по выбору:
Напряжение пробоя V (BR) В области, где устройство выходит из строя, при заданном испытательном токе I (BR) измеренное напряжение на устройстве называется напряжением пробоя. В этой области диод превращается в путь с низким сопротивлением.
Максимальный импульсный импульсный ток в обратном направлении IPP, максимальный импульсный импульсный ток, разрешенный устройством при заданных импульсных условиях во время обратного хода. Произведение IPP и максимального напряжения ограничения Vc (MAX) является максимальным значением переходной импульсной мощности. Примечание: TVS следует выбирать правильно при использовании, чтобы номинальная импульсная мощность PPR в переходных процессах была больше, чем максимальная импульсная мощность в переходных процессах, которая может возникнуть в защищаемом устройстве или линии.
Максимальное обратное рабочее напряжение VRWM (или напряжение смещения) Когда устройство работает в обратном направлении, при указанном IR, напряжение на устройстве называется максимальным обратным рабочим напряжением VRWM.

Обычно VRWM = (0,8 ~ 0,9) В (BR). Примечание: при таком напряжении потребляемая мощность устройства очень мала. При использовании VRWM не должно быть ниже нормального рабочего напряжения защищаемого устройства или цепи.
Максимальное напряжение ограничения Vc (max) Максимальное напряжение на обоих концах устройства под действием импульсного пикового тока Ipp называется максимальным напряжением ограничения. Примечание: при использовании сделайте Vc (max) не выше максимально допустимого безопасного напряжения защищаемого устройства.
Пиковая мощность обратного импульса PPR TVS PPR зависит от максимального тока импульса IPP и максимального напряжения ограничения Vc (max). Кроме того, это также связано с формой импульса, продолжительностью импульса и температурой окружающей среды. .
По полярности его можно разделить на: однополярное и биполярное; по назначению можно разделить на: общее и специальное; по корпусу и внутренней структуре его можно разделить на: осевое Выводные диоды, двойные линейные массивы TVS, SMD и высокомощные модули и т.

Д.

2.2 Schottky
SBD имеет преимущества высокой частоты переключения и пониженного прямого напряжения, но его обратное напряжение пробоя относительно низкое, в основном не выше 60 В, а максимальное составляет всего около 100 В, что ограничивает диапазон его применения. . Диод Шоттки — это диод, основанный на барьере, образованном контактом между металлом и полупроводником, называемый барьерным диодом Шоттки (SBD), с прямым падением напряжения (0,4-0,5 В) и коротким временем обратного восстановления. (10-40 наносекунд), и обратный ток утечки велик, выдерживаемое напряжение низкое, обычно менее 150 В, и в основном используется в случаях низкого напряжения. Его выдерживаемое напряжение часто низкое, но его скорость восстановления быстрая. Он в основном используется в качестве высокочастотных, низковольтных, сильноточных выпрямительных диодов, диодов свободного хода, защитных диодов, а также полезен в качестве выпрямительных диодов и диодов для детекторов малых сигналов в таких схемах, как микроволновая связь. использовать. Это чаще встречается в источниках питания связи, инверторах и т. Д. Поскольку SBD более подвержен тепловому пробою, чем диод с PN-переходом, обратный ток утечки больше, чем у диодов с PN-переходом.

Наиболее примечательной особенностью является то, что время обратного восстановления чрезвычайно короткое (может составлять всего несколько наносекунд), а прямое падение напряжения составляет всего около 0,4 В.
Он в основном используется в качестве высокочастотных, низковольтных, сильноточных выпрямительных диодов, обратных диодов, защитных диодов, а также используется в качестве выпрямительных диодов и диодов для обнаружения слабого сигнала в СВЧ-коммуникациях и других схемах.

2.3 Zener
Прямая характеристика вольт-амперной характеристики стабилитрона аналогична характеристике обычного диода. Когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется ударом В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток изменяется в большом диапазоне, напряжение на диоде в основном стабильно вблизи напряжения пробоя, тем самым реализуя функцию стабилизации напряжения диода.
Стабилитрон в основном используется для стабилизации напряжения. Особенность стабилитрона в том, что после пробоя напряжение на обоих концах практически не меняется.
Таким образом, когда трубка регулятора напряжения подключена к цепи, если напряжение в каждой точке схемы колеблется из-за колебаний напряжения источника питания или по другим причинам, напряжение на нагрузке в основном останется неизменным. .

Основные параметры

Uz — стабильное напряжение
относится к стабильному значению напряжения, генерируемому на обоих концах трубки Зенера при прохождении номинального тока. Это значение немного зависит от рабочего тока и температуры. Из-за различий в производственном процессе величина стабилизации напряжения у стабилитронов одного и того же типа не полностью одинакова. Например, Vzmin стабилитрона 2CW51 составляет 3,0 В, а Vzmax — 3,6 В.
Iz — номинальный ток
относится к значению тока через трубку Зенера, когда она генерирует стабильное напряжение. Когда значение ниже этого значения, хотя трубка регулятора напряжения не способна стабилизировать напряжение, эффект регулирования напряжения будет хуже; когда значение выше этого значения, при условии, что номинальные потери мощности не превышены, это также допускается, и характеристики регулирования напряжения будут лучше, но Потребляйте больше энергии.
Rz — динамическое сопротивление.
относится к отношению изменения напряжения на обоих концах трубки регулятора к изменению тока. Соотношение зависит от рабочего тока. Обычно, чем больше рабочий ток, тем меньше динамическое сопротивление. Например, когда рабочий ток стабилитрона 2CW7C составляет 5 мА, Rz составляет 18 Ом; когда рабочий ток 10 мА, Rz составляет 8 Ом; когда он равен 20 мА, Rz составляет 2 Ом;> 20 мА в основном поддерживает это значение.
Pz — номинальная потребляемая мощность.
определяется допустимым превышением температуры микросхемы, и его значение является произведением стабильного напряжения Vz и максимально допустимого тока Izm. Например, если Vz лампы стабилитрона 2CW51 составляет 3 В, а Izm — 20 мА, то Pz трубки составляет 60 мВт.
α — температурный коэффициент.
Если температура трубки Зенера изменяется, ее стабильное напряжение также немного изменится. Относительное изменение напряжения на трубке, вызванное изменением температуры на 1 ° C, является температурным коэффициентом.
Вообще говоря, значение регулирования напряжения ниже 6 В относится к пробою Зенера, а температурный коэффициент отрицательный; выше 6 В относится к лавинному пробою, а температурный коэффициент положительный. Вот почему регулятор напряжения с напряжением 15 В постепенно увеличивается с температурой, а регулятор напряжения с напряжением 5 В постепенно уменьшается с температурой.
IR — обратный ток утечки
относится к току утечки, создаваемому стабилитроном при заданном обратном напряжении. Например, когда VR = 1 В трубки регулятора напряжения 2CW58, IR = 0,1 мкА; когда VR = 6 В, IR = 10 мкА.

2.4 Обычный кремниевый диод:
Выдерживаемое напряжение обычных кремниевых диодов может быть увеличено, но его скорость восстановления мала и может использоваться только для низкочастотного выпрямления. Если оно высокочастотное, оно не сможет быстро восстановиться. Произошла обратная утечка, что в конечном итоге привело к серьезному нагреву и возгоранию трубы;

2.5 Разница между трубкой TVS и трубкой регулятора напряжения:
TVS (диод подавления переходных процессов) будет включаться и закрываться мгновенно после превышения его выдерживаемого напряжения. Скорость отклика находится на уровне нс. Он в основном используется для подавления мгновенных скачков напряжения и уменьшения воздействия скачков напряжения. Потеря компонентов.
Трубка регулятора напряжения является регулятором напряжения. Если она превышает значение регулирования напряжения, пока мощность не превышает допустимое значение, она будет стабилизироваться в пределах диапазона значений регулирования напряжения.
Двунаправленный пробойный диод, также называемый диодом подавления переходных напряжений (TVS), представляет собой устройство защиты от перенапряжения с характеристиками двунаправленного регулирования напряжения и двунаправленными характеристиками отрицательного сопротивления, аналогичное варистору. . Он используется в различных цепях питания переменного и постоянного тока для подавления мгновенных перенапряжений. Когда импульсное импульсное напряжение появляется в защищенной цепи мгновенно, двунаправленный пробойный диод может быстро выйти из строя стабилитрон, переходя из состояния с высоким сопротивлением в состояние с низким сопротивлением, шунтируя и ограничивая импульсное напряжение, тем самым защищая компоненты в цепи. Повреждено мгновенным скачком импульсного напряжения.

Диод стабилизатора напряжения в основном играет роль стабилизации напряжения в цепи, и его необходимо перевернуть, чтобы вызвать обратный пробой, и напряжение на нагрузке в основном останется неизменным. Трубка TVS представляет собой диод подавления переходных процессов.Его схемное обозначение такое же, как у обычного диода Зенера, а форма не отличается от обычного диода.Когда оба конца трубки TVS подвергаются кратковременному воздействию высокой энергии, она может достигать чрезвычайно высокой скорости (до 1 / (10 ^ 12) секунд), чтобы его импеданс внезапно упал и в то же время поглотил большой ток, зафиксируйте напряжение между его двумя концами до заданного значения, чтобы гарантировать, что следующие компоненты схемы защищены от кратковременного воздействия высокой энергии И поврежден. И TVS, и стабилитроны могут использоваться для стабилизации напряжения, но ток пробоя стабилитрона меньше.Напряжение стабилизации напряжения выше 10 В составляет всего 1 мА, что относительно больше, чем ток пробоя стабилитрона. Точность регулирования напряжения на диоде может быть относительно высокой.
можно визуально понять так: можно понять, что обычная трубка регулятора напряжения представляет собой небольшую пружину, которую можно использовать на небольших точных приборах; трубка TVS представляет собой большую пружину, которую можно использовать на тяжелой технике. Обычная трубка регулятора напряжения предназначена для получения стабильного напряжения в сложной цепи, тогда как трубка TVS ориентирована на защиту цепи, которая имеет вкус предохранителя.

2.6 Разница между диодом Шоттки и стабилитроном
Чтобы понять разницу между диодами Шоттки и стабилитронами, мы должны сначала понять, что такое стабилитрон?
Обычно диоды имеют прямую проводимость и обратную отсечку; если обратное напряжение, приложенное к диоду, превышает емкость диода, диод выйдет из строя. Но есть своего рода диод, прямые характеристики которого такие же, как у обычных диодов, но обратные характеристики более особенные: когда обратное напряжение увеличивается до определенного уровня, хотя трубка находится в состоянии пробоя, через нее проходит больший ток, но она не повреждена, и Воспроизводимость этого явления очень хорошая; пока трубка находится в состоянии пробоя, хотя электричество, протекающее через трубку, сильно изменяется, напряжение на трубке изменяется очень мало, чтобы стабилизировать его. Этот специальный диод называется стабилитроном.

В чем разница между диодом Шоттки и стабилитроном?
Напряжение прямой проводимости диода Шоттки очень низкое, всего 0,4 В, а обратное не будет проводить до напряжения пробоя, которое играет роль переключателя с быстрым откликом. Прямое напряжение стабилитрона составляет около 0,7 В, как и у обычных диодов. В обратном состоянии он отключается до достижения критического напряжения. Когда критическое напряжение достигается, он будет в проводящем состоянии, и напряжение больше не будет увеличиваться. Поэтому он используется в важных компонентах для стабилизации напряжения.

Диоды Шоттки имеют небольшое прямое падение напряжения и быструю скорость выключения и в основном используются для импульсных источников питания для выпрямления. Независимо от прямого использования стабилитрона, он всегда используется в обратном направлении в состоянии пробоя. Необходимо учитывать значение стабилизации напряжения, температурный коэффициент, рассеиваемую мощность и т. Д. Таким образом, диоды Шоттки полностью отличаются от стабилитронов.Диоды Шоттки используются для переключения, характеризуются низким напряжением прямой проводимости и могут работать в высокочастотных коммутационных ситуациях. Диод стабилизатора напряжения играет роль стабилизации напряжения, и большинство приложений подключены параллельно на двух концах источника питания и устройства IC, чтобы предотвратить перенапряжение и играть защитную роль.

2.7 Условные обозначения различных диодов

Стабілітрони (діоди Зенера) в Києві від компанії «ООО «АДС ТИМ»».

Стабілітрон це напівпровідниковий діод, призначений для стабілізації напруги. На відміну від звичайних діодів, стабілітрон має досить низька напруга пробою (при зворотному включенні) і що найголовніше — може підтримувати це напруга на постійному рівні при значній зміні сили зворотного струму. Завдяки цьому ефекту стабілітрони широко застосовуються в джерелах живлення.

за порядкомза зростанням ціниза зниженням ціниза новизною

16243248

+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjgzMDk1Mjg3LCJjYXRlZ29yeUlkIjo0MDAxMDEsImNvbXBhbnlJZCI6MjA0NjQ4LCJzb3VyY2UiOiJwcm9tOmNvbXBhbnlfc2l0ZSIsImlhdCI6MTY2NDg2MzYwOS40NjY1OTExLCJwYWdlSWQiOiJhNDkzMzQzMC05NGMyLTQxZmEtYTZmMC1jMTA0MTc5ZWM3MzgiLCJwb3ciOiJ2MiJ9.4RBmUMTPkw63OGpIC5eaN6BAPGUVAaapmf9Ko4zccvQ» data-advtracking-product-id=»83095287″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjgzMDkzOTgxLCJjYXRlZ29yeUlkIjo0MDAxMDEsImNvbXBhbnlJZCI6MjA0NjQ4LCJzb3VyY2UiOiJwcm9tOmNvbXBhbnlfc2l0ZSIsImlhdCI6MTY2NDg2MzYwOS40NjcwNDksInBhZ2VJZCI6ImJiZDM2OGU2LTE0MjctNDkzMC05NTdmLTE1YmIxNjRjN2YxYiIsInBvdyI6InYyIn0.q02saNioNCDAX-a0v31-i_Wv9UUaAtuC20f8kqtAlxc» data-advtracking-product-id=»83093981″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjgzMDk0NzAyLCJjYXRlZ29yeUlkIjo0MDAxMDEsImNvbXBhbnlJZCI6MjA0NjQ4LCJzb3VyY2UiOiJwcm9tOmNvbXBhbnlfc2l0ZSIsImlhdCI6MTY2NDg2MzYwOS40Njc1NjAzLCJwYWdlSWQiOiIxNzkzOTBhMi1kMmYzLTRlY2MtODk1MC1kMDc2NzM3NTJmNzMiLCJwb3ciOiJ2MiJ9.h9HMJ-aycCDWgmVMlOXhNoCncjefpP49wIYFRXjftRA» data-advtracking-product-id=»83094702″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjgzMDUxNTg2LCJjYXRlZ29yeUlkIjo0MDAxMDEsImNvbXBhbnlJZCI6MjA0NjQ4LCJzb3VyY2UiOiJwcm9tOmNvbXBhbnlfc2l0ZSIsImlhdCI6MTY2NDg2MzYwOS40NjgwMDM1LCJwYWdlSWQiOiI4MjBmZDgxZC1lYTU4LTQ1YzMtOTgzYi03NTk1M2E1MTFhZGEiLCJwb3ciOiJ2MiJ9.kHmW4vu70IpA0ItL2Kqrz5QcmrX1a5Iq7coZN_F-BAI» data-advtracking-product-id=»83051586″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMzMzA1MDMxMSwiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDY4NDA1MiwicGFnZUlkIjoiMjQ4Y2MzYTctZTlkMS00ZjUyLWIwYzctZDcwMGMzZjczYzQ0IiwicG93IjoidjIifQ.6rUxQAaZRX_pVAe9SPeHDeu4vOHI75RLxX93GXX2utI» data-advtracking-product-id=»333050311″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMyNzE4MTk2NywiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDY4ODM2NSwicGFnZUlkIjoiOGEwNmZlYzctMmMyMi00MWQxLTg5MzEtYWRmMjA5ZDdkYjA3IiwicG93IjoidjIifQ.uxhSIXAOQYmuoU_nncB-2W4_fQ3jIX1ba32sz7qKy5g» data-advtracking-product-id=»327181967″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMzMzA0ODI5NywiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDY5MjY2NCwicGFnZUlkIjoiYzA0NThjZTgtZTM3Ny00ZTY4LWJiZWItZmI0YzM2NDgwZjFkIiwicG93IjoidjIifQ.vjdkN4Ny6r_aX79P9oC1IxvWO5reJsewAhDfC5EiqSI» data-advtracking-product-id=»333048297″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMzMzA0OTM0NywiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDY5NjY0NiwicGFnZUlkIjoiOTg5OTFiODktMzk2OS00OWJmLTlmZDgtNWFkZmY2OTZlZjVmIiwicG93IjoidjIifQ.xeQKAdGy5ZLXK7fLtPr6oF6iU6mqu9PmcVufSL7CQhU» data-advtracking-product-id=»333049347″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMzMDM0NzQ3NywiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDcwMDY3LCJwYWdlSWQiOiIyZTI1NDE1NC0wNTlhLTQ4MjktYjlhMC1kN2M3YmRkZjhhNmQiLCJwb3ciOiJ2MiJ9.0yZFtdkUcpJjD6h2JtPtcdsO3ABKpoy3l57iRzNaVac» data-advtracking-product-id=»330347477″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб
eyJwcm9kdWN0SWQiOjMzMzA0OTc4MSwiY2F0ZWdvcnlJZCI6NDAwMTAxLCJjb21wYW55SWQiOjIwNDY0OCwic291cmNlIjoicHJvbTpjb21wYW55X3NpdGUiLCJpYXQiOjE2NjQ4NjM2MDkuNDcwNDY3MywicGFnZUlkIjoiODI3NWQ1NDQtOTZkZS00MDc3LTlhOGEtZTYyYzYxZmM5MzRjIiwicG93IjoidjIifQ.XB-Q4Tp9nFSNxbv8z9JZxs3rrrUyRXDzycEbtCUfVcM» data-advtracking-product-id=»333049781″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
+380 (44) 206-22-52
многоканальный
- +380 (44) 206-22-52
  факс
- +380 (50) 464-22-52
  моб.
- +380 (67) 249-77-58
  моб.
- +380 (44) 361-46-78
  моб

Якщо в списку немає необхідного елемента, просимо зробити запит — zapros@adcgr. com

Диод Зенера / проверка диодов

Диоды Зенера представляют собой специальные диоды, предназначенные для включения в обратном направлении и работающие в области пробоя или в области Зенера. Ток начинает проходить только при достижении определенного напряжения. Это обратное напряжение пробоя называют напряжением Зенера. Оно может находиться в диапазоне от 2,4 до 200 В. В отличие от обычных диодов, диоды Зенера не повреждаются при напряжении пробоя, они рассчитаны на такой режим работы. На электрических схемах диоды Зенера или, по другому, стабилитроны, обозначаются другим символом. Благодаря своим свойствам диоды Зенера используются для стабилизации напряжения, для защиты электрических цепей и для поддержки номинального напряжения в цепи. На верхней схеме диод Зенера используется в качестве регулятора, обеспечивающего подачу определенного напряжения нагрузки. На нижней схеме он используется для стабилизации напряжения питания. Если подаваемое напряжение выше напряжения пробоя, оно не поступает в нагрузку, так как диод Зенера в этом случае не создает препятствия для прохождения тока. Обычно диоды можно проверить мультиметром, как показано на рисунках. Если диод исправен, то в прямом направлении сопротивление отсутствует, а в обратном направлении сопротивление стремится к бесконечности.

Как проверить диод цифровым мультиметром

1. Установите переключатель цифрового мультиметра в положение измерения сопротивления или в положение проверки диодов.

2. В исправном диоде сопротивление мало, если красный провод подсоединен к аноду диода (+), а черный провод подсоединен к катоду (–).

3. Очень хорошо, если при включении в обратном направлении сопротивление будет существенно выше.

– Короткое замыкание: сопротивление близко к 0 при измерении как в прямом, так и в обратном направлении.

– Обрыв: сопротивление близко к бесконечности при измерении, как в прямом, так и в обратном направлении.

Как проверить диод аналоговым мультиметром

1. Установить переключатель аналогового мультиметра в положение измерения сопротивления в диапазоне × 100.

2. В исправном диоде сопротивление мало, если черный провод подсоединен к аноду диода (+), а красный провод подсоединен к катоду (–).

3. Очень хорошо, если при включении в обратном направлении сопротивление будет существенно выше.

– Короткое замыкание: сопротивление близко к 0 при измерении как в прямом, так и в обратном направлении

– Обрыв: сопротивление близко к бесконечности при измерении как в прямом, так и в обратном направлении.

Транзистор

Еще одним важным полупроводниковым прибором является транзистор. Транзистор состоит из трех легированных областей, поэтому существует два основных типа: NPN или PNP. Слева изображен принцип работы транзистора, напоминающий гидротехническую задвижку. Если вода не течет через малый канал, вода не течет также и по большому каналу, так как задвижка закрыта. Если вода начинает поступать в малый канал, заслонка приоткрывается и вода начинает течь по большому каналу. Таким образом, небольшой поток воды в малом канале может управлять существенно большим потоком воды (усиление сигнала). Ту же функцию выполняет и транзистор, только в роли воды в этом случае выступают электроны. У транзистора имеется три вывода: эмиттер, база и коллектор. Эмиттер обеспечивает подачу носителей заряда, база управляет потоком носителей заряда, а коллектор их собирает. В качестве примера рассмотрим NPN транзистор. В этом транзисторе имеется два PN перехода, обладающих свойством запирания, известным по диоду. Если подать напряжение между эмиттером и коллектором, ток проходить не будет, так как из-за движения электронов к положительному полюсу увеличится ширина запрещенной зоны. Но если подать напряжение около 0,7 В

(или больше) на базу, электроны будут двигаться в область базы, при этом дырки в области базы будут заняты. Поэтому будет проходить небольшой ток базы, в результате которого уменьшится количество дырок. Из-за уменьшения количества дырок блокирование будет исключено, и между коллектором и эмиттером сможет проходить большое количество электронов. Сила тока между эмиттером и коллектором зависит от силы тока базы. Благодаря такой особенности транзистор можно использовать не только в качестве ключа, но и в качестве усилителя, так как большим током можно управлять с помощью маленького тока.

Ключевой режим

В ключевом режиме транзистор используется в качестве электронного ключа. Транзистор может включать и выключать электрический ток. Разница между транзистором и механическим выключателем заключается в том, что в транзисторе отсутствуют движущиеся детали, и поэтому он обладает большей долговечностью. Кроме того, транзистор управляется электрическим током, а не механической силой, такой, как нажатие пальцем. Благодаря этому транзистор переключается между включенным и выключенным состоянием намного быстрее, чем механический переключатель.

Режим усиления

В режиме усиления транзистор используется для усиления сигнала. Одним из примеров сигнала может быть звук. Звук, поступающий в микрофон, преобразуется в электрический сигнал, который усиливается транзистором. После этого усиленный сигнал проходит по схеме, пока не достигнет громкоговорителя. Громкоговоритель преобразует электрический звуковой сигнал обратно в звук. Звук, выходящий из громкоговорителя, соответствует тому, который попал в микрофон, но он усилен.

Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 104; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Стабилитроны (Диод Зенера), Стабисторы Электроника, Микроэлектроника ,…

Существуует большое многообразие полупроводниковых приборов, — Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Полупроводниковые диоды, для которых характерна слабая зависимость напряжения от тока в области электрического пробоя при обратном смещении, называют стабилитронами.

Стабилитроном называется полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне, и который предназначен для стабилизации уровня напряжения в схеме. Стабилитроном — радиокомпонент, конструктивно напоминающий диод, но кардинально отличающийся от него характером функционирования. Ключевым элементом так же, как и в обычном полупроводниковом вентиле, является полупроводниковый p-n-переход. И реакции обоих элементов на подачу обратного напряжения схожи – они оба запираются. Разница заключается в том, что пробой p-n-переходной зоны, который наступает при достижении обратным смещением некоего критического значения и выводит диод из строя, для стабилитрона является рабочим режимом.

Исходным материалом служит кремний, обеспечивающий малые обратные токи, широкий диапазон температур, высокую крутизну ВАХ в области напряжения стабилизации. Принцип работы стабилитронов основан на использовании свойства p-n-перехода при электрическом пробое сохранять практически постоянную величину напряжения в определенном диапазоне изменения обратного тока. Механизм пробоя может быть туннельным, лавинным или смешанным.

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

У полупроводникового стабилитрона (рис. 11.4, а) — в рабочем режиме используется обратная ветвь его ВАХ (рис. 11.4, б), причем на участке, соответствующем электрическому пробою.

Рис. 11.4. Полупроводниковый стабилитрон:

а — условное изображение; б — ВАХ стабилитрона

Туннельный и лавинный пробой

Пробой p-n-перехода, при котором работают стабилитроны, может быть лавинным или туннельным. Они являются электрическими и носят обратимый характер. То есть при отключении обратного смещения физико-химические свойства полупроводников восстанавливаются, и диод продолжает исполнять свои функции. Однако в случае стабилитронов условия возникновения пробоя создаются и поддерживаются искусственно. В основе лавинного и туннельного пробоя лежат одноимённые квантовые эффекты, наблюдаемые в кристаллической структуре полупроводника при возбуждении электрического поля. При разной природе и механизмах данных процессов их последствия одинаковы – электроны приобретают энергию, достаточную для прохождения через p-n-переход. Возникает пробой, и через диод начинает протекать обратный ток. Именно в этом режиме и работает стабилитрон. При этом существует различие между радиокомпонентами, в которых используются разные эффекты. Стабилитроны, функционирующие при лавинном пробое, оперируют разностями потенциалов свыше 7 Вольт. В элементах, рассчитанных на напряжение стабилизации 3-7 Вольт, провоцируется туннельный пробой. Для стабилизации более низких разностей потенциалов применяются стабисторы, о которых мы расскажем ниже.

Классификация стабилитронов

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

прецизионные;
двуханодные;
быстродействующие.

Прецизионные отличаются высокой точностью стабилизации напряжения. Отклонения стабилизируемой разности потенциалов на выходе такой детали не превышают 0,0001%. Точность сильно зависит от времени жизни прецизионного стабилитрона и температуры полупроводника. В связи с этим в отношении этих радиокомпонентов введены эксплуатационные нормы, которые должны постоянно контролироваться в процессе использования аппаратуры. Двуханодный стабилитрон исполняет функцию двух стабилитронов, включенных встречно. Это позволяет элементу обрабатывать сигналы и с одинаковой эффективностью обрабатывать напряжения разной полярности. Такая радиодеталь изготавливается в едином технологическом цикле, когда на одном кристалле кремния выращивается два встречных p-n-перехода, но, в принципе, роль двуханодного радиокомпонента могут играть и два дискретных стабилитрона, взаимно соединённых катодами. И, наконец, стабилитроны третьего типа – быстродействующие – отличаются пониженной барьерной ёмкостью, вследствие чего сокращается продолжительность переходных процессов, протекающих в полупроводнике. Эти радиокомпоненты являются наилучшим решением для работы с импульсными сигналами. Конструктивная особенность данных элементов состоит в небольшой ширине p-n-перехода, которая обеспечивается применением особой технологии легирования полупроводника.

Стабистор

Немного по-другому функционируют радиокомпоненты, называемые стабисторами, о которых мы говорили выше. Они исполняют ту же функцию, то есть стабилизируют выходное напряжение, но являются низковольтными. Обычные стабилитроны не способны оперировать малыми разностями потенциалов. При напряжениях до 3 Вольт не возникает условий ни для лавинного, ни для туннельного пробоя p-n-перехода. Для стабилизации меньших напряжений прибегают к другому решению, а именно к использованию не обратного, а прямого смещения. Установлено, что в сильно легированном p-n-переходе дырки и электроны рекомбинируют таким образом, что при значительном прямом токе наблюдается эффект стабилизации выходного напряжения на уровне 2,5-3 Вольт. Это обуславливает ключевое технологическое различие стабилитронов и стабисторов. Вторые предназначены для работы только в низковольтных радиосхемах.

Что такое диод, и для чего он нужен?

Прежде всего, рассмотрим классификацию радиоэлементов. Поскольку вакуумные и газонаполненные диоды являются скорее экзотикой, рассматривать будем лишь полупроводниковые приборы.

Классификация по назначению:

Выпрямительные. Самый распространенный тип элемента. Применяется для получения постоянного тока из переменного. Для этого применяются специальные выпрямительные схемы – мосты.

Выпрямительные сборки настолько популярны, что они выпускаются сразу в готовом виде, диоды имеют общий корпус и четыре контакта с маркировкой.

Детекторные. Используется способность детали детектировать сигнал. Применяется в основном в радиоприемниках. Многие радиолюбители знакомы с термином «детекторный приемник». Его работа построена на детекторном диоде.

Импульсные. Исходя из названия, применяются в импульсных схемах.

Смесительные. Используются в системах преобразования высокочастотных токов в сигналы промежуточной частоты.

Ограничительные. На них строятся схемы защиты аппаратуры от скачков напряжения.

Умножительные. Их сфера применения – умножители напряжения.

Генераторные. Используются в генераторах частоты.

Настроечные и параметрические. Используются в схемах с управляемыми характеристиками, для настройки и поддержания параметров.

В зависимости от назначения, диоды бывают:

Низкочастотными;
Высокочастотными;
Для работы со сверхвысокими частотами (СВЧ).

Классификация конструктивного исполнения:

Диод Шоттки.

В качестве полупроводника используется металл, вместо классического p-n перехода. За счет этого, диод имеет мизерное падение напряжения при прямом токе. Широкое применение такой конструкции ограничено существенным недостатком – при значительном обратном токе диод быстро выходит из строя. Эта особенности учитывается при его проверке.

Как проверить диод Шоттки? Контроль мультиметром в режиме «проверка диода» может показать положительный результат, даже при пробитом полупроводнике. Необходимо замерять сопротивление между рабочими электродами в прямом и обратном подключении в режиме «прозвонка».

Тестер в одном случае показывает низкое сопротивление, а в другом – бесконечно большое. Такой диод исправен.

При подозрении на «пробой» проведите измерение в диапазоне «20 кОм». Сопротивление обратному току должно быть бесконечно большим. При значении 1-2 кОм – диод неисправен.

Посмотрите видео на тему: «Как проверить диод Шоттки мультиметром».

Стабилитрон. Способность давать стабильные токи в режиме пробоя – особенность диода, которая применяется в стабилизаторах напряжения. В данном случае конструктивный недостаток применяется как основная характеристика. Как проверить диод-стабилитрон мультиметром? Также, как обычный диод. Напряжение тестера не способно организовать пробой с обратным током.

Стабистор. Назначение такое же, как у стабилитрона, но зависимость напряжения от силы тока тут меньше. Поэтому стабисторы применяются для меньших напряжений.

Диод Ганна. Эти детали вообще не имеют p-n перехода в полупроводниковом кристалле. Его работа основана на собственных эффектах монокристалла, в отличие от перехода в классическом диоде. Применяется в диапазонах СВЧ

Внимание! Проверка диода мультиметром невозможна. Для этого применяются стенды СВЧ. Варикап

Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры

Варикап. Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры.

Фотодиод.

При попадании световой энергии на чувствительный элемент – в p-n переходе возникает разность потенциалов. Замкнув цепь, мы получаем электрический ток. Принцип фотодиодов применен в солнечных элементах электростанций. Широкое распространение эти элементы получили в датчиках освещенности и движения.

Как проверить фото-диод тестером? Подключиться к электродам в режиме измерения постоянного напряжения и направить не кристалл мощный свет. На шкале появится значение напряжения.

Светодиод.

На этом элементе остановимся подробнее. Элемент работает так же, как обычный полупроводниковый диод. Пропускает ток лишь в одном направлении. Однако его кристалл начинает излучать свет при определенной силе тока. Для усиления яркости, место p-n перехода покрывают люминофором. В результате сила света может достигать десятков люменов на одном кристалле.

Подбирая различные материалы, можно получить любой спектр – от инфракрасного до видимого (разных цветов), и ультрафиолетового.

Устройство маломощного стабилитрона

с гибкими выводами в пластиковом (вверху) и стеклянном (внизу) корпусах

Рис Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в пластиковом корпусе

Рис. Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в стеклянном корпусе

У низковольтных стабилитронов (с низким сопротивлением базы) более вероятен туннельный пробой. У стабилитронов с высокоомной базой пробой носит лавинный характер. Для обеспечения электрического пробоя при относительно небольших обратных напряжениях напряженность электрического поля в p-n-переходе должна быть значительно выше, чем у обычных диодов, поэтому при изготовлении стабилитронов используют материалы с высокой концентрацией примесей.

Основные параметры стабилитронов

1. Uст 2. Дифференциальное сопротивление Rдиф = 0.5 – 200 Ом 3. Iст min ток стабилизации минимальный 4. Iст max ток стабилизации максимальный Imax≈ Pmax/Uст В качестве стабилитронов применяют кремниевые диоды, обладающие большой устойчивостью к тепловому пробою. Кремниевые стабилитроны используются для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней U в различных схемах Группы маломощных диодов в виде диодных матриц и диодных сборок используются в логических устройствах дешифраторах и других элементах ВТ. Стабилитрон в схему стабилизации обычно включают так, чтобы p-n-переход был смещен в обратном направлении. Для стабилизации малых напряжений U = 1 — 1.5B используют стабисторы

Схема подключения

Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.

Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.

Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.

Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.

Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:

R1= (Uвх-Uст)/(Iн+Icт)= (15-9)/(0. 1+0.005)=57.14 Ом.

Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.

Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.

Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.

На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.

Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.

Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.

Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.

Презиционные и двунаправленные стабилитроны

В прецизионных стабилитронах используют три последовательно соединенных p-n-перехода, один из которых – стабилизирующий, два других – термокомпенсирующие. Если стабилизирующий переход работает в режиме лавинного пробоя, то с увеличением температуры напряжение на нем растет. Одновременно прямое напряжение на двух термокомпенсирующих переходах уменьшается, поэтому общее напряжение на стабилитроне меняется незначительно.

Для обеспечения стабилизации двуполярных напряжений стабилитроны общего назначения включают последовательно, а прецизионные – параллельно.

Двуханодные стабилитроны имеют структуру, формируемую диффузией примесей в пластину n-кремния одновременно с двух сторон. Образующиеся при этом два p-n-перехода включены встречно. Внешние выводы имеют только анодные p-области структуры. При подаче на стабилитрон напряжения любой полярности один переход работает в режиме электрического пробоя, а другой является термокомпенсирующим

Обозначения работы элемента электросхемы

Схематическое обозначение стабилитрона

Поскольку стабилитрон представляет собой специальный диод, то его обозначение не отличается от них. Схематически smd обозначается следующим образом:

Стабилитрон, как и диод, имеет в своем составе катодную и анодную часть. Из-за этого имеется прямое и обратное включение данного элемента.

Включение стабилитрона

На первый взгляд, включение такой диод имеет неправильное, ведь он должен подключаться «наоборот». В ситуации подачи на смд обратного напряжения наблюдается явление «пробоя». В результате чего напряжение между его выводами остается неизменным. Поэтому он должен быть последовательно подключен к резистору с целью ограничения проходящего через него тока, что будет обеспечивать падение «лишнего» напряжения от выпрямителя.

Из-за того, что каждый стабилитрон обладает такими характеристиками, для него можно рассчитать номинал резистора, который будет подключаться с ним последовательно. У импортных стабилитронов их напряжение стабилизации представлено в виде маркировки, нанесенной на корпусе (стеклянном или нет). Обозначение такого диода smd всегда начинается с BZY… или BZX…, а их напряжение пробоя (стабилизации) имеет маркировку V. Например, обозначение 3V9 расшифровывается как 3.9 вольта.

Области применения стабилитронов и стабисторов

Хорошие стабилизирующие свойства стабилитронов и стабисторов обуславливают основную сферу применения этих радиокомпонентов – создание фиксированного питающего и опорного напряжения в различных радиоэлектронных устройствах. На первом месте по распространённости стоят стабилитроны, используемые в источниках питания. Применение этих специализированных диодов обеспечивает стабильные выходные параметры питающего напряжения и одновременно упрощает схему. В блоках питания с повышенными требованиями по точности выходных характеристик находят применение прецизионные стабилитроны. Эти элементы устанавливаются в высокоточной измерительной аппаратуре и аналого-цифровых преобразователях. Двуханодные стабилитроны используются в подавителях импульсных помех. Данные радиокомпоненты в реальных схемах нередко сочетаются с импульсными диодами. Быстродействующие стабилитроны в сочетании с СВЧ-диодами применяются в аппаратуре, работающей на сверхвысоких частотах – передатчиках, радиолокаторах и так далее.

Защитные стабилитроны в «умном» МДП-транзисторе семейства Intelligent Power Switch компании International Rectifier

Основная область применения стабилитрона — стабилизация постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора стабилитрон выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах стабилитрону отводится только функция источника опорного напряжения, а регулирующим элементом служит внешний силовой транзистор.

Прецизионные термокомпенсированные стабилитроны и стабилитроны со скрытой структурой широко применяются в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения (ИОН), в том числе в наиболее требовательных к стабильности напряжения схемах измерительных аналого-цифровых преобразователей. C середины 1970-х годов и по сей день (2012 год) стабилитроны со скрытой структурой являются наиболее точными и стабильными твердотельными ИОН. Точностные показатели лабораторных эталонов напряжения на специально отобранных интегральных стабилитронах приближаются к показателям нормального элемента Вестона[38].

Особые импульсные лавинные стабилитроны («подавители переходных импульсных помех», «супрессоры», «TVS-диоды») применяются для защиты электроаппаратуры от перенапряжений, вызываемых разрядами молний и статического электричества, а также от выбросов напряжения на индуктивных нагрузках. Такие приборы номинальной мощностью 1 Вт выдерживают импульсы тока в десятки и сотни ампер намного лучше, чем «обычные» пятидесятиваттные силовые стабилитроны. Для защиты входов электроизмерительных приборов и затворов полевых транзисторов используются обычные маломощные стабилитроны. В современных «умных» МДП-транзисторах защитные стабилитроны выполняются на одном кристалле с силовым транзистором.

В прошлом стабилитроны выполняли и иные задачи, которые впоследствии потеряли прежнее значение:

Ограничение, формирование, амплитудная селекция и детектирование импульсов. Ещё в эпоху электронных ламп кремниевые стабилитроны широко применялись для ограничения размаха импульсов и преобразования сигналов произвольной формы в импульсы заданной полярности. С развитием интегральных технологий эту функцию взяли на себя устройства на быстродействующих компараторах, а затем цифровые процессоры обработки сигналов.
Стабилизация напряжения переменного тока также сводилась к ограничению размаха синусоидального напряжения двусторонним стабилитроном. При изменении входного напряжении амплитуда выходного напряжения поддерживалась постоянной, а его действующее значение лишь незначительно отставало от действующего значения входного напряжения.
Задание напряжений срабатывания реле. При необходимости установить нестандартный порог срабатывания реле последовательно с его обмоткой включали стабилитрон, доводивший порог срабатывания до требуемого значения. С развитием полупроводниковых переключательных схем сфера применения реле сузилась, а функцию управления реле взяли на себя транзисторные и интегральные пороговые схемы.
Задание рабочих точек усилительных каскадов. В ламповых усилителях 1960-х годов стабилитроны использовались как замена RC-цепочек автоматического смещения. На нижних частотах звукового диапазона и на инфразвуковых частотах расчётные ёмкости конденсаторов таких цепей становились неприемлемо велики, поэтому стабилитрон стал экономичной альтернативой дорогому конденсатору.
Межкаскадный сдвиг уровней. Сдвиг уровней в ламповых усилителях постоянного тока обычно осуществлялся с помощью газонаполненных стабилитронов или обычных неоновых ламп. C изобретением полупроводниковых стабилитронов они стали применяться вместо газонаполненных. Аналогичные решения применялись и в транзисторной аппаратуре, но были быстро вытеснены более совершенными схемами сдвига уровней на транзисторах.
Стабилитроны с высоким ТКН использовались как датчики температуры в мостовых измерительных схемах. По мере снижения напряжений питания и потребляемых мощностей эту функцию приняли на себя прямо смещённые диоды, транзисторные PTAT-цепи и интегральные схемы на их основе.

В среде моделирования SPICE модель элементарного стабилитрона используется не только по прямому назначению, но и для описания режима пробоя в моделях «реальных» биполярных транзисторов. Стандартная для SPICE модель транзистора Эберса—Молла режим пробоя не рассматривает

Основные характеристики

В паспорте стабилизирующего диода указывают следующие параметры:

Номинальное напряжение стабилизацииUст
. Этот параметр выбирает производитель устройства.
Диапазон рабочих токов
. Минимальный ток – величина тока, при которой начинается процесс стабилизации. Максимальный ток – значение, выше которого устройство разрушается.
Максимальная мощность рассеивания
. В маломощных элементах это паспортная величина. В паспортах мощных стабилитронов для расчета условий охлаждения производитель указывает: максимально допустимую температуру полупроводника и коэффициент теплового сопротивления корпуса.

Помимо параметров, указываемых в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими величинами, среди которых:

Дифференциальное сопротивление
. Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и по току нагрузки. Первый недостаток устраняется запитыванием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй – включением между стабилитроном и нагрузкой буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем.
Температурный коэффициент напряжения
. В соответствии со стандартом эта величина равна отношению относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению наружной температуры. В нетермостабилизированных стабилитронах при нагреве от +25°C до +125°C напряжение стабилизации сдвигается на 5-10% от первоначального значения.
Дрейф и шум
. Эти характеристики для обычных стабилитронов не определяются. Для прецизионных устройств они являются очень важными свойствами. В обычных (непрецизионных) стабилитронах шум создают: большое количество посторонних примесей и дефекты кристаллической решетки в области p-n перехода. Способы снижения шума (если в этом есть необходимость): защитная пассивация оксидом или стеклом (примеси направляются вглубь кристалла) или перемещением вглубь кристалла самого p-n-перехода. Второй способ является более радикальным. Он востребован в диодах с низким уровнем шума со скрытой структурой.

2. Стабилитроны (диоды Зенера)

2.

1. Характеристики стабилитрона

2.1.1. Общие сведения

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона — в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает скачком (эффект Зенера). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитроны нормально работают при обратном токе, не превышающем максимально допустимого значения.

Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

R_БАЛ= (U_РАБ — U_СТ) ¤ (I_СТ + I_НАГР),

где U_РАБ — приложенное рабочее напряжение,

U_СТ — напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

I_СТ — допустимый ток стабилизации,

I_Н — ток в резисторе нагрузки R_Н, включенном параллельно стабилитрону.

Свойства стабилитронов делают их пригодными для стабилизации и ограничения напряжений.

2.1.1. Экспериментальная часть Задание

Снять с помощью осциллографа вольтамперную характеристику и определить напряжение U_СТстабилитрона. Работа может быть выполнена как с помощью электронного, так и виртуального осциллографа.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.1.1) и подайте на вход синусоидальное напряжение 24 В частотой 50 Гц. На схеме A и V —входы коннектора.
Включите и настройте виртуальный осциллограф в режиме X-Y (A – горизонтальный вход, V – вертикальный вход).

Рис. 2.1.1

Рис.2.1.2

Вопрос 1: Какова величина напряжения стабилизации U_СТ?

Ответ: U_СТ=

Вопрос 2: Каков максимальный обратный ток стабилитрона I_СТ?

Ответ: I_{ОБР. МАКС}=

Вопрос 3: Какова величина прямого напряжения стабилитрона U_ПР?

Ответ: U_ПР=

Вопрос 4: Каков максимальный прямой ток стабилитрона?

Ответ: I_{ПР.МАКС}=

2.2. Исследование параметрического стабилизатора напряжения

2.2.1. Общие сведения

Наличие почти горизонтального участка на вольтамперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону и подсоединяют к источнику через балластный резистор.

2.2.2. Экспериментальная часть Задание 1

Исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.

Порядок выполнения эксперимента

Рис. 2.2.1

Таблица 2.2.1

U_ВХ, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
U_ВЫХ, В
I_CT, мA

Рис. 2.2.2

Стабилитрон — пояснение, технические характеристики, применение, обозначение схемы

Значение электропроводности полупроводникового материала находится между значениями электропроводности проводника, такого как металлическая медь, и изолятора, такого как стекло. Его удельное сопротивление падает с повышением температуры; металлы ведут себя наоборот. Его проводящие свойства могут быть изменены полезным образом путем введения примесей (легирования) в кристаллическую структуру. Когда в одном и том же кристалле существуют две области с различным легированием, создается полупроводниковый переход. Поведение носителей заряда, к которым относятся электроны, ионы и электронные дырки, в этих соединениях лежит в основе диодов, транзисторов и большинства современных электронных устройств.

Некоторыми примерами полупроводников являются кремний, германий, арсенид галлия и элементы вблизи так называемой металлоидной лестницы в периодической таблице. Арсенид галлия является вторым по распространенности полупроводником после кремния и используется в лазерных диодах, солнечных элементах, интегральных схемах СВЧ и других устройствах. Кремний является важным элементом для изготовления большинства электронных схем. Эта статья посвящена диоду Зенера, прежде чем мы взглянем на связанные темы.

р-н развязка

p-n переход представляет собой интерфейс или границу между двумя типами полупроводниковых материалов, а именно p-типа и n-типа, внутри полупроводника.

Сторона p или положительная сторона полупроводника имеет избыток дырок, а сторона n или отрицательная сторона имеет избыток электронов. В полупроводнике p-n переход создается с помощью легирования одной стороны к другой, рассеивая электроны и отверстия, и, соответственно, мы используем метод, связанный с легированием.

Разберемся с самым распространенным способом легирования с помощью этой модели. Давайте рассмотрим небольшой лист кремниевого полупроводника p-типа.

Если мы добавим к этому скромное количество пятивалентной примеси, часть Si p-типа превратится в кремний n-типа. Этот лист в настоящее время будет содержать как район p-типа, так и регион n-типа, а также пересечение между этими двумя областями.

Циклы, которые следуют за развитием p-n пересечения, бывают двух видов — распространение и плавание. Как мы, вероятно, знаем, существует различие в сходимости отверстий и электронов на разных сторонах пересечения, отверстия с p-стороны диффундируют в n-сторону, а электроны с n-стороны диффундируют в p-сторону. -сторона. Это приводит к дисперсионному току через перекресток.

Условия смещения для диода с p-n переходом
В диоде с p-n пересечением есть две рабочие области: от приложенного напряжения:
Смещение нуля: На диод пересечения p-n не подается внешнее напряжение.
Прямое смещение: Положительная клемма потенциала напряжения связана с p-типом, а отрицательная клемма связана с n-типом.
Инверсное смещение: Неблагоприятная клемма потенциала напряжения связана с p-типом, а положительная – с n-типом.

Прямое смещение

В точке, где p-тип связан с положительным полюсом батареи, а n-тип с противоположным полюсом, тогда пересечение p-n считается прямым односторонним . В точке, когда p-n-пересечение является прямым односторонним, основное электрическое поле в p-n-пересечении и приложенное электрическое поле противоположны.
Когда оба электрических поля складываются, результирующее электрическое поле имеет меньшую протяженность, чем неявное электрическое поле. Этот результат в менее резистивной и более тонкой области истощения. Закупорка зоны выдоха становится неважной, когда приложенное напряжение велико.
В кремнии при напряжении 0,6 В сопротивление области истощения оказывается совершенно неважным и ток через нее течет беспрепятственно.

Обратное смещение

В точке, где p-тип связан с отрицательным полюсом батареи, а n-тип связан с положительным полюсом, p-n пересечение считается обратным односторонним.
В этой ситуации собственное электрическое поле и приложенное электрическое поле аналогичны. В момент, когда два поля складываются, результирующее электрическое поле подобно основному электрическому полю создает более резистивный и более плотный район потребления.
Локаль потребления оказывается более резистивной и толстой, если приложенное напряжение увеличивается.

Стабилитрон

Зенеровский диод — это сильно легированный полупроводниковый прибор, предназначенный для работы в обратном направлении.

Зенеровский диод, также называемый пробивным диодом, представляет собой сильнолегированное полупроводниковое устройство, предназначенное для работы в обратном направлении. В момент, когда напряжение на клеммах стабилитрона изменяется, и потенциал достигает напряжения Зенера (напряжения колена), пересечение разделяется, и ток течет в противоположном направлении. Это воздействие известно как эффект Зенера.

Стабилитрон работает при обратном смещении

Зенеровский диод работает фактически как обычный диод, когда он прямо-односторонний. Тем не менее, когда это связано с обратным односторонним режимом, через диод проходит небольшой ток утечки. Когда противоположное напряжение увеличивается до заданного напряжения пробоя (Vz), через диод начинает течь ток. Ток увеличивается до наибольшего, что диктуется последовательным резистором, после чего он уравновешивается и остается стабильным в широком диапазоне приложенного напряжения.

Существует два вида разбивки для Zener Deode:
Avalanche Breakdown
Zener Breakdown

Avalanche Draisdown Diode:

9002. высокое противоположное напряжение. В момент, когда к пересечению PN прикладывается высокое значение противоположного напряжения, свободные электроны приобретают достаточную энергию и ускоряются с высокой скоростью. Эти свободные электроны, движущиеся с высокой скоростью, сталкиваются с различными молекулами и выбивают больше электронов.

Из-за этого последовательного удара образуется огромное количество свободных электронов, потому что электрический поток в диоде быстро увеличивается. Это резкое расширение электрического потока может навсегда уничтожить обычный диод, тем не менее, зенеровский диод предназначен для работы в условиях резкого пробоя слайда и может поддерживать неожиданный всплеск потока. В стабилитронах с напряжением стабилитрона (Vz) выше 6В происходит пробой ползуна.

Пробой стабилитрона в стабилитроне:

В момент, когда приложенное обратное предрасполагающее напряжение приближается к напряжению Зенера, электрическое поле в области истощения становится достаточно способным вытягивать электроны из их валентной зоны.

Валентные электроны, которые приобретают адекватную энергию от твердого электрического поля зоны истощения, освобождаются от родительской молекулы. В районе пробоя Зенера небольшое увеличение напряжения приводит к быстрому увеличению электрического потока.

Лавинный пробой против пробой Зенера:

Удар Зенера преобладает при напряжении до 5,6 В, а удар ливневого скольжения берет верх над ним.
Оба они являются сравнительными ударами, разница в том, что удар Зинера — это квантовое чудо, а удар Лавинного пробоя — это развитие электронов в валентной зоне, как и в любом электрическом потоке.
Воздействие лавинного пробоя также допускает больший ток через диод, чем допустимый пробой Зенера.

Символ схемы стабилитрона

Существует множество способов сборки стабилитрона. Некоторые используются для значительной степени рассеивания силы, а другие содержатся в конструкциях для поверхностного монтажа. Самый широко известный вид стабилитрона находится внутри маленького стеклянного воплощения. Он имеет полосу вокруг одного конца, обозначающую катодную сторону диода.

Символ стабилитрона

V-I характеристики стабилитрона

На приведенном ниже графике показаны характеристики V-I стабилитрона.

Графическое представление ВАХ

ВАХ стабилитрона можно разделить на две части следующим образом: диод. Из диаграммы мы понимаем, что он практически неотличим от прямых характеристик какого-либо другого диода с пересечением p-n.
Обратные характеристики стабилитрона: В момент, когда напряжение, противоположное напряжению Зенера, прикладывается к напряжению Зенера, сначала через диод протекает небольшой обратный иммерсионный ток Io. Этот ток возникает из-за термически созданных переносчиков меньшинств. По мере того, как противоположное напряжение увеличивается, при определенном значении обратного напряжения обратный ток увеличивается определенно и сильно. Это означает, что произошел сбой. Мы называем это напряжение пробоя напряжением или напряжением Зенера, и оно обозначается V _z .

Характеристики стабилитронов:

Некоторые обычно используемые детали для стабилитронов:

Стабилитрон/пробойное напряжение – может достигать 1 кВ, в то время как максимальное значение для накладного устройства составляет 47 В.
Ток Iz (макс.) – Это максимальный ток при расчетном напряжении стабилитрона (Vz – от 200 мкА до 200 А)
Текущий Из (мин) – Базовое значение тока, необходимого для пробоя диода.
Номинальная сила – Означает максимальную силу, которую может рассеять стабилитрон. Это определяется напряжением диода и током, протекающим через него.
Температурная стабильность – Диоды около 5 В имеют наилучшую безопасность
Допуск по напряжению – Обычно составляет ±5%

Применение стабилитрона

Ниже приведены области применения стабилитрона:

1) Стабилитрон в качестве регулятора напряжения: Стабилитрон используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения для управления напряжением на небольших нагрузках. Напряжение пробоя стабилитронов будет стабильным в широком диапазоне токов. Зенеровский диод связан с кучей, чтобы заставить ее переключать предрасположенность, и когда стабилитрон превышает напряжение колена, напряжение на куче становится постоянным.

2) Стабилитрон в защите от перенапряжения: В момент, когда информационное напряжение выше, чем напряжение пробоя стабилитрона, напряжение на резисторе падает, вызывая короткое замыкание. Этого можно избежать, используя диод Зенера.

3) Зенеровский диод в цепях ограничения: Зенеровский диод используется для регулировки цепей обрезки формы волны переменного тока путем ограничения частей одной или обеих половин формы волны переменного тока.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что такое стабилитрон?

Ответ:

Зенеровский диод, также называемый пробивным диодом, представляет собой сильно легированное полупроводниковое устройство, предназначенное для работы в обратном направлении. В момент, когда напряжение на клеммах стабилитрона изменяется, и потенциал достигает напряжения Зенера (напряжения колена), пересечение разделяется, и ток течет в противоположном направлении. Это воздействие известно как эффект Зенера.

Вопрос 2: Что такое условие обратного смещения ?

Ответ:

В точке, где p-тип связан с неблагоприятной клеммой батареи, а n-тип связан с положительной стороной, тогда p-n пересечение считается обратным односторонним . Для этой ситуации собственное электрическое поле и приложенное электрическое поле действуют аналогичным образом. В момент, когда два поля складываются, результирующее электрическое поле аналогично основному электрическому полю, создавая более резистивную, более толстую область потребления. Место потребления оказывается более резистивным и более толстым, если приложенное напряжение увеличивается.

Вопрос 3: Что такое лавинный пробой в стабилитроне ?

Ответ:

Лавинный пробой происходит как в обычном диоде, так и в стабилитроне при высоком противоположном напряжении. В момент, когда к пересечению PN прикладывается высокое значение противоположного напряжения, свободные электроны приобретают достаточную энергию и ускоряются с высокой скоростью. Эти свободные электроны, движущиеся с высокой скоростью, сталкиваются с различными молекулами и выбивают больше электронов. Из-за этого последовательного воздействия образуется огромное количество свободных электронов из-за быстрого увеличения электрического потока в диоде. Это резкое расширение электрического потока может навсегда уничтожить обычный диод, тем не менее, зенеровский диод предназначен для работы в условиях резкого пробоя слайда и может поддерживать неожиданный всплеск потока. В стабилитронах с напряжением стабилитрона (Vz) выше 6В происходит пробой ползуна.

Вопрос 4: Чем стабилитрон отличается от обычного диода?

Ответ:

Принципиальная разница между стабилитроном и обычным диодом заключается во входном токе. Обычный диод позволяет току течь только в одном направлении, в то время как стабилитрон позволяет току течь в двух направлениях.

Вопрос 5: Каковы применения стабилитрона?

Ответ:

Применение стабилитрона:
1) Зенеровский диод в качестве регулятора напряжения
2) Зенеровский диод в защите от перенапряжения
3) Зенеровский диод в цепях ограничения

Вопрос Стабилитрон работает в условиях обратного смещения?

Ответ:

Зенеровский диод работает фактически как обычный диод, когда он прямо-односторонний. Тем не менее, при подключении обратного одностороннего режима через диод проходит небольшой ток утечки. Когда противоположное напряжение увеличивается до заданного напряжения пробоя (Vz), через диод начинает течь ток. Ток увеличивается до наибольшего, что диктуется последовательным резистором, после чего он уравновешивается и остается стабильным в широком диапазоне приложенного напряжения.

Что такое стабилитрон: Полное руководство

Стабилитрон — это специальный диод , способный работать в условиях обратного смещения в зоне пробоя без каких-либо повреждений для себя.

Стабилитрон Принцип работы

График напряжение-ток для стабилитрона аналогичен графику напряжение-ток для PN-перехода обычного диода.

Когда стабилитрон имеет прямое смещение, то, как и любой обычный диод ток, протекающий через него, увеличивается по мере увеличения приложенного напряжения. Когда стабилитрон смещен в обратном направлении, ток минимален до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет напряжения пробоя диода. При достижении этого напряжения происходит значительное увеличение тока. Однако, в отличие от обычного диода, стабилитрон предназначен для работы в условиях обратного смещения в зоне пробоя.

Напряжение стабилитрона

Требуемое напряжение стабилитрона – это напряжение, при котором происходит пробой. В процессе производства стабилитрона к основным исходным материалам добавляется определенное количество других материалов и добавок, так что пробой происходит при очень определенном значении напряжения.

Если напряжение, подаваемое на стабилитрон, превышает установленное для него напряжение пробоя на достаточно большую величину , тепло, сопровождающее чрезмерный ток, протекающий через стабилитрон, может привести к серьезным повреждениям. Чтобы предотвратить такие неприятности, схемы со стабилитроном обычно имеют последовательно включенный резистор, который должен ограничивать величину тока, протекающего через стабилитрон. При правильном выборе номинала резистора ток в цепи не будет превышать максимальное значение тока для стабилитрона.

Если приложенное напряжение меньше номинального стабилитрона, сопротивление протеканию тока будет значительным и диод останется в основном открытым , но когда приложенное напряжение равно или больше номинального напряжения стабилитрона сопротивление току будет преодолено и ток потечет через стабилитрон и цепь.

При различных напряжениях выше напряжения стабилитрона, изменение внутреннего сопротивления происходит в результате изменений в обедненной области устройства . В результате падение напряжения на стабилитроне будет относительно постоянным. Падение напряжения должно поддерживаться близким к значению напряжения стабилитрона. Остальное напряжение питания понижается последовательно включенным резистором.

Поскольку напряжение на стабилитроне намного выше, чем напряжение на стабилитроне, только что описанную схему можно использовать для подачи регулируемого напряжения на нагрузку. Если нагрузка подключена параллельно стабилитрону, падение напряжения на нагрузке будет равно падению напряжения на стабилитроне.

Где используются стабилитроны?

Зенеровский диод может использоваться и используется практически в любом электронном устройстве с установленной защитой от перенапряжения . Собственно, это и есть основная функция стабилитрона — стабилизировать напряжения, защищая устройство от перегрузок.

Зенеровский диод также защищает устройство от статического напряжения . Конечно, они также используются для стабилизации напряжения. Например, они достаточно часто используются в различных радиоустройствах для стабилизации сигнала, как входящего, так и исходящего.

Применений стабилитронов, как и устройств, в которые они устанавливаются, действительно очень много. Также некоторые виды стабилитронов отлично подходят для защиты устройств от перенапряжений, вызванных ударами молнии.

Практические правила безопасного обращения

Зенеровские диоды бывают разных форм, и среди них есть такие, которые работают с очень высокими напряжениями . Главное правило безопасности при работе с такими компонентами — не касаться голыми руками контактов включенного и работающего стабилитрона.

Также стоит помнить, что все стабилитроны рассчитаны на определенное максимальное напряжение и его необходимо соблюдать. Если этого не сделать и включить стабилитрон на напряжение выше его максимального, компонент может просто сгореть.

Зенеровский диод представляет собой тип полупроводникового диода. По сути, очень похожи на выпрямительные диоды, но только имеют немного другой функционал и немного другое устройство. Итак, как работает стабилитрон?

Существует два вида стабилитронов, различающихся конструкцией и некоторыми техническими характеристиками:

Простой стабилитрон в простом пластиковом корпусе изготовлен из кристалла кремния, припаянного специальным припоем к двум гибким электродам. Затем место пайки заливается пластиком, фактически формируя его корпус.
Стеклянный стабилитрон немного сложнее – кристалл кремния зажат специальными металлическими оболочками. Кристалл припаян к оболочкам, а оболочки припаяны к гибким электродам. Обычно весь процесс пайки происходит уже внутри стеклянной трубки. Это гарантирует, что корпус быстро станет герметичным непосредственно в процессе охлаждения нагретого стекла.

Более дорогой стабилитрон собран с использованием медных выводов вместо биметаллических , которые намного лучше рассеивают тепло и защищают стабилитрон от перегрева.

На самом деле стабилитроны не так сильно боятся перегрева, как обычные выпрямительные диоды благодаря своей конструкции. Собственно для стабилитрона режим пробоя вполне нормальный, но обычный диод в таком режиме работать не может и быстро приходит в негодность.

Стабилитроны используются во многих современных цифровых и аналоговых устройствах. Они устанавливаются в устройствах для обеспечения дополнительной эффективной молниезащиты и защиты от перепадов напряжения.

Кроме того, стабилитроны устанавливаются в различные радиоприемники и радиопередатчики , ведь одним из основных свойств стабилитрона является его способность стабилизировать протекающее через него напряжение.

Стабилитрон и диод: в чем разница?

Диоды представляют собой полупроводниковые компоненты, которые ведут себя как односторонние вентили . Они в основном позволяют току течь в одном направлении. Стандартные диоды будут деградировать, если их заставят проводить ток в неправильном направлении, но стабилитроны оптимизированы для работы при размещении в цепи в обратном направлении.

Диоды изготавливаются из полупроводников, таких как кремний и германий. Полупроводники смешивают с другими элементами, такими как бор и фосфор, в процессе, называемом легированием. Стабилитроны изготавливаются из кремния, который более легирован, чем обычные диоды.

Обычные диоды и стабилитроны имеют насечку (полосу или какую-то метку) на корпусе . Диод называется смещенным в прямом направлении, когда ток течет со стороны без маркировки на сторону с маркировкой. В противном случае он смещается в противоположном направлении.

Стабилитроны устанавливаются в цепь в положении обратного смещения параллельно нагрузке. Токоограничивающий резистор обычно включается, чтобы гарантировать, что характеристики мощности и пикового тока не будут превышены.

Диоды используются в качестве выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный, удаляя часть сигнала. Некоторые из их других многочисленных функций в качестве диодов — это электрическое переключение и удвоение напряжения.

Стабилитроны могут выполнять функции обычных диодов, но чаще всего используются в качестве стабилизаторов напряжения для низковольтных цепей, поскольку они могут поддерживать стабильное напряжение при различных нагрузках. Они могут защищать цепи от колебаний напряжения и поэтому устанавливаются в таких устройствах, как источники питания и устройства защиты.

Часто задаваемые вопросы

Каковы преимущества стабилитрона?

Стабилитроны имеют ряд преимуществ перед другими типами диодов. Они способны работать при высоких напряжениях и токах, а также очень стабильны. Стабилитроны также имеют очень низкое прямое падение напряжения, что делает их идеальными для использования в цепях регулирования напряжения.

Что означает напряжение Зенера?

Напряжение Зенера — это напряжение, при котором диод пробивается и начинает проводить ток в обратном направлении.

Как используется в цепи стабилитрон?

При использовании в цепи стабилитрон может использоваться для регулирования напряжения , позволяя рассеивать избыточное напряжение в виде тепла.

Является ли стабилитрон выпрямителем?

Нет, стабилитроны не являются выпрямителями . Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Зенеровский диод — это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении.

Что такое испытательный ток стабилитрона?

Тестовый ток — это ток, протекающий через стабилитрон, когда он находится в тестовых условиях. Этот ток используется для определения напряжения пробоя диода.

Почему стабилитрон является регулятором напряжения?

Стабилитроны используются в качестве стабилизаторов напряжения, поскольку они могут работать в режиме обратного смещения. В этом режиме диод пропускает через себя ток, когда напряжение на нем превышает напряжение Зенера. Затем этот ток будет регулироваться таким образом, чтобы напряжение на диоде оставалось равным напряжению Зенера.

Видео по теме: Что такое стабилитрон?

Заключительные слова

В заключение, диод Зенера представляет собой полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Он используется для защиты электронных компонентов от повреждений, вызванных скачками напряжения. Стабилитроны доступны с различными напряжениями и размерами для различных применений. При выборе стабилитрона важно учитывать максимальную рассеиваемую мощность и максимальное обратное напряжение диода. Спасибо за чтение!

Стабилизаторы для крепления на шпильках | Электронные компоненты. Дистрибьютор, интернет-магазин – Transfer Multisort Elektronik

Стабилитроны для крепления на шпильках

Стабилитроны представляют собой семейство полупроводниковых элементов и подгруппу диодов, которые представляют собой асимметричные проводники, т. е. элементы, обладающие различными свойствами в зависимости от направления их полярности.

Стабилитроны при прямом смещении демонстрируют свойства, идентичные свойствам обычных полупроводниковые диоды . Это означает ок. Падение напряжения на их выходах составило 0,7В. Что отличается, так это их поведение при обратном смещении. В случае обычных полупроводниковых диодов превышение указанного производителем номинального обратного напряжения вызывает пробой диода, что, если ток, протекающий через диод в это время, не уменьшить, несомненно, приведет к выходу диода из строя. Кроме того, даже при ограниченном напряжении компонент все равно может выйти из строя из-за перегрева. Однако значение обратного напряжения для обычных полупроводниковых диодов дается не с большой точностью, поэтому расхождение между значением, найденным в документации, и реальным значением может составлять несколько процентов.

В случае стабилитрона значение напряжения, вызывающего пробой диода с обратным смещением, дается с гораздо большей точностью. Оно называется напряжением Зенера или напряжением лавинного пробоя . При превышении этого параметра для очень широкого диапазона тока, протекающего через диод, напряжение на его выходах остается практически постоянным, что очень хорошо видно в третьем квадранте любого примера характеристики стабилитрона , в вид вольтамперной зависимости. Как и в случае с обычными диодами, если ток во время пробоя стабилитрона правильно ограничен, а мощность, рассеиваемая диодом, не слишком высока, это не приведет к повреждению диода. Однако стабилитроны специально изготавливаются с контролируемым пробоем, поэтому повредить их таким образом гораздо сложнее. Если Стабилитрон используется в электронной схеме, он почти всегда защищен от чрезмерного протекания тока, поскольку ожидается, что он будет протекать при обратном смещении довольно часто или даже непрерывно, в отличие от обычных полупроводниковых диодов.

Стабилитрон – свойства и применение

Стабилитроны с низким обратным напряжением проводят ток в обратном направлении благодаря так называемому эффекту Зенера. Эти диоды имеют сильно легированные p-n переходы. Для элементов с высоким напряжением Зенера возникает так называемый лавинный пробой. Стоит отметить, что оба эффекта имеют место для любого диода этого типа, независимо от номинального обратного напряжения, хотя один из них может быть в значительной степени доминирующим.

Чтобы лучше проиллюстрировать поведение стабилитронов, мы должны рассмотреть случай простой схемы, в которой диод этого типа будет помещен между выходами регулируемого источника питания с правильно подобранным резистором, подключенным последовательно к одному из выходы диода, ограничивая протекающий через него ток до соответствующего значения, при котором стабилизация напряжения будет наиболее эффективной. Значение сопротивления этого резистора часто указывается в документации электронного компонента. Когда диод смещен в обратном направлении, по мере увеличения напряжения питания разность напряжений на выходах диода будет идентична той, что отображается на дисплее источника питания. Однако при превышении этого значения выше напряжения пробоя диода разность напряжений на его выходах все равно будет равна напряжению Зенера, даже если последовательно увеличивать напряжение, вырабатываемое блоком питания. Можно сказать, что напряжение стабилизируется стабилитроном.

Однако стабилитроны не следует использовать для стабилизации напряжения с целью питания какой-либо электронной схемы. Для этой цели существуют специальные стабилизаторы напряжения, такие как популярный стабилизатор LM317. Основное различие между этими двумя компонентами заключается в токе, который они могут проводить. В то время как в случае стабилизатора LM317 он составляет около 1,5А, в случае стабилитронов эти значения будут примерно от 5мА, хотя в случае стабилитронов на шпильках , которые намного крупнее своих SMD или THT собратьев , можно проводить токи на уровне примерно от 0,5 до 0,6А. Однако эти значения могут значительно различаться в зависимости от конкретной модели, как вы можете найти, например. Стабилитроны THT способны выдерживать даже 1,5 А.

По вышеописанным причинам стабилитроны относительно редко используются в качестве источника стабилизированного напряжения и только для систем с малым током, тогда как их основное применение — в качестве источника опорного напряжения, например в стабилизированных источниках питания, хотя они также используются в качестве элемента защиты и перенапряжения, например. от электростатического разряда (ЭСР) или других переходных скачков напряжения.

Стабилитроны с креплением на шпильке

Стабилитроны с креплением на шпильке являются особым подтипом стабилитронов, одно из соединений которых выполнено в виде резьбовой шпильки, поэтому их называют «креплением на шпильке». Другая клемма представляет собой пластину с отверстием для пайки. Также указывается их структура с указанием того, какой вывод находится на шпильке (анод [+] или катод [-]). Два корпуса, в которых размещены стабилитроны для крепления на шпильке, включают DO4 и DO5. По сравнению с диодами SMD или THT, они также предлагают гораздо более высокие мощности, которые они могут рассеивать, среди которых два самых популярных значения — 10 Вт и 50 Вт, а напряжение Зенера для этих элементов может варьироваться примерно от 3,9 В.V до 200В. Стоит знать, что разнообразие этих значений значительно. Некоторые примеры включают 4,3 В, 4,7 В, 5,1 В, 5,6 В, 6 В, 6,2 В, 6,8 В […]. Как видите, шкала номиналов обратного напряжения для стабилитронов достаточно плотная, поэтому поиск подходящего компонента для вашей электронной схемы не должен вызвать никаких проблем.

Стабилитрон — специальные устройства

СПЕЦИАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Когда диод с PN-переходом смещен в обратном направлении, основные носители (дырки в P-материале и электроны в N-материале) удаляются от перехода. Барьер или область обеднения становится шире, как показано на рисунке ниже, и протекание тока большинства носителей через высокое сопротивление широкой области обеднения становится очень затрудненным. Наличие неосновных носителей вызывает небольшой ток утечки, который остается почти постоянным для всех обратных напряжений до определенного значения. Как только это значение превышено, происходит резкое увеличение обратного тока. Напряжение, при котором происходит резкое увеличение тока, называется ПРОБИВНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ. При пробое обратный ток очень быстро возрастает при незначительном увеличении обратного напряжения. Любой диод может быть смещен в обратном направлении до точки пробоя, но не каждый диод может безопасно рассеять мощность, связанную с пробоем. Диод AZener представляет собой PN-переход, предназначенный для работы в области пробоя обратного смещения.

Существуют две различные теории, используемые для объяснения поведения PN-переходов во время пробоя: одна из них — ЭФФЕКТ ЗЕНЕРА, а другая — ЭФФЕКТ ЛАВИНЫ.

ЭФФЕКТ ЗЕНЕРА был впервые предложен доктором Карлом Зенером в 1934 году. Согласно теории доктора Зенера, электрический пробой в твердых диэлектриках происходит в результате процесса, называемого КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКИМ ТУННЕЛИРОВАНИЕМ. Эффект Зенера объясняет пробой ниже 5 вольт; тогда как выше 5 вольт пробой вызван лавинным эффектом. Хотя лавинный эффект в настоящее время считается объяснением пробоя диода, термин «диод Зенера» используется для обозначения обоих типов.

Истинный эффект Зенера в полупроводниках можно описать в терминах энергетических зон; однако интерес представляют только две верхние энергетические полосы. Две верхние зоны, показанные на рисунке ниже, вид А, называются зоной проводимости и валентной зоной.

ЗОНА ПРОВОДИМОСТИ — это зона, в которой уровень энергии электронов достаточно высок, чтобы электроны могли легко двигаться под действием внешнего поля. Поскольку протекание тока представляет собой движение электронов, легко подвижные электроны в зоне проводимости способны поддерживать протекание тока при приложении внешнего поля в виде напряжения. Поэтому твердые материалы, имеющие много электронов в зоне проводимости, называются проводниками.

ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА — это полоса, в которой уровень энергии совпадает с уровнем валентных электронов атомов. Поскольку электроны на этих уровнях связаны с атомами, электроны не могут свободно перемещаться, как электроны зоны проводимости. Однако при надлежащем добавлении энергии электроны в валентной зоне могут подняться до энергетического уровня зоны проводимости. Для этого электроны должны пересечь щель, которая существует между энергетическим уровнем валентной зоны и энергетическим уровнем зоны проводимости. Этот разрыв известен как ЗАПРЕЩЕННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПОЛОСА или ЗАПРЕЩЕННАЯ ПРОБЕЛА. Разница энергий в этом зазоре определяет, будет ли твердый материал действовать как проводник, полупроводник или изолятор.

Проводник — это материал, в котором запрещенная зона настолько узка, что ее можно считать несуществующей. Полупроводник представляет собой твердое тело, которое содержит запрещенную зону, как показано на рисунке выше, вид А. Обычно полупроводник не имеет электронов на энергетическом уровне зоны проводимости. Однако энергии, обеспечиваемой теплом при комнатной температуре, достаточно, чтобы преодолеть силу связи нескольких валентных электронов и поднять их до энергетического уровня зоны проводимости. Добавление примесей в полупроводниковый материал увеличивает как количество свободных электронов в зоне проводимости, так и количество электронов в валентной зоне, которые могут быть переведены в зону проводимости. Изоляторы — это материалы, в которых запрещенная щель настолько велика, что практически ни один электрон не может получить достаточную энергию, чтобы пересечь щель. Следовательно, если не будет доступно чрезвычайно большое количество тепловой энергии, эти материалы не будут проводить электричество.

Вид B на рисунке выше представляет собой энергетическую диаграмму стабилитрона с обратным смещением. Энергетические зоны материалов P и N, естественно, находятся на разных уровнях, но обратное смещение приводит к тому, что валентная зона материала P перекрывает энергетический уровень зоны проводимости материала N. При этом условии валентные электроны материала P могут пересекать чрезвычайно тонкую область перехода в точке перекрытия, не приобретая никакой дополнительной энергии. Это действие называется туннелированием. Когда достигается точка пробоя PN-перехода, большое количество неосновных носителей «туннелирует» через переход, образуя ток, который возникает при пробое. Явление туннелирования имеет место только в сильно легированных диодах, таких как диоды Зенера.

Вторая теория эффекта обратного пробоя в диодах известна как лавинный пробой и возникает при обратном напряжении выше 5 вольт. Этот тип пробивного диода имеет область обеднения, которая намеренно сделана уже, чем область обеднения в обычном диоде с PN-переходом, но толще, чем в диоде с эффектом Зенера. Более толстая область обеднения достигается за счет снижения уровня легирования по сравнению с уровнем, используемым в диодах с эффектом Зенера. Пробой происходит при более высоком напряжении из-за более высокого удельного сопротивления материала. Контроль уровня легирования материала во время производственного процесса может привести к возникновению напряжения пробоя в диапазоне от 2 до 200 вольт.

Механизм лавинного срыва отличается от механизма Зенера. В обедненной области PN-перехода тепловая энергия ответственна за образование электронно-дырочных пар. Ток утечки обусловлен движением неосновных электронов, которые ускоряются в электрическом поле через область барьера. По мере увеличения обратного напряжения на обедненной области обратное напряжение в конечном итоге достигает критического значения. Как только критическое напряжение или напряжение пробоя достигнуто, термически освобожденные неосновные электроны приобретают достаточную энергию, чтобы позволить электронам разорвать ковалентные связи при столкновении с атомами решетки. Высвобожденные электроны также ускоряются электрическим полем, что приводит к высвобождению дополнительных электронов и т. д. по цепочке или лавинному эффекту. Этот процесс проиллюстрирован на рисунке ниже.

При обратном напряжении, немного превышающем пробой, лавинный эффект высвобождает почти неограниченное количество носителей, так что диод по сути становится короткозамкнутым. Протекание тока в этой области ограничивается только внешним последовательным токоограничивающим резистором.

Эксплуатация диода в области пробоя не повреждает его, пока не превышена максимальная мощность рассеивания диода. Удаление обратного напряжения позволяет всем носителям вернуться к своим нормальным значениям энергии и скорости.

Некоторые символы, используемые для обозначения стабилитронов, показаны на видах с А по Е на рисунке ниже. Обратите внимание, что маркировка полярности указывает на то, что поток электронов направлен со стрелкой, а не против нее, как в обычном диоде с PN-переходом. Это связано с тем, что пробивные диоды работают в режиме обратного смещения, что означает, что ток течет неосновными носителями тока.

Стабилитроны различных типов используются для многих целей, но наиболее широко они используются в качестве регуляторов напряжения. Как только достигается напряжение пробоя стабилитрона, напряжение на диоде остается почти постоянным независимо от напряжения питания. Поэтому они поддерживают напряжение на нагрузке на постоянном уровне. Эта характеристика делает стабилитроны идеальными регуляторами напряжения, и в этом качестве они встречаются практически во всех твердотельных схемах.

Стабилитрон – работа, характеристики и применение

Зенеровский диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое заставляет ток течь в прямом или обратном направлении. Диод обычно состоит из сильно легированного p-n перехода. Диод предназначен для проведения тока в обратном направлении после достижения заданного напряжения.

Стабилитрон имеет обратное напряжение пробоя, при котором диод начинает проводить электрический ток и остается непрерывным в режиме обратного смещения. Падение напряжения на диоде всегда остается постоянным независимо от приложенного напряжения, и эта особенность стабилитрона делает его пригодным для регулирования напряжения.

Стабилитрон Пояснение

Стабилитрон, также известный как пробивной диод, представляет собой сильно легированный полупроводниковый прибор, специально разработанный для работы в обратном направлении. Когда потенциал достигает напряжения Зенера, которое также известно как напряжение колена, и напряжение на выводе стабилитрона меняется на противоположное, в этот момент соединение разрывается, и ток начинает течь в обратном направлении. Этот эффект известен как эффект Зинера.

Схема стабилитрона

На приведенном выше рисунке показана схема стабилитрона. Диод Зенера применяется при обратном смещении. При обратном смещении материал диода P-типа соединяется с отрицательной клеммой источника питания, а материал n-типа соединяется с положительной клеммой источника питания. Диод состоит из очень тонкой области обеднения, поскольку он состоит из сильно легированного полупроводникового материала.

Стабилитрон Рабочий

В стабилитроне к полупроводниковому материалу добавляют примеси высокого уровня, чтобы сделать его более проводящим. Из-за присутствия этих примесей область обеднения диода становится очень тонкой. Интенсивность электрического поля увеличивается в обедненной области из-за сильного легирования, даже если приложено небольшое напряжение.

Когда к диоду Зенера не применяется смещение, электроны накапливаются в валентной зоне полупроводникового материала р-типа, и ток через диод не протекает. Зона, в которой присутствуют валентные электроны, называется электроном валентной зоны. Когда внешняя энергия приложена к валентной зоне, электроны легко перемещаются из одной зоны в другую.

Когда к диоду приложено обратное смещение и когда напряжение Зенера равно напряжению подаваемого напряжения, диод начинает проводить ток в направлении обратного смещения. Напряжение стабилитрона — это конкретное напряжение, при котором область обеднения полностью исчезает.

Интенсивность электрического поля увеличивается в обедненной области, когда к диоду приложено обратное смещение. Следовательно, электроны могут свободно перемещаться из валентной зоны полупроводникового материала P-типа в зону проводимости полупроводникового материала N-типа. Это движение электронов уменьшает барьер между материалами р-типа и n-типа. Как только область обеднения полностью исчезает, диод начинает проводить ток в обратном направлении смещения.

Стабилитрон, работающий в обратном направлении

Когда он находится в прямом направлении, смещенный стабилитрон работает так же, как и любой другой нормальный диод. Но через диод протекает небольшой ток утечки, когда он подключен в режиме обратного смещения. Когда обратное напряжение начинает увеличиваться и, наконец, достигает заданного напряжения отключения, которое представлено как Vz, через цепь начинает течь ток. Он определяется рядом резисторов после того, как ток увеличивается до своего максимального предела, после чего он остается постоянным в широком диапазоне приложенного напряжения, поскольку он стабилизируется.

Типы пробоя стабилитрона

Существуют два типа пробоя стабилитрона:

Лавинный пробой:

диод, а также стабилитрон. Свободные электроны получают эффективную энергию и разгоняются до высокой скорости, когда к PN-переходу прикладывается большое значение обратного напряжения. Затем эти высокоскоростные электроны сталкиваются с другими атомами и выбивают электроны этих атомов.
Из-за постоянного столкновения электронов с новыми атомами образуется большое количество свободных электронов, что приводит к быстрому увеличению электрического тока в диоде.
Хотя такое явление, как внезапный всплеск электрического тока, может необратимо разрушить обычный диод, стабилитрон предназначен для работы при таком пробоях напряжения и может выдерживать внезапные всплески тока.
С напряжением Зенера (В _z ) больше 6В происходит лавинный пробой стабилитрона.

Пробой Зенера:

Когда приложенное обратное напряжение смещения приближается к напряжению Зенера, истощающее электрическое поле в области становится достаточно сильным, чтобы вытягивать электроны из валентной зоны.
Затем этот валентный электрон получает большое количество энергии от сильного электрического поля обедненной области и отрывается от родительского атома.
Таким образом, в области зенеровского пробоя небольшое увеличение напряжения приводит к внезапному всплеску электрического тока.

VI характеристики стабилитрона

VI характеристики стабилитрона описываются графиком, показанным на рисунке ниже. Это показывает, что диод Зенера ведет себя как обычный диод, когда он подключен с прямым смещением. Но когда на стабилитрон подается обратное напряжение, так что обратное напряжение превышает заданный номинал, на стабилитроне происходит пробой.

Электрический ток начинает течь в обратном направлении при напряжении пробоя стабилитрона. График показывает, что диод Зенера имеет сопротивление. Далее показано, что график зенеровского пробоя не является строго вертикальным. Напряжение на стабилитроне представлено следующим уравнением:

В = V _Z + I _Z R _Z

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Применение стабилитрона

Основное диод Зенера используется в промышленных и коммерческих целях. Ниже приведены некоторые важные области применения стабилитрона.

В качестве стабилизатора напряжения — Зенеровский диод используется для регулирования напряжения. Он преобразует переменное напряжение источника в постоянное напряжение и подает его на нагрузку. Стабилитрон всегда включен параллельно нагрузке, и он поддерживает постоянное напряжение VZ, тем самым стабилизируя напряжение.

Для защиты счетчика – В мультиметрах стабилитрон используется для управления движением счетчика от любых случайных перегрузок. Мультиметр подключен параллельно стабилитрону. Когда на диоде возникает перегрузка, большая часть тока проходит через диод, и таким образом диод защищает счетчик от повреждения.

Для формирования волны — синусоидальная волна преобразуется в прямоугольную с помощью стабилитрона. Это делается путем последовательного соединения двух стабилитронов с сопротивлением цепи. Следует отметить, что диод необходимо подключать встык и в обратную сторону друг к другу.

Значение напряжения Зенера и его влияние на функциональность схемы

Слово «предвзятость» — это палка о двух концах общества. Если вы говорите правильные вещи, или выглядите определенным образом, или ваши спортивные способности достаточно впечатляющи, люди будут способствовать (прямому) благоприятному отношению к вам. Однако, если вы каким-либо образом колеблетесь в рамках ранее упомянутых параметров, у людей разовьется (обратное) или неблагоприятное предубеждение по отношению к вам.

В зависимости от того, какой из обсуждаемых параметров вы достигли своего благоприятного предубеждения, ваша пресловутая карьера, образ жизни или жизнь, какой вы ее знаете, могут закончиться, если у людей возникнет неблагоприятное предубеждение по отношению к вам. Это в основном то, как диод взаимодействует с напряжением. Мы все знаем, что в стандартном диоде ток обычно течет в одном направлении. Кроме того, как только это напряжение превышает допустимые параметры стандартного диода, это приравнивается к непоправимому повреждению.

Однако это не относится к стабилитрону, поскольку, когда обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить ток в обратном направлении. Теперь, если бы только было приложение для диодов Зенера, которое могло бы спасти некоторых из этих знаменитостей и спортсменов от самих себя.

Что такое стабилитрон?

В условиях стандартной эксплуатации диод общего назначения будет блокировать обратный ток и, как правило, преждевременно выйдет из строя или выйдет из строя, если приложенное обратное напряжение превысит его пределы.

Хотя, как обсуждалось ранее, стабилитрон по существу аналогичен стандартному диоду с PN-переходом, они специально разработаны для обеспечения низкого и заданного обратного напряжения пробоя. Это, в свою очередь, позволяет стабилитронам в полной мере использовать любое приложенное к ним обратное напряжение.

По сути, стабилитрон работает так же, как стандартный диод общего назначения, состоящий из кремниевого PN-перехода, и, таким образом, при смещении в прямом направлении он ведет себя так же, как стандартный диод, пропускающий номинальный ток. Однако, в отличие от традиционного диода, который блокирует любое протекание тока через себя при обратном смещении, как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить в обратном направлении.

Примечание. Прямое смещение означает, что анод положителен по отношению к катоду, тогда как обратное смещение означает, что катод более положителен, чем анод.

Какое напряжение Зенера у стабилитрона?

С точки зрения определения, напряжение пробоя стабилитрона совпадает с напряжением стабилитрона (VZ), когда он подключен к цепи и имеет обратное смещение. Таким образом, точка напряжения, при которой напряжение на стабилитроне становится стабильным, называется напряжением Зенера, которое колеблется от менее одного вольта до сотен вольт.

Это важно, поскольку, когда напряжение на стабилитроне превышает напряжение пробоя, напряжение на стабилитроне остается постоянным. Это означает, что даже если ток, проходящий через диод, продолжает увеличиваться, напряжение остается прежним.

Благодаря способности стабилитрона удерживать напряжение Зенера на стабильном и постоянном уровне, он имеет огромный потенциал в схемных приложениях, особенно с точки зрения регулирования напряжения.

Стабилитроны очень полезны для регулирования напряжения.

Характеристики стабилитрона

Характерно, что если стабилитрон находится в прямом смещении или напряжение обратного смещения меньше напряжения пробоя, он работает как обычный диод. Другими словами, при обратном смещении он блокирует ток, а при прямом смещении позволяет току течь.

Кроме того, как только это напряжение превышает точку пробоя (при обратном смещении), диод входит в область Зенера, где он проводит без повреждений. Кроме того, ток в этой области называется лавинным током и называется током Зенера, когда речь идет о стабилитроне.

Более того, в тот момент, когда напряжение начинает уменьшаться, диод сохраняет свое непроводящее состояние, как стандартный диод. Специфическое и характерное свойство стабилитрона работать при обратном смещении связано с богатым легированием его полупроводникового материала. Кроме того, вы можете установить напряжение пробоя, контролируя толщину обедненной области в PN-переходе и количество легирования (полупроводникового материала).

Области применения стабилитронов

Зенеровский диод часто используется в качестве регулятора напряжения, прежде всего потому, что падение напряжения на диоде постоянно. Кроме того, для работы схемы напряжение питания должно превышать напряжение Зенера. Таким образом, любой электронный компонент, подключенный параллельно этим диодам, будет иметь одинаковое приложенное напряжение.

Кроме того, именно в качестве стабилизатора напряжения стабилитрон находит свое идеальное применение с точки зрения функциональности и соответствия требованиям. Это связано не только с его способностью обеспечивать стабильное выходное напряжение, но и с низкими пульсациями при различных условиях тока нагрузки. При небольшом токе через диод от источника напряжения через подходящий токоограничивающий резистор стабилитрон будет проводить достаточный ток, необходимый для поддержания падения напряжения Vout.

Примечание: Относительно пульсаций; имейте в виду, что выходное напряжение постоянного тока, скажем, полуполупериодного или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на напряжение постоянного тока, и что при изменении значения нагрузки изменяется и среднее выходное напряжение. Однако, подключив простую схему стабилитрона к выходу выпрямителя, мы можем получить более стабильное выходное напряжение.

Диоды Зенера также часто используются в устройствах защиты от перенапряжения (скачки напряжения) и в программах генератора случайных чисел из-за отчетливого шума, который они генерируют в области лавинного пробоя.

Характеристическая кривая стабилитрона

В стабилитроне ток, протекающий через него, сильно увеличивается, пока не достигнет своего максимального значения в цепи. Однако в нормальных условиях этот ток ограничивается последовательным резистором. Кроме того, при достижении своего максимума этот обратный ток насыщения остается относительно постоянным в расширенном диапазоне обратных напряжений.

Кроме того, можно контролировать необходимое напряжение, необходимое для запуска тока в диоде Зенера, с допуском менее 1%. Кроме того, это происходит на этапе легирования полупроводниковой конструкции диода, придавая диоду определенное напряжение пробоя Зенера (Vz), например, 5,2 В или 8,4 В. Графически напряжение пробоя Зенера на ВАХ представляет собой почти вертикальную прямую линию.

Напряжение Зенера является важным аспектом того, что делает стабилитрон особенным. Способность работать как два разных компонента дает стабилитрону обширный список полезных применений. Однако, как я уже говорил ранее, идеальное использование, по-видимому, находится в области регулирования напряжения, где уникальность его напряжения Зенера наиболее полезна. То, что диод может безопасно работать при обратном смещении, почти не поддается логике, но наука ставит своей целью бросить вызов тому, что возможно.

Использование интеллектуальной технологии SPICE позволяет эффективно и результативно проектировать схемы с диодами Зенера. Во-первых, начав с библиотеки моделей из более чем 34 000 штук, у вас обязательно будет большой выбор готовых диодов Зенера на выбор. Запустив моделирование переходных процессов, вы можете определить ожидаемое выходное напряжение и напряжение пробоя для ваших диодов, а также определить последовательное сопротивление или емкость.