Как проверить стабилитрон мультиметром и сделать для него тестер своими руками

Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.

Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя.

Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение.

Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.

Проверка тестером

Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.

Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:

• переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
• к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
• мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
• поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.

Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение.

При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Частные случаи

Иногда, мультиметр при проверке исправного полупроводника в режиме измерения сопротивления при обратной полярности показывает значение сильно отличающееся от ожидаемого.

Вместо сотен килоом – сотни ом. Создается впечатление, что он пробит, и прозванивается в обе стороны.

Это возможно в случае использования в мультиметре внутреннего источника питания, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона.

Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление до тех пор, пока не достигнет напряжения стабилизации. Поэтому при измерениях необходимо это учитывать.

Иногда, при прозвонке мультиметр показывает большое сопротивление при прямом и обратном потенциале. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому для него полярность значения не имеет.

Для проверки исправности потребуется приложить напряжение чуть больше стабилизирующего, при этом менять полярность. Измеряя токи, проходящие через него и сравнивая вольтамперные характеристики прибора можно выяснить состояние устройства.

Проверка диода Зенера на печатной плате затруднена влиянием других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо выпаять один вывод, производить измерения вышеописанным способом.

Тестер для стабилитронов

Проверка стабилитронов мультиметром не дает 100% гарантии их исправности. Это связано с тем, что он не может проверить его основные параметры. Поэтому многие радиолюбители изготавливают тестер стабилитронов своими руками.

Схема самого простого варианта состоит из набора аккумуляторов, постоянного резистора номиналом 200 Ом, переменного сопротивления на 2 кОм и мультиметра.

Аккумуляторы соединяются последовательно для получения потенциала необходимого для измерения параметров стабилитронов. Напряжения стабилизации в основном лежат в пределах 1,8-16 В.

Поэтому собирается батарея на 18 В. Затем к ее выводам параллельно подсоединяем последовательную цепочку из переменного резистора на 2 кОм мощностью 5 Вт и постоянного на 200 Ом.

Второй будет играть роль ограничивающего сопротивления. Выводы переменного резистора присоединяются к трехконтактной клеммной колодке.

К первому контакту присоединяется вывод, подключенный к плюсу батареи, ко второму другой крайний вывод, а к третьему средний подвижный контакт резистора.

В других вариантах тестеров можно применять импульсные источники питания с регулируемым напряжением выходного каскада, но суть не меняется, измерителем остается мультиметр.

Определение характеристик

Для проверки исправности стабилитрона и соответствия паспортным данным необходимо проверить его работу на разных напряжениях. Сначала надо прозвонить в режиме измерения сопротивления.

Убедившись в отсутствии пробоя, на первом и третьем контакте колодки выставляется разность потенциалов 0,1 вольта. Это достигается регулировкой резистора.

Проверка происходит в режиме измерения постоянного напряжения. Анод проверяемого стабилитрона подсоединяется к третьему контакту колодки, а катод подключается к первому. Щупы тестера подсоединяются к ним же.

Регулировкой переменного резистора увеличиваем обратное напряжение на полупроводнике до тех пор, пока оно не перестанет изменяться. Если это произошло, значит, стабилитрон достиг напряжения стабилизации и работает нормально.

Иногда требуется определить его вольтамперную характеристику. Тогда к предыдущей схеме добавляется тестер, работающий в режиме амперметра, соединенный последовательно со стабилитроном.

При изменении вольтажа с определенным шагом, снимаются значения напряжения и тока, строится график, получается вольтамперная характеристика.

Как проверить стабилитрон (диод Зенера) на напряжение стабилизации и работоспособность.

В этой статье предлагаю Вам разобраться с вопросом – как можно достаточно простым методом проверять стабилитроны (которые также называются диодами Зенера) на их напряжение стабилизации, а также на пригодность вообще. Напомню, что стабилитрон представляет собой обычный полупроводник, у которого есть некоторое свое стабильное напряжение, что присутствует между катодом и анодом, при обратном включении к источнику постоянного напряжения, при электрическом пробое этого полупроводника.

Если взять самый обычный диод, то при обратном включении между анодом и катодом будет величина постоянного напряжения равная напряжению источника этого питания. При таком подключении диод подобен обычному диэлектрику, который через себя не пропускает ток (точнее ток есть, называемый током утечки, но он очень мал).

И это при условии, что данный диод рассчитан на обратное напряжение больше, чем на него подается. В противном случае (если подаваемое напряжение будет больше того, на какое рассчитан диод) этот диод просто пробьется, выйдя из строя. При этом скорее всего он либо начнет электрический ток проводить в обе стороны, как обычный проводник, либо станет диэлектриком, ток проводить уже вовсе не будет.

У стабилитрона же, в отличие от обычного диода, имеется более низкое обратное напряжение, при котором этот стабилитрон пробивается. И этот пробой не выводит стабилитрон из строя, а напряжение на нем стабилизируется на определенном уровне. У разных стабилитронов это напряжение стабилизации может отличаться, и оно соответствует конкретной маркировке этих стабилитронов. Естественно, когда у стабилитрона возникает пробой, то через него начинает течь ток. И чем больше мы будем подавать напряжение на этот стабилитрон, тем больше будет сила тока, протекающая через него. Напряжение же будет меняться очень незначительно.

При прямом же включении, что у обычного диода, что у стабилитрона, будет происходить практически одно и тоже. А именно, до напряжения где-то 0,6 вольт полупроводник будет закрыт. Но, как только подаваемое напряжение превысит это значение, то через полупроводник начнет течь электрический ток. Чем больше ток будет протекать через полупроводник, тем больше будет падение напряжения на нем, в пределах где-то от 0,6, до 1,2 вольта. К примеру, у диодов Шоттки падение напряжения при прямом включении имеет минимальное значение – от 0,2 В. Если при проверке, хоть диода, хоть стабилитрона, при прямом включении мы не увидим этого падения напряжения (0,6 В), то скорей всего диод пробит и уже не пригоден к работе.

Ну и теперь ближе к теме о простом способе проверки стабилитронов на их целостность и напряжение стабилизации. Тут все просто. Нам нужен обычный источник постоянного напряжения, у которого это самое напряжение должно быть больше напряжения стабилизации проверяемого стабилитрона. Иначе при более низком напряжении стабилитрон просто не пробьется и не выйдет на свой рабочий номинальный режим стабилизации. Нужно учесть, что мощность блока питания может быть маленькой, поскольку в режиме стабилизации стабилитрон через себя пропускает незначительные токи (до 100 мА).

Если Вы планируете таким способом проверять стабилитроны с достаточно большим напряжением стабилизации, то и блок питания нужен с соответствующим постоянным напряжением. Хотя не всегда под рукой можно найти такие БП с относительно большим выходным напряжением. Простым выходом из такой ситуации будет использования обычного дешевого повышающего напряжение DC-DC модуля. На вход этого модуля можно подавать любое стандартное напряжение, ну а на его выходе уже можно получать более высокое напряжение. Причем, как я заметил ранее, сила тока при проверки будет крайне незначительна.

Кроме блока питания нам еще понадобится обычный вольтметр постоянного тока, которым мы и будем оценивать величину напряжения стабилизации диода Зенера (стабилитрона). Подойдет абсолютно любой вольтметр, лишь он мог показывать постоянное напряжение от 0 до 50 и более. Подойдет самый простой мультиметр.

Ну, и еще немаловажная деталь, это обычный постоянный резистор с сопротивлением где-то около 2 килоом, хотя можно от 1 кОм до 10 кОм.  Роль этого сопротивления очень простая. Он ограничивает силу тока, который будет протекать через проверяемый стабилитрон. Что предотвратит полупроводник от случайного выхода из строя в случае, когда подаваемое напряжение будет большое, а напряжение стабилитрона будет мало. Сопротивление же ограничивать силу тока при любых типах стабилитрона, тем самым обезопасит процесс измерения и проверки. По мощности подойдет самый обычный резистор на 0,125 Вт.

Ну, и вот сама схема, которая и позволяет делать проверку стабилитронов:

Тут все просто. Плюс блока питания подключается через резистор к катоду стабилитрона, что соответствует обратному включению, а минус БП подается на анод проверяемого полупроводника. Щупы вольтметра прикладываются параллельно стабилитрону. На экране вольтметра мы увидим то самое напряжение стабилизации, на которое и рассчитан данный стабилитрон. Когда же мы перевернем стабилитрон и подсоединяем его прямым включением, то есть плюс БП к аноду полупроводника, а минус БП к катоду стабилитрона. То на вольтметре мы должны увидеть значение около 0,6 вольт, что свидетельствует о полной работоспособности данного полупроводника. Прямым включением, этим способом, можно проверять и обычные диоды. При обратном подключении диода вольтметр должен показывать напряжение блока питания, поскольку диод будет полностью закрыт.

Видео по этой теме:

P.S. Если у Вас нет под рукой блока питания на нужное напряжение, допустим 50 вольт. А также нет возможности приобрести модуль, повышающий постоянное напряжение. То с этой ситуации легко выйти таким образом. Чтобы получить высокое напряжение даже от одной батарейки на 1,5 вольт, можно воспользоваться обычной катушкой (витков так на 100 и более), намотанной на куске феррита. При кратковременной подаче напряжения от батарейки на эту катушку на ее выводах будет возникать ЭДС самоиндукции, которая в разы может превышать напряжение батарейки. Добавив простой диод и конденсатор вы легко получите самодельный увеличитель постоянного напряжения. Разве что его придется при проверке стабилитронов периодически нажимать переключатель этой схемы.

Стабилитроны параллельно. Последовательное соединение стабилитронов

Стабилитрон, он же диод Зенера, назван в честь первооткрывателя туннельного пробоя Кларенса Зенера и на схемах обозначается следующим образом.

Но в отличие от выпрямительного диода ток через него может течь в обоих направлениях.

Для лучшего понимания его работы, можно представить его как два диода, включённых встречно-параллельно, но с разным падением напряжения. Для любого стабилитрона, падение напряжение на одном из его диодов равно примерно 0.7 вольт, а падение напряжение на другом зависит от выбранного стабилитрона, так как разные стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации (от 3 до 400 вольт). Например, для BZX55C3V3 прямое падение напряжение равно 0.7 вольта, а напряжение пробоя, по нашей аналогии падение напряжения на втором диоде, равно 3.3 вольта.

Описанное выше становится более понятно если посмотреть на вольт — амперную характеристику(ВАХ) стабилитрона.

Правая ветвь ВАХ аналогична ВАХ диода, а левая отвечает за тот самый туннельный пробой. Пока обратное напряжение не достигло напряжения пробоя, ток через стабилитрон практически не течёт, не считая утечки. При дальнейшем увеличении обратного напряжения, в определенный момент начинается пробой, он характеризуется загибом ВАХ. Дальнейшее увеличение обратного напряжения приводит к туннельному пробою, в этом состоянии ток через стабилитрон растёт, а напряжение нет.

Отличительной чертой туннельного пробоя является, его обратимость, то есть после снятия приложенного напряжение стабилитрон вернётся в исходное состояние. Если же максимально допустимый ток будет превышен и произойдёт тепловой пробой, стабилитрон выйдет из строя.

Простейшая схема стабилизатора на стабилитроне выглядит следующим образом.

Давайте соберём её, подключив осциллограф вместо нагрузки и подадим на вход треугольный сигнал амплитудой 10 вольт. Напряжение генератора — первый канал, напряжение на стабилитроне — второй канал. На осциллограмме видно, что напряжение на стабилитроне изменяется от -0,88 до 3,04 вольта.

Для того чтобы понять почему так происходит, давайте заменим схему выше двумя эквивалентными. При прямом включения стабилитрона, когда на аноде плюс, на катоде минус.

При обратном включении стабилитрона, когда на аноде минус, на катоде плюс.

До этого мы не учитывали величину сопротивление нагрузки. Прежде чем рассматривать как поведёт себя схема под нагрузкой, необходимо ознакомиться с основными характеристиками стабилитрона.

• Vz
  —
  напряжение стабилизации
  , обычно указывается минимальное и максимальное значение
• Iz и Zz
  —
  минимальный ток стабилизации
  и сопротивление стабилитрона
• Izk и Zzk
  — ток и сопротивление в точке, где начинается «излом» характеристики
• Ir и Vr
  — обратный ток и напряжение при заданной температуре
• Tc
  — температурный коэффициент
• Izrm
  — максимальный ток стабилизации

Что же произойдёт когда мы подключим нагрузку? Ток, протекающий через стабилитрон уменьшиться, так как часть его потечёт через нагрузку. Вопрос в том насколько уменьшится, если ток через стабилитрон станет меньше минимального тока стабилизации
стабилитрон перестанет стабилизировать напряжение и всё напряжение питания окажется приложенным к нагрузке. Из этого можно сделать вывод, что при отключенной нагрузке ток через стабилитрон должен быть равен сумме 2-х токов, минимального тока стабилизации и тока нагрузки. Эта сумма токов задается с помощью гасящего резистора, в нашей схеме его номинал 1К.

Формула для его вычисления выглядит следующим образом

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

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:

Uвх=Uвых.стаб +Uрезистора

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:

где

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 . 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.

Стабилитрон — это специальный полупроводниковый диод, работающий в режиме пробоя и предназначенный для стабилизации напряжения. В зарубежной литературе стабилитрон называют диодом Зенера (Zener diode), по имени Кларенса Зенера, который открыл один из механизмов электрического пробоя. Вообще существует тунельный, лавинный и тепловой пробои. На первых двух стабилитроны работают, а от последнего они выходят из строя. Но о пробоях мы рассуждать не будем, нам нужно понять, что такое стабилитрон, каков принцип его работы и как его можно использовать.

На электрических схемах стабилитрон обозначается символом диода с небольшой закорючкой у катода и буквенным обозначением VD.

Также существуют другие варианты обозначений стабилитрона, которые используются на зарубежных схемах.

Как видно из рисунка, у стабилитрона два вывода — это катод и анод. Следовательно, есть всего два варианта его включения: — включение в прямом направлении, когда анод подключается к плюсу питания, а катод к минусу,- включение в обратном направлении, когда анод подключается к минусу питания, а катод к плюсу.

В прямом включении стабилитрон ведет себя как обычный диод, а вот в обратном включении в стабилитроне возникает тот самый пробой. Чтобы понять, что при этом происходит, давайте посмотрим на вольтамперную характеристику стабилитрона.

Правая часть графика — характеристика стабилитрона, к которому приложено напряжение в прямом направлении. Левая часть графика — характеристика стабилитрона, к которому приложено обратное напряжение. Похожа на характеристику диода, но пробой (участок, где загибается график) у стабилитрона наступает гораздо раньше диода. Нас интересует левая часть графика.

Вот мы подключили стабилитрон к источнику питания в обратном направлении и начинаем медленно повышать напряжение. Пока приложенное напряжение меньше напряжения пробоя, оно растет, через стабилитрон течет незначительный ток утечки Io (микроамперы, а то и меньше), пробоя нет. На этом участке стабилитрон ведет себя как резистор с очень большим сопротивлением.

В какой-то момент ток начнет возрастать, а напряжение замедлит свой рост — это значит что возникает начальная стадия пробоя стабилитрона. Его сопротивление падает, что можно наблюдать по «загибанию» вольтамперной характеристики.

При дальнейшем повышении напряжения источника питания, ток через стабилитрон будет увеличиваться значительно, а напряжение нет. Стабилитрон ведет себя как резистор с маленьким сопротивлением. Это рабочий участок характеристики, где напряжение на стабилитроне, грубо говоря, постоянно.

Снова повышаем напряжение, ток продолжает расти, стабилитрон начинает греться. Когда ток превысит максимально допустимое значение, стабилитрон перегреется и выйдет из строя.

Если не доводить дело до теплового пробоя, а снизить напряжение до нуля — вольтамперная характеристика повторится в обратном направлении.

Какие параметры характеризуют стабилитрон? Базовые параметры — это напряжение стабилизации, минимальный ток стабилизации и мощность рассеяния.

Напряжение стабилизации Uст (в зарубежной литературе Uz, zener voltage)

— это, грубо говоря, рабочее напряжение стабилитрона. А если по умному, то это напряжение на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации.

Как правило, стабилитроны одного типа имеют небольшой разброс напряжения стабилизации, поэтому в документации указывается минимальное, номинальное и максимальное напряжение стабилизации при заданной температуре и токе.

Минимальный ток стабилизации Iст мин (Iz)

— величина тока, при которой стабилитрон «выходит» на свой рабочий участок вольтамперной характеристики. По сути, это точка с которой начинается «излом» характеристики.

Мощность рассеяния стабилитрона P

— параметр определяющий максимально допустимый ток стабилитрона. Если принять, что напряжение на стабилитроне в рабочем режиме не меняется, то максимальный ток можно вычислить как P/Uст. Также можно прикинуть максимальный ток в прямом направлении P/Uf = P / 0,7. Мощность рассеяния стабилитрона зависит от его конструкции корпуса (и площади p-n перехода). Обычно этот параметр указывается в разделе «absolute maximum ratings».

Типовая схема включения стабилитрона — это схема простого стабилизатора напряжения.

Она включает в себя стабилитрон и резистор для ограничения тока (источник питания и нагрузка на схеме не нарисована). На вход схемы подается нестабилизированное постоянное напряжение большее напряжения стабилизации на несколько вольт, на выходе схемы получается стабилизированное напряжение равное Uz (напряжению стабилизации) используемого стабилитрона.

Такой стабилизатор напряжения можно использовать для питания мало потребляемых схем

, потому что из-за резистора он не способен «отдать» в нагрузку большой ток.

Как видно из рисунка, входной ток распределяется между стабилитроном и нагрузкой. Если нагрузка не потребляет ток, стабилитрон «забирает» весь ток на себя, и при большом его значении может перегореть. Если ток нагрузки становиться большим, то стабилитрону «достается» меньше току, напряжение на нем падает и он уже не может выполнять свои функции.

Номинал резистора R1 рассчитывается по формуле:

R = (Uin — Uz)/(Iz + I)

где Uin — входное напряжение (В), Uz — номинальное напряжение стабилизации (В), Iz — ток стабилитрона (А),I — ток нагрузки (А).

Ток стабилитрона Iz нужно выбирать между минимальным и максимальным значениями, исходя из изменений входного напряжения и тока нагрузки. Минимальный ток стабилизации задается в документации, а максимальный ток можно посчитать из максимальной рассеиваемой мощности.

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

Принцип действия стабилитрона

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

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

Расчёт параметрического стабилизатора.

Исходными данными для расчёта для расчёта простайшего параметрического стабилизатора напряжения являются:

входное напряжение U0

;

выходное напряжение U1

= Ust – напряжение стабилизации;

Для примера возьмём следующие данные: U0 = 12 В, U1 = 5 В, IH = 10 мА = 0,01 А.

1. По напряжению стабилизации выбираем стабилитрон типа BZX85C5V1RL (Ust = 5,1 В, дифференциальное сопротивление rst = 10 Ом).

2. Определяем необходимое балластное сопротивление R1:

3. Определяем коэффициент стабилизации:

4. Определяем коэффициент полезного действия

Напряжение стабилитрона

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

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

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

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

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

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)

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона аналогично ВАХ диода и имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочей для диода, а обратная ветвь характеризует работу стабилитрона, поэтому он включается в электрическую цепь в обратном направлении (катодом к плюсу, а анодом к минусу) по сравнению с диодом. Поэтому стабилитрон называю опорным диодом, а источник питания с данным полупроводниковым элементом называют опорным источником напряжения. Такой терминологий будем пользоваться и мы.

На обратной ветви вольт-амперной характеристик опорного диода выделим две характерные точки 1 и 3. Точка 1 отвечает минимальному значению тока стабилизации, который находится в пределах единиц миллиампер. Если ток, протекающий через стабилитрон, будет ниже точки 1, то он не сможет выполнять свои функции (не откроется). В случае превышения тока выше точки 3 опорный диод перегреется и выйдет из строя. Поэтому оптимальной точкой в большинстве случае будет точка посредине обратной ветви ВАХ, то есть точка 2. Тогда при изменении тока в широких пределах (смотрите ось Y) точка 2 будет изменять свое положение, перемещаясь вверх или вниз по обратной ветви, а напряжение будет изменяться незначительно (смотрите ось X).

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.

Встречное, параллельное, последовательное соединение стабилитронов

Для повышения напряжения стабилизации можно последовательно соединять два и более стабилитрона. Например на нагрузке нужно получить 17 В, тогда, в случае отсутствия нужного номинала, применяют опорные диоды на 5,1 В и на 12 В.

Параллельное соединение применяется с целью повышения тока и мощности.

Также стабилитроны находят применение для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они соединяются последовательно и встречно.

В один полупериод переменного напряжения работает один стабилитрон, а второй работает как обычный диод. Во второй полупериод полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в таком случае форма выходного напряжения будет отличается от входного и выглядит как трапеция. За счет того, что опорный диод будет отсекать напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхушки синусоиды будут срезаться.

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.

ЗАПРЕЩЕННАЯ СХЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ

Стабилизация напряжения с помощью стабилитронов
хорошо знакома многим и основным элементом стабилизации в схемах является стабилитрон. В качестве стабилитрона могут выступать разные радиоэлементы имеющие пороговые свойства. Хотя иногда стабилизаторами становятся и компоненты для этого изначально не предназначенные,- к примеру транзисторы и неоновые лампочки.

Суть стабилизации пороговыми элементами

сводится к пропусканию ими тока при достижении критического напряжения. Именно ток протекающий через стабилитрон стабилизирует напряжение в схеме. Вот тут как раз и кроется причина возникновения парадоксов и запретных загадок. Слабый стабилитрон пропуская через себя большие токи может легко выйти из строя, а вот увеличить ток и мощность стабилизации можно применив схему с транзистором рассчитанным на пороговые токи стабилизации.

Для увеличения стабилизируемого напряжения

применяется последовательное включение стабилитронов

Очень часто я встречаю решение по увеличению мощности тока стабилизации в схемах опубликованных и рассказанных на радиолюбительских сайтах в виде параллельно поставленных стабилитронов. Логически параллельное соединение увеличивает мощность схемы стабилизации, НО практически это в корне не верно.

Да , ставить стабилитроны ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО можно

тем самым увеличивая напряжение стабилизации, но
паралельно НЕЛЬЗЯ!

Простой опыт с неоновыми лампочками включенными по упрощенной схеме ПАРАЛЕЛЬНОГО включения показывает, что ток при превышении заданного напряжения стабилизации будет протекать только через один пороговый элемент в то время как второй просто будет «отдыхать».

В результате схема будет работать до поры до времени, но в определенный момент один из стабилитронов просто выйдет из строя сгорев и замкнув цепь питания.

Вывод: Параллельное включение стабилитронов категорически ЗАПРЕЩЕНО!

Источник



Что такое стабилитрон и как он работает

Как известно, любой диод пропускает ток в прямом направлении, то есть когда плюс поступает на его анод, а минус — на катод, и не пропускает ток в обратном направлении.

Но среди прочих важных параметров у диода есть такой параметр как максимальное допустимое обратное напряжение. Это максимальное напряжение, приложенное к диоду в обратном направлении, при котором сохраняются его «диодные» свойства.

Допустим, мы подключим к диоду напряжение плюсом к катоду, а минусом к аноду (то есть, в обратном направлении) и станем это напряжение повышать.

Как только это напряжение достигнет «максимального допустимого» значения произойдет пробой диода Он потеряет свои «диодные» свойства и будет пропускать ток в обратном направлении.

Для обычного диода пробой вещь неприятная, часто приводящая к выходу диода из строя. По тяжести последствий таких пробоев бывает два типа:

Необратимый пробой — это выход из строя диода, порча его, поломка, полная непригодность.

Обратимый пробой — это когда диод пробило, но не испортило, то есть, он стал пропускать ток в обратном направлении, но если обратное напряжение на нем понизить то он опять, как ни в чем небывало, перестанет пропускать обратный ток.

Диоды с ярко выраженной склонностью к обратимому пробою выпускают специально, и делают их такими, чтобы этот обратимый пробой наступал при строго определенном обратном напряжении.

Такие диоды называют стабилитронами. А обратное напряжение, при котором происходит обратимый пробой стабилитрона называют напряжением стабилизации.

Теперь посмотрим в чем смысл такого диода Допустим, есть стабилитрон на напряжение стабилизации 10V. Это значит, что если на него подавать обратное напряжение ниже 10V, то он как любой диод, включенный в обратном направлении ток пропускать не будет.

А вот если обратное напряжение на нем достигнет 10V, произойдет обратимый пробой, ток возникнет и будет сильно увеличиваться если мы продолжим повышать напряжение.

Чтобы обратимый пробой не превратился в необратимый этот обратный ток нужно ограничивать, например, обычным резистором (как в случае со светодиодами).

Обозначение стабилитрона, схема подключения

А смысл стабилитрона в том, что если мы соберем схему, показанную на рисунке 2, то при колебаниях входного напряжения Uвх от величины напряжения стабилизации стабилитрона (Uct) до значительно больших величин, напряжение на стабилитроне не будет меняться, и будет равно Uct. Вот на этой основе и построено большинство схем стабилизаторов напряжения.

А схема, показанная на рисунке 2, это и есть простейший стабилизатор напряжения. На рисунке 1 показано обозначение стабилитрона на схеме. Оно похоже на обозначение диода, — треугольник это анод, а черточка — катод. Но у катодной черточки сделан уголок.

Если есть такой уголок, — значит это стабилитрон.

Рис. 1. Внешний вид и обозначение стабилитронов на принципиальных схемах.

Рис. 2. Схема подключения стабилитрона.

Стабилитроны выпускаются в таких же корпусах, как и диоды, и вообще внешне на них очень похожи. В схеме на рисунке 2 есть резистор R1, который нужен для ограничения тока через стабилитрон.

В справочниках обычно указывают не только напряжение стабилизации, но ток стабилизации, — минимальный и максимальный. Вот, например, популярный стабилитрон Д814А.

Напряжение стабилизации 7,5V, ток стабилизации минимальный 3 мА, максимальный 40 mA. Сопротивление R1 должно быть таким, чтобы ток через стабилитрон лежал в этих пределах, так как при токе ниже минимального (ниже ЗмА) обратимый пробой может и не наступить, либо будет нестабильным, а при токе более 40мА пробой может уже стать необратимым.

Допустим, у нас входное напряжение Ubx изменяется от 10 до 20V. Чтобы стабилитрон Д814А работал, нужно чтобы ток через него был не ниже 3 мА и не выше 40мА.

Так как напряжение стабилизации равно 7,5V, то напряжение, которое падает на R1 (U1) будет в пределах от 10-7,5=2,5V до 20-7,5=12,5V Для тока 40mA при максимальном Ubx сопротивление R1 определяем по Закону Ома:

R1 = 12,5V/0,04А = 312,5 Ом

Для тока 3 мА при минимальном Ubx сопротивление R1 определяем по Закону Ома:

R1 = 2.5V/0.003A = 833,333 От.

Из расчетов получается, что сопротивление R1 для нашего стабилизатора может быть любым в пределах от 312,5 до 833,333 От, например, 470 Ом.

Индикаторы напряжения на стабилитронах

Кроме стабилизаторов напряжения стабилитроны можно использовать и в индикаторах напряжения. На рисунке 3 показана схема индикатора напряжения 9V и больше. В этой схеме есть светодиод HL1, стабилитрон Д814А и токоограничивающий резистор R1.

Рис. 3. Схема индикатора напряжения 9V и больше.

Стабилитрон Д814А имеет напряжение стабилизации 7,5V, то есть, он начинает пропускать ток, когда обратное напряжение на нем достигает 7,5V. А светодиод, который в этой схеме, имеет прямое напряжение падения 1,5V. В сумме это будет 9V. Когда напряжение Ubx ниже 9V напряжение на стабилитроне ниже 7,5V и тока через него нет.

Соответственно, нет тока и через светодиод, так как они же включены последовательно. А вот когда напряжение Ubx больше 9V у стабилитрона возникает обратимый пробой, и ток начинает протекать через него и светодиод. Светодиод загорается. На рисунке 4 показана схема индикатора напряжения для автомобиля.

Здесь используются три стабилитрона с разными напряжениями стабилизации: Д814А — 7,5V, Д814В — 9,5V, Д814Д — 12V. И три ярких светодиода с падениями напряжения по 2,5V.

Рис. 4. Схема индикатора напряжения для автомобиля, собрана с применением стабилитронов.

В результате, когда напряжение Ubx ниже 10V ни один из светодиодов не горит. При напряжении от 10V до 12V горит HL1. При напряжении от 12V до 14,5V будут гореть два светодиода HL1 и HL2. А при напряжении больше 14.5V горят все три светодиода. И, наконец, я вас совсем запутаю.

Помимо стабилитронов есть еще и стабисторы. Так вот многие неопытные радиолюбители путают эти два радиоэлемента. Стабисторы обычно используют для стабилизации малых напряжений, ниже 2V.

Разница в том, что если стабилитрон мы включаем в обратном направлении, и стабилизация достигается на эффекте обратимого пробоя обратным напряжением. Стабисторы же включают как обычные диоды, то есть, в прямом направлении.

А эффект стабилизации у стабистора достигается на начальном участке прямой ветви ВАХ. То есть, напряжение стабилизации стабистора это его прямое напряжение падения (как у светодиода).

Кстати, частенько и светодиоды используют в качестве стабисторов, чтобы получить стабильное малое напряжение, равное прямому напряжению падения на светодиоде.

Андреев С. РК-12-2018.

Что такое электрод?

Учитывая это определение, означает ли это, что каждый электрический компонент, который имеет электроды (то есть анод или катод), является неметаллической частью?

Согласно этому определению, чтобы иметь электроды, компонент должен иметь неметаллические части. Но он не может быть полностью неметаллическим, так как электроды являются частью компонента, и они металлические. Например, вакуумная трубка обычно изготавливается из металла, стекла и пустого пространства (вакуум). Он имеет как металлические, так и неметаллические компоненты.

И что именно такое использование электрода? Это просто используется для указания полярности?

Электроды, как правило, представляют собой путь для протекания тока внутрь и наружу компонента. Точный используемый металл может повлиять на характеристики детали, например, в диоде Шоттки.

Название электрода зависит от полярности: электрод, через который ток протекает в компонент, называется анодом, а электрод, из которого протекает ток, называется катодом . В случае стабилитронов эти определения несколько злоупотребляют.

Есть ли другие типы кроме анода или катода?

Устройство с более чем двумя электродами (например, транзистор или триод, тетрод или вакуумная трубка с пентодом) обязательно имеет электроды, которые не называются анодом или катодом.

В вакуумных трубках обычно есть анод, катод и один или несколько сеточных электродов.

В транзисторе нет анода или катода, только база , эмиттер и коллектор для BJT, или затвор , сток и источник для MOSFET.

Могу ли я использовать электрод как синоним полюса?

Я не знаю ни одного случая, где это имело бы смысл. Обычно мы говорим о магнитах с полюсами и об электронных устройствах с электродами , контактами , контактами , контактами , контактами , проводами и т. Д.

если электрод зависит от пути прохождения тока к компоненту и от него, то означает ли это, что катод может переключать клеммы компонента, если ток меняется на обратный?

В принципе это правда. На практике мы выбираем один терминал устройства для вызова катода и один для вызова анода, основываясь на «нормальных» условиях использования, и мы не меняем имена при изменении текущего направления. В случае стабилитронов мы даже называем катод и анод в соответствии с тем, какими они были бы, если бы деталь была выпрямительным диодом, но мы обычно используем стабилитрон с током, протекающим к клемме, которую мы называем «катодом».

8.3.2. Стабилитрон

Это двухэлектродный газоразрядный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Пример конструкции стабилитрона показан на рис.8.12. Анод прибора представляет собой стержень, расположенный в центре баллона, а холодный катод имеет цилиндрическую форму и окружает анод. Баллон лампы изготовлен из стекла и заполнен смесью инертных газов (Ne-Ar,He-Ar) под давлением 10^-1…10⁴ Па.

Если с помощью внешнего переменного резистора, включенного в анодную цепь (как на рис. 8.10), изменять величину разрядного тока от нуля, то сначала возникает несамостоятельный разряд, который происходит при наличии только внешнего ионизатора. После образования тлеющего разряда плотность разрядного тока достигает нормальной плотности тока тлеющего разряда I_{cт. min}(рис.8.12,в), определяемой сочетанием материала катода и природы газа и мало зависящей от давления газа. При дальнейшем увеличении тока его плотность не изменяется вплоть до достижения величиныI_{cт. mах}. В интервале I_{cт. min}… I_{cт. mах}возрастание тока приводит лишь к расширению области катода, охваченной разрядом, при этом падение напряжения на разрядеU_стпрактически не меняется. Описанные процессы характерны для нормального тлеющего разряда, вольтамперная характеристика которого представлена на рис. 8.12,в.

После перехода в аномальный тлеющий разряд ВАХ стабилитрона становится резко возрастающей, вплоть до перехода к дуговому разряду.

Параметры стабилитронов.

1. U_ст=70…150 В – напряжение стабилизации, являющееся постоянным напряжением горения тлеющего разряда.

2. =0,02…0,06 – коэффициент стабилизации, представляющий отношение изменения стабилизированного напряжения ΔU_cтк величине напряжения стабилизацииU_cт.

3. I_стмах=30…40 мА – максимальный ток стабилизации.

Стабилитроны используются как для стабилизации напряжения, так и для работы в режиме опорного элемента. В настоящее время маломощные газоразрядные стабилитроны вытеснены полупроводниковыми стабилитронами.

8.3.3. Тиратрон

Представляет собой ионный трехэлектродный или четырехэлектродный прибор. Соответственно имеет одну или две сетки, выполненных в виде пластин с круглыми отверстиями. Кроме того, тиратроны имеют анод и холодный катод. Все электроды помещены в миниатюрный стеклянный баллон, заполненный инертным газом при давлении порядка 10³Па. Катод изготавливается из молибдена или никеля, активированного материалом с малой работой выхода (цезий, барий и др.), и имеет большую поверхность по сравнению с анодом, выполненным обычно из молибденовой проволоки. Анодные характеристики тиратроновU_а.=f(I_а) представляют собой обычную характеристику нормального тлеющего разряда (см. рис. 8.12.в).

Триодные тиратроны– это приборы с токовым управлением. Запуск тиратрона осуществляется при подаче напряжения между катодом и сеткой (рис.8.13,а). Образовавшиеся в промежутке электроны облегчают зажигание разряда в промежутке катод-анод. Пусковая характеристика представляет зависимостьU_а.з=f(I_с), гдеU_а.з– анодное напряжение зажигания,I_c– ток сетки (рис.8.13,б). После зажигания основного разряда сетка теряет свои управляющие свойства. Поэтому для выключения триодного тиратрона следует выключить анодное напряжение. При этом происходит деионизация плазмы в разрядном промежутке за время 10…100 мкс и управляющее действие сетки восстанавливается

Тетродные тиратроны– это газоразрядные приборы с потенциальным управлением, имеющие две управляющие сетки (рис. 8.14,а). на первую сетку подается положительное напряжение 50…100 В, обеспечивающее вспомогательный разряд между катодом и первой сеткой. При увеличении положительного напряженияU_c2на второй управляющей сетке тормозящее поле между сетками уменьшается, электроны проходят к аноду и в пространстве между второй сеткой и анодом ионизируют газ, вызывая появление тлеющего разряда. Пусковая характеристика представляет зависимостьU_аз=f(U_с2). Таким образом, зажиганием разряда можно управлять за счет изменения токаI_с1первой сетки и напряжениемU_с2на второй.

Параметры тиратронов.

1. U_а.з.,U_с1иU_с2– напряжения на электродах относительно катода при возникновении разряда, В.

2. I_а – максимальное значение анодного тока, мА.

3. t_вос– время восстановления, мкс.

4. I_пуск– пусковой ток, мкА.

5. U_пуск– пусковое напряжение, В.

Тиратроны используются как индикаторы и генераторы релаксационных колебаний и как другие активные элементы схем. В настоящее время тиратроны вытеснены полупроводниковыми приборами – тиристорами. Однако, импульсные тиратроны применяются широко – преимущественно в цепях формирования мощных импульсов электрического тока (главным образом в качестве коммутирующих приборов в модуляторахпередатчиков радиолокационных станций).

Контрольные вопросы и упражнения

1. В чем заключаются отличия электронных вакуумных приборов от газоразрядных приборов ?

2. Дайте определение работы выхода электронов. Что такое сила зеркального изображения ?

3. Перечислите виды эмиссии электронов из твердых тел.

4. По формуле (8.3) рассчитайте при комнатной температуре плотность тока термоэлектронной эмиссии j_в из катода с работой выхода χ =2 эВ. Во сколько раз увеличится значение j_в при температуре 1800 К ?

5. Рассчитайте минимальную длину волны света, необходимую для возбуждения фотоэлектронной эмиссии из катода с работой выхода χ =1 эВ.

6. Разновидности термокатодов, их основные параметры.

7. Проведите классификацию электронных ламп.

8. Основные характеристики электровакуумных триодов.

9. Особенности функционирования тетродов и пентодов.

10. Принцип действия и особенности конструкций вакуумных интегральных схем.

11. Объясните основные физические процессы, происходящие в тлеющем разряде.

12. Принцип действия стабилитрона, его основные параметры.

13. Принцип действия и основные характеристики тиратронов.

Вакуумно-интегральная схема 245

Коэффициент

— токораспределения 240

Сила

— зеркального изображения 236

Слой

— двойной электрический 235

Стабилитрон 247

Термокатод 236

Тиратрон 248

Тлеющий разряд 246

Электронные лампы

— диод 238

— пентод 244

— тетрод 243

— триод 239

Эмиссия

— вторичная электронная 237

— термоэлектронная 236

— фотоэлектронная 237

— электростатическая (автоэлектронная) 238

Газоразрядные и индикаторные приборы — Стабилитроны

Стабилитроны — приборы тлеющего и коронного разряда. Наиболее распространены стабилитроны тлеющего разряда, работающие, в режиме нормального катодного падения. В последнее время они все чаще заменяются полупроводниковыми стабилитронами.

Поскольку темный разряд, предшествующий тлеющему, не используется, его не показывают на вольтамперной характеристике стабилитрона (рис. 21.6). Точку возникновения разряда А отмечают на вертикальной оси. К тому же миллиамперметр для измерения тока тлеющего разряда не покажет ничтожно малого тока темного разряда.

Рис. 21.7. Стабилитроны тлеющего (а) и коронного (б) разряда

 

Область нормального катодного падения, пригодная для стабилизации, ограничена минимальным током I_min и максимальным I_max. При токе, меньшем I_min, разряд может прекратиться. Ток I_max либо соответствует началу режима аномального катодного падения, либо при нем достигается предельная мощность.

Скачок тока при возникновении разряда может быть различным в зависимости от сопротивления R_orp. Если оно большое, то появляется сравнительно небольшой ток, а если малое, то возникает большой ток и точка Б перемещается к точке В. Для режима стабилизации это невыгодно, так как участок стабилизации напряжения БВ сокращается. При малом сопротивлении R_orp может даже произойти скачок тока в область аномального катодного падения и стабилизации вообще не получится. Таким образом, ограничительный резистор с достаточным сопротивлением необходим по двум причинам: чтобы не произошло чрезмерного возрастания тока и чтобы мог существовать режим стабилизации напряжения.

Чем больше площадь катода, тем больше участок стабилизации БВ, так как ток I_min остается неизменным, а ток I_max возрастает пропорционально площади катода. Поэтому у стабилитронов катод с большой площадью поверхности. Анод делают малых размеров, но он, конечно, не должен перегреваться от тока I_max.

Наиболее распространены двухэлектродные стабилитроны с цилиндрическим катодом из никеля или стали. Анодом служит проволочка диаметром

1,0—1,5 мм (рис. 21.7,а). Баллон наполнен смесью инертных газов (неон, аргон и гелий) под давлением в тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба).

Основные параметры стабилитрона: нормальное рабочее напряжение, или напряжение стабилизации U_ст, соответствующее средней точке участка стабилизации (см. рис. 21.6), напряжение возникновения разряда U_B, минимальный и максимальный ток I_min и I_max, изменение напряжения стабилизации ΔU_ст и внутреннее сопротивление переменному току R_i. Если требуется пониженное напряжение U_ст, то поверхность катода с внутренней стороны активируется, чтобы облегчить эмиссию электронов под ударами ионов. Применяя разные смеси газов, подбирают нужное значение U_ст. Напряжение U_B обычно превышает напряжение U_ст не более чем на 20 В. Для снижения напряжения U_B на внутренней поверхности катода имеется проводник (он показан на рис. 21.7, а), уменьшающий расстояние между катодом и анодом. Без него стабилитрон работал бы на восходящей (правой) части характеристики возникновения разряда (см. рис. 21.2).

В пределах области стабилизации напряжение U_ст изменяется на значение ΔU_ст, которое не превышает 2 В. Работа стабилитрона с током выше I_max не рекомендуется, так как ухудшается стабилизация и электроды перегреваются. Внутреннее сопротивление стабилитрона переменному току (дифференциальное сопротивление) R_i = Δu_a/Δi_a и значительно меньше сопротивления постоянному току R₀. Если бы стабилизация была идеальной (U_ст = const), то сопротивление R_i было бы равно нулю.

У отечественных стабилитронов напряжение стабилизации бывает от 75 В до нескольких сотен вольт, ток I_{minобычно 3 — 5 мА, а Imax — несколько десятков миллиампер.}

Рис. 21.8. Схема включения стабилитрона

 

Для стабилитронов коронного разряда характерны высокие напряжения и малые токи. У таких стабилитронов (рис. 21.7,6) электроды цилиндрической формы из никеля. Баллон наполнен водородом, причем напряжение стабилизации зависит от давления газа, которое обычно составляет тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба). Напряжение U_ст при этом несколько сотен вольт. Рабочие токи в пределах 3 — 100 мкА. Внутреннее сопротивление переменному току сотни килоом. Процесс возникновения разряда длится 15 — 30 с. В последнее время выпущены стабилитроны коронного разряда, оформленные в керамических баллонах, на напряжение в десятки киловольт.

Стабилитрон соединяют параллельно с нагрузкой R_H, а последовательно включают резистор R_огр (рис. 21.8). Нагрузкой является тот или иной потребитель (например, анодные цепи и цепи экранных сеток какого-либо усилителя и т. д.), который нужно питать стабильным напряжением. Напряжение источника Е должно быть выше напряжения стабилизации U_ст и достаточным для возникновения разряда в стабилитроне. Чем выше напряжение Е, тем выше должно быть сопротивление R_огр, и тогда стабилизация сохраняется при изменении напряжения Е в более широких пределах. Но при большем ограничительном сопротивлении КПД схемы снижается, так как потери мощности в стабилитроне и резисторе R_огр могут оказаться выше полезной мощности потребителя. Поэтому стабилитроны применяют только для установок небольшой мощности, в которых снижение КПД не так важно, как в мощных установках.

Стабилитроны наиболее часто работают в режиме, когда сопротивление нагрузки неизменно (R_H = const), а напряжение источника нестабильно (Е = var). В этом случае происходит следующее. Когда напряжение источника повышается, то увеличивается ток стабилитрона и почти все изменение напряжения приходится на долю резистора R_огр. Напряжение на стабилитроне и на нагрузке почти постоянно (лишь незначительно возрастает), если изменение тока стабилитрона не выходит за пределы режима нормального катодного падения. Расчет сопротивления R_огр делают по закону Ома. Если напряжение Е изменяется в обе стороны от среднего значения Е_ср, то

R_огр = (Е_ср — U_ст )/(I_ср + I_Н), (21.2)

где I_ср — средний ток стабилитрона, равный 0,5 (I_min + I_max), a I_Н — ток нагрузки, I_Н = U_ст / R_H.

Значение Е_ср определяется по максимальному и минимальному напряжению источника как

Е_ср = 0,5(Е_min + Е_max). (21.3)

После расчета R_огр следует проверить, сохранится ли стабилизация при изменении напряжения от Е_min до Е_max. Это делается следующим образом.

При изменении тока стабилитрона от I_min до I_max напряжение на R_огр изменяется на ΔE = R_огр (I_max — I_min). Стабилизация возможна при изменении Е не более чем на ΔE. Если ΔE < Е_max — Е_min, то стабилизация будет не во всем диапазоне изменения Е, а только в части его, причем эта часть тем меньше, чем меньше АЕ.

Поскольку I_max и I_min для данного стабилитрона постоянны, то значение АЕ пропорционально R_огр. Но значение R_огр тем больше, чем больше разница между Е и U_ст и чем меньше I_Н. Таким образом, стабилизация в более широких пределах возможна при более высоком напряжении источника и более низком токе нагрузки. Однако при этом снижается КПД.

Если ток нагрузки большой, то сопротивление R_огр мало и стабилизация происходит в очень узких пределах изменения напряжения Е, что невыгодно. Поэтому имеет смысл применять стабилитроны при токах I_Н, не превышающих значительно ток I_max.

Рис. 21.9. Схема понижения стабильного напряжения с помощью добавочного резистора

 

Рис. 21.10. Каскадное включение стабилитронов

 

Для стабилизации более высоких напряжений стабилитроны соединяют последовательно, обычно не более двух-трех. Они могут быть на разные напряжения, но должны иметь одинаковые токи I_min и I_max. Соединенные последовательно стабилитроны используются в качестве делителя, дающего различные стабильные напряжения. Потребители подключаются к одному или нескольким стабилитронам. Например, от трех стабилитронов на 75 В можно получать напряжения 75, 150 и 225 В. Иногда напряжение на потребителе должно отличаться от стандартных напряжений стабилитронов 75, 105, 150 В и так далее или от комбинаций этих напряжений. Тогда включают стабилитрон (или несколько стабилитронов) на ближайшее большее напряжение и поглощают излишек напряжения в добавочном резисторе R_доб, включенном последовательно с резистором R_H (рис. 21.9). Например, если требуется получить стабильное напряжение 120 В при токе I_H = 10 мА, то берут стабилитрон на 150 В, а излишек напряжения 30 В гасят в резисторе сопротивлением R_доб = 30:10 = 3 кОм.

Параллельное соединение стабилитронов не применяется, так как различные экземпляры стабилитронов данного типа не имеют одинаковых напряжений U_B и U_ст. При подаче напряжения на параллельно соединенные стабилитроны разряд возникает, лишь в том, у которого напряжение U_B наименьшее. Напряжение на нем скачком понижается, и в остальных стабилитронах разряда не будет. Если бы Он даже и возник, то вследствие различия напряжений стабилизации одни из стабилитронов работали бы с недогрузкой, другие — с перегрузкой. Возможно даже, что какой-то стабилитрон работал бы в режиме аномального катодного падения. Он не будет участвовать в стабилизации, а станет дополнительной бесполезной нагрузкой и уменьшит пределы стабилизации по напряжению. Конечно, можно подобрать близкие по параметрам стабилитроны, но это сложно и ненадежно, так как с течением времени их параметры меняются.

Эффективность стабилизации оценивают коэффициентом стабилизации k_ст. Он показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения стабилитрона ΔU_ст/U_ст меньше относительного изменения напряжения источника ΔЕ/Е, т. е.

k_ст = (ΔЕ/Е) / (ΔU_ст/U_ст) (21.4)

Стабилитрон обеспечивает k_ст = 10 … 20. Например, если k_ст = 10, Е = 200 В и U_ст = 75 В, то при изменении напряжения источника на ΔЕ = 40 В, т. е. на 20%, напряжение стабилитрона изменится только на 1,5 В, т. е. на 2%.

Коэффициент стабилизации увеличивается при каскадном соединении стабилитронов (рис. 21.10). В схеме напряжение первого стабилитрона Л₁ подается через ограничительный резистор R_огр2 на второй стабилитрон Л₂, параллельно которому присоединен потребитель. Если коэффициенты стабилизации стабилитронов k_ст1 и k_ст2, то общий коэффициент стабилизации

k_ст = k_ст1 k_ст2 (21.5)

При двух стабилитронах получается коэффициент k_ст от 100 до 400. Недостаток схемы — снижение КПД, так как потери будут в двух стабилитронах и двух ограничительных резисторах. Более двух стабилитронов обычно не включают. Стабилитрон Л₂ должен быть рассчитан на более низкое напряжение, нежели Л₁. Напряжение U_ст1 можно считать постоянным и вести расчет сопротивления R_огр2 на ток стабилитрона Л₂, лишь немного превышающий минимальный.

Стабилитроны также применяют для стабилизации напряжения при изменяющемся сопротивлении нагрузки и постоянном напряжении источника Е. Расчет сопротивления R_огр в этом случае проводится описанным методом. Если ток I_Н меняется от минимального значения I_Нmin, соответствующего R_Нmax , до максимального значения I_Нmax, соответствующего R_Нmin, то

R_огр = (Е — U_ст)/( I_ср + I_Нср), (21.6)

где I_ср — средний ток стабилитрона, а I_Нср — средний ток нагрузки,

I_Нср = 0,5 (I_Нmin + I_Нmax). (21.7)

В этом режиме общий ток перераспределяется между стабилитроном и нагрузкой. Например, если ток нагрузки возрастает, то ток стабилитрона почти на столько же уменьшается, а напряжение U_ст и общий ток почти постоянны. Следовательно, и падение напряжения на ограничительном резисторе R_огр изменяется незначительно. Так и должно быть, поскольку U_ст + U_r = Е = const.

Конечно, стабилизация возможна при токе стабилитрона в пределах от I_min до I_max. Изменение тока нагрузки не должно превышать наибольшее изменение тока стабилитрона, т. е. условием стабилизации является неравенство

I_Нmax — I_Нmin ≤ I_max — I_min (21.8)

Стабилитрон имеет различное внутреннее сопротивление постоянному и переменному току. Кроме того, значение R₀ в зависимости от тока меняется от единиц до десятков килоом. Например, у стабилитрона, имеющего U_ст = 150 В, I_max =30 мА и I_min = 5 мА, сопротивление R₀ меняется от 5 до 30 кОм. А внутреннее сопротивление переменному току R_i значительно меньше. Пусть, например, для того же стабилитрона при изменении тока от 5 до 30 мА напряжение U_ст меняется на 2,5 В. Тогда

R_i = ΔU_{ст/ ΔI = 2,5/25 = 0,1 кОм.}

Для переменного тока стабилитрон эквивалентен конденсатору большой емкости (при частоте 50 Гц сопротивление 0,1 кОм соответствует емкости 32 мкФ). Поэтому в выпрямителях стабилитроны обеспечивают дополнительное сглаживание пульсаций.

 

Как проверить стабилитрон

Стабилитрон — это диод, предназначенный для работы в области пробоя. Эти условия разрушают нормальные диоды, но стабилитрон проводит небольшой ток. Он поддерживает постоянное напряжение на устройстве, поэтому обычно используется в качестве простого регулятора напряжения во многих схемах. Чтобы проверить один, используйте мультиметр, чтобы проверить его напряжение как внутри, так и вне цепи.

Стабилитрон 1N4734A имеет номинальную мощность 5,6 В и 1 Вт. Поставляет стабильную 5.6 вольт на цепь. Максимальный ток составляет примерно 1 Вт / 5,6 В = 179 мА. Чтобы предотвратить чрезмерный ток в тестовой цепи, используйте резистор на 200 Ом последовательно с диодом.

Установка мультиметра на диоде. Обычно это обозначается маленьким символом диода на корпусе.

Измерьте прямое падение напряжения на стабилитроне. Сделайте это, подключив положительный или красный провод мультиметра к анодной стороне диода, на которой нет маркировки. Поместите отрицательный или черный провод на катодную сторону диода, отмеченную полосой.Стабилитрон сделан из кремния, поэтому неповрежденное устройство показывает от 0,5 до 0,7 В при прямом смещении.

Измерьте напряжение обратного смещения на стабилитроне, переключив щупы мультиметра. Поместите положительный вывод на сторону с маркировкой или со стороны катода, а отрицательный провод на сторону без маркировки или со стороны анода. Вы должны получить показания, указывающие на бесконечное сопротивление или отсутствие тока.

Присоедините положительный полюс 9-вольтовой батареи к одной стороне резистора, а другой конец резистора подсоедините к катодной стороне стабилитрона, чтобы он имел обратное смещение.Затем подключите оставшуюся клемму диода к отрицательной клемме аккумулятора.

Установите мультиметр в режим постоянного напряжения. Измерьте напряжение на диоде, поместив провод мультиметра на каждую клемму. Он должен показывать примерно 5,6 вольт, хотя значение может быть от 5,32 до 5,88 вольт. Обратите внимание, что напряжение между батареей и землей остается на уровне 9 В.

Стабилитроны, рабочие, опорные и прикладные

Стабилитроны — это один из типов диодов, которые часто используются в любой электронике.Это связано с тем, что стабилитроны почти всегда используются в цепях питания и схемах формирования сигналов. Стабилитроны похожи на обычные диоды с PN переходом, хотя они сильно легированы. Это заставляет диод вести себя иначе, чем сигнальный диод, когда он работает в области обратного смещения.

И сигнальный диод, и стабилитрон работают одинаково в области прямого смещения. При обратном смещении сигнальный диод блокирует любой ток от катода к аноду. Только незначительное количество обратного тока, включая обратный ток насыщения и ток тела, протекает через диод в диапазоне нА или мкА.Этот ток настолько мал по сравнению с током любой цепи, что не может управлять нагрузкой. Ток цепи обычно находится в диапазоне мА. Когда обратное напряжение увеличивается сверх определенного напряжения, называемого напряжением Колена, ток через диод от катода к аноду возрастает экспоненциально, вскоре достигая уровня тока в цепи. В этот момент поврежден сигнальный диод или диод питания. Сигнальные диоды часто выходят из строя, в то время как силовые диоды выходят из строя при коротком замыкании. Следовательно, сигнальный диод и силовой диод всегда позволяют току течь только в одном направлении, т.е.е., от анода к катоду. Любое чрезмерное напряжение, прикладываемое для протекания тока от катода к аноду, ломает диод.

Стабилитрон другой. Он позволяет току течь в обоих направлениях. Однако обратный ток (от катода к аноду) может течь только тогда, когда обратное напряжение выше точно номинального напряжения, то есть напряжения Зенера. Когда стабилитрон проводит ток цепи в состоянии обратного смещения, он понижает напряжение на стабилитроне и позволяет результирующему току цепи течь через него.

Что такое стабилитрон?
Стабилитрон — это сильно легированный полупроводниковый диод, предназначенный для работы в обратном направлении (от катода к аноду). Эти диоды предназначены для обратного пробоя при резком, четко определенном «обратном напряжении», так что они могут работать в области обратного смещения без пробоя. Конкретное напряжение, при котором стабилитрон имеет обратный пробой, называется «напряжением стабилитрона». Стабилитроны доступны с широким диапазоном напряжений стабилитрона, обычно от 1.От 8 до 200 В. Стабилитрон проводит ток в обратном направлении, только когда приложенное напряжение выше, чем его напряжение стабилитрона.

Электрический символ стабилитрона отличается от обычного диода. Обычный диод (сигнальный или силовой) показан в цепи следующим символом.

Следующий символ показывает стабилитрон.

Обратите внимание на загнутые края на полосе в символе стабилитрона. На принципиальной схеме важно отличать стабилитрон от обычного диода.Обычные диоды не проводят ток в ответ на любое обратное напряжение и действуют как разомкнутые цепи. Стабилитрон проводит от катода к аноду, если обратное напряжение больше, чем его напряжение Зенера. Этот факт всегда нужно учитывать при анализе данной схемы.

Как работает стабилитрон
Стабилитрон — это сильно легированный полупроводниковый диод. Обычный полупроводниковый диод в режиме обратного насыщения страдает от лавинного пробоя, когда приложенное напряжение превышает напряжение Колена.Лавинный пробой в обычных диодах приводит к их поломке, вызывая их разрыв цепи (часто в случае сигнальных диодов) или короткое замыкание (часто в случае силовых диодов).

Стабилитроны

при обратном насыщении демонстрируют два вида пробоя — лавинный пробой и пробой стабилитрона. Стабилитрон не выходит из строя ни при пробое стабилитрона, ни при лавинном пробое.

Когда на обычный полупроводниковый диод подается обратное напряжение, его обедненная область расширяется из-за воздействия приложенных электрических полей.Ширина обедненной области продолжает увеличиваться по мере увеличения приложенного обратного напряжения. Все это время небольшой обратный ток насыщения течет от катода к аноду из-за неосновных носителей заряда. При определенном обратном напряжении, напряжении «Колено», неосновные носители заряда обладают достаточной кинетической энергией из-за электрического поля в области обеднения, чтобы они начали сталкиваться со стационарными ионами, выбивая больше свободных электронов. Вновь сгенерированные свободные электроны также приобретают аналогичную кинетическую энергию из-за электрического поля в области обеднения.Они также сталкиваются с неподвижными ионами, выбивая еще большее количество свободных электронов. Это работает как цепная реакция, накапливающая большое количество тока через область истощения, при которой диод становится проводящим. Это называется «лавина».

У стабилитрона другой вид пробоя при обратном смещении. Это называется пробоем Зенера, который происходит еще до пробоя Лавины. Стабилитрон сильно легирован. В нем больше примесных атомов, чем в обычном диоде, поэтому в обедненной области больше ионов.Из-за большего количества ионов обедненная область стабилитрона очень тонкая. В обедненной области имеется более сильное электрическое поле из-за ее малой ширины. Из-за сильного электрического поля в обедненной области валентные электроны ионов попадают в зону проводимости, и большой ток начинает течь от катода к аноду.

Отметим, что лавинный пробой возникает в результате столкновения неосновных носителей заряда с ионами в обедненной области.В то же время пробой Зенера — это квантовое явление, которое происходит из-за того, что валентные электроны переместились из валентной зоны в зону проводимости под действием электрического поля через узкую обедненную область.

Пробой Зенера происходит до пробоя «Лавины». Лавинный пробой не происходит при определенном напряжении и во многом зависит от условий работы диода и схемы. Пробой стабилитрона происходит при резком напряжении, напряжении стабилитрона, которое задается уровнем легирования диода.Когда стабилитрон выходит из строя, он становится проводящим от катода к аноду, и вероятность «лавинного» пробоя отсутствует.

Когда стабилитрон начинает проводить обратное смещение, падение напряжения на нем фиксируется на уровне стабилитрона ‘, на которое не влияют изменения напряжения от источника. Однако ток через стабилитрон может варьироваться в зависимости от тока цепи, потребляемого нагрузкой. Как только ток нагрузки установлен, ток через стабилитрон также стабилизируется.

В стабилитронах

используются оба явления — стабилитрон и лавинный пробой. Если напряжение стабилитрона достигает 6 В, он начинает проводить обратное смещение при напряжении стабилитрона из-за пробоя стабилитрона. Если номинальное напряжение стабилитрона больше 6 В, стабилитрон проводит лавинный пробой при номинальном напряжении. Стабилитроны проводят более высокий ток, когда они являются проводящими из-за лавинного пробоя, чем когда они проводят из-за пробоя стабилитрона.

Когда стабилитрон смещен в прямом направлении, он работает как обычный диод.Из-за высокого уровня допирования максимальный прямой ток стабилитрона всегда больше, чем у обычных диодов.

Упаковка стабилитронов
Стабилитроны выпускаются как в сквозном, так и в SMD корпусе. Модели со сквозным отверстием обычно закрыты стеклом, чтобы обеспечить рассеивание большой мощности. Оба типа пакетов имеют полосу на одном конце для обозначения катода.

Подключение стабилитрона в схему
В схеме / сети стабилитрон может быть подключен либо к нагрузке последовательно с диодом, либо к нагрузке, подключенной параллельно диоду.Стабилитрон всегда подключен для работы в обратном направлении.

Когда стабилитрон включен последовательно с нагрузкой, подаваемое напряжение падает на стабилитрон диода, а оставшееся напряжение появляется на анодном конце стабилитрона. Обычно к стабилитрону последовательно подключают резистор. Этот резистор и оставшееся сопротивление цепи нагрузки определяют ток через стабилитрон. Такой же ток протекает через нагрузку и через стабилитрон.

Когда стабилитрон подключен к нагрузке параллельно, то же напряжение применяется к сети нагрузки до тех пор, пока приложенное напряжение не станет меньше напряжения стабилитрона. Когда приложенное напряжение превышает напряжение стабилитрона, в цепи нагрузки появляется только падение напряжения стабилитрона на диоде. Таким образом, напряжение в сети нагрузки никогда не превышает напряжения стабилитрона. Теперь ток через сеть нагрузки зависит от напряжения стабилитрона и сопротивления нагрузки. Если резистор или другая сеть уже подключены последовательно к стабилитрону (и сети нагрузки) перед источником напряжения, ток уже ограничен этим резистором или сетью.

Ссылка на стабилитрон
Доступны сотни моделей стабилитронов. В следующей таблице перечислены некоторые из популярных стабилитронов.

Применение стабилитрона
Обратите внимание, что этот список не является исчерпывающим. Этот список — всего лишь попытка перечислить популярные стабилитроны с напряжением стабилитрона до 6 В. Эта таблица может служить отправной точкой для изучения стабилитронов.

Стабилитрон имеет следующие общие области применения:

1. Опорное напряжение: Когда на цепь нагрузки необходимо подавать фиксированное напряжение, ее можно подключить параллельно стабилитрону с таким же напряжением стабилитрона.Таким образом, напряжение на нагрузочном устройстве / сети будет таким же, как напряжение стабилитрона, но никогда не будет выше этого. Источник напряжения на стабилитроне должен быть больше, чем напряжение на стабилитроне; в противном случае стабилитрон не будет проводить в обратном направлении, и на нагрузке появится приложенное напряжение, меньшее, чем напряжение стабилитрона.

Обратите внимание, что это не идеальное регулирование напряжения. В приведенной выше схеме ток нагрузки ограничивается сопротивлением.Напряжение на нагрузке может изменяться в зависимости от тока, потребляемого самой нагрузкой. Напряжение также может изменяться в зависимости от температуры.

2. Многорельсовый источник питания — Многорельсовый источник питания может быть спроектирован с использованием нескольких стабилитронов. Стабилитроны можно подключать последовательно, чтобы обеспечить разные падения напряжения. Это то же самое, что использовать стабилитрон для опорного напряжения. Один стабилитрон используется в качестве простого источника опорного напряжения для обеспечения фиксированного падения напряжения в сети нагрузки. Несколько стабилитронов используются в многорельсовом питании для обеспечения симметричных и / или возрастающих падений напряжения.Помните, что ток через стабилитроны должен быть достаточным для управления нагрузочной сетью. Для этого сами стабилитроны должны иметь соответствующую номинальную мощность, и не должно быть сети или сопротивления, ограничивающих ток через стабилитроны сверх требуемых уровней тока на нагрузке. Ниже представлена ​​симметричная шина питания с стабилитронами.

Ниже представлена ​​еще одна схема многорельсового питания с использованием стабилитронов.

3. Ограничение напряжения: сигналы переменного тока могут быть ограничены с помощью стабилитрона.Если пиковая амплитуда сигнала переменного тока равна Vpeak high, стабилитрон с напряжением стабилитрона Vz может зафиксировать положительный пик на уровне Vz, подключив выход к катоду стабилитрона и подключив анод стабилитрона к земле. Уровень фиксированного сигнала можно увеличить выше Vz, подключив положительную шину с требуемым приращением к аноду стабилитрона, а не подключив ее к земле. Это также полностью удалит отрицательный цикл с вывода.

Даже два стабилитрона могут быть соединены последовательно в противоположных направлениях для получения симметричного ограничения входного сигнала переменного тока.

4. Преобразование напряжения — стабилитрон можно использовать для сглаживания входного питания регулятора напряжения. Подключив стабилитрон последовательно с источником напряжения к регулятору напряжения, источник входного напряжения может быть понижен на Vz. По сравнению с резистором, понижающим напряжение, стабилитрон на своем месте может выдерживать все изменения тока нагрузкой на другом конце регулятора напряжения.

Как выбрать стабилитрон
Двумя наиболее важными факторами, определяющими выбор стабилитрона для конкретного применения, являются его «напряжение стабилитрона» и номинальная мощность.Стабилитрон должен выбираться по напряжению стабилитрона, которое должно падать при его последовательном соединении, или он должен обеспечивать параллельное соединение. Во-вторых, его номинальной мощности должно быть достаточно, чтобы не ограничивать ток, потребляемый устройством нагрузки или сетью.

---

В рубрике: Избранные, Технические статьи
С тегами: лавинный пробой, различные типы диодов, типы диодов, принцип работы стабилитрона, пробой стабилитрона, стабилитрон, применение стабилитронов, модели стабилитронов, многорельсовое питание стабилитронов, Источник питания стабилитрона, фиксация напряжения стабилитрона, регулировка напряжения стабилитрона, преобразование напряжения стабилитрона, работа стабилитрона, эталон стабилитрона, напряжение стабилитрона

---

Стабилитроны — принцип работы, символ и характеристики

Что такое стабилитрон?

Стабилитроны

— это кремниевые полупроводниковые устройства, которые могут пропускать ток как в прямом, так и в обратном направлении.В отличие от диодов с p-n переходом, они сконструированы таким образом, чтобы выдерживать обратное напряжение пробоя, не повреждая себя.

Они сильно легированы, чем обычные диоды с p-n переходом, поэтому образуют очень тонкую обедненную область. Это делает их способными к обратному пробою при относительно низких напряжениях (обычно менее 4 В). Кроме того, после обратного пробоя напряжение на них остается довольно постоянным. Это делает его пригодным для использования в качестве регуляторов напряжения.

Во время обратного смещения он проводит только небольшой ток утечки.Если напряжение в обратном режиме увеличивается до заданного напряжения пробоя (Vz), то начинается протекание тока от диода. Последовательный резистор показывает, что ток сначала достигает максимума, а затем стабилизируется, а затем в широком диапазоне приложенного напряжения остается постоянным.

Символ стабилитрона

На рисунке показано стандартное обозначение стабилитронов с маркировкой анода и катода на соответствующих сторонах. В реальном устройстве катод обозначен толстой линией.-iz указывают на обратный ток после пробоя стабилитрона.

Характеристики V-I стабилитрона

Когда анод соединен с положительной клеммой источника питания, считается, что он находится в прямом смещении, а когда анод подключен к отрицательной клемме источника питания в режиме обратного смещения.

ВАХ стабилитрона.

Прямые характеристики стабилитрона с

При прямом смещении работает аналогично диоду p-n-перехода.Он имеет напряжение смещения от 0,3 до 0,7 В. Он имеет характеристики прямого смещения, которые представлены в первом четверостишии V-I характеристик.

Обратные характеристики стабилитрона с

Даже в условиях обратного смещения через стабилитрон протекает небольшой ток утечки. Когда обратное напряжение увеличивается и достигает определенного уровня, оно начинает проводить, как в режиме обратного смещения, без повреждения. В этот момент ток резко увеличивается до максимального значения, определяемого компонентом схемы.Напряжение, при котором стабилитрон переходит из состояния обратной блокировки в состояние обратной проводимости, известно как напряжение стабилитрона.

В состоянии обратной проводимости он проводит широкий диапазон напряжений. Независимо от протекания тока падение напряжения на проводнике остается постоянным.

Лавинный пробой стабилитронов

Пробой этого типа происходит не только в стабилитроне, но и в нормальном диоде при высоком обратном напряжении. Если на P-N-переход подается высокое обратное напряжение, электроны движутся с высокими скоростями, потому что они получают достаточное количество энергии.

Когда эти свободные электроны ускоряются с высокими скоростями, происходит столкновение атомов, и больше электронов отбрасываются. Поскольку столкновение происходит непрерывно, электроны продолжают сбиваться, и это приводит к постоянному увеличению электрического тока в диоде. Из-за резкого увеличения электрического тока нормальный диод может выйти из строя навсегда, но он способен выдерживать это резкое увеличение тока.

Пробой стабилитрона в стабилитроне

Когда напряжение обратного смещения и другое напряжение стабилитрона становятся ближе, электрическое поле в обедненной области увеличивается, и оно вытягивает больше электронов из валентной зоны.Эти электроны в валентной зоне отделяются от родительского атома из-за высокой плотности электрического поля в области обеднения. В этот момент увеличивается небольшое количество напряжения, которого достаточно для быстрого увеличения электрического тока до области пробоя стабилитрона, и там происходит пробой.

Характеристики стабилитрона

Напряжение пробоя: Напряжение пробоя колеблется от 2,4 до 200 вольт.

Ток (макс.) Iz: Он представляет собой максимальный ток при номинальном напряжении стабилитрона, а значение Vz составляет от 200 микроампер до 200 ампер.

Current Iz (min): Наименьшее значение тока, которое требуется для пробоя диода.

Номинальная мощность: Это максимальная мощность, потребляемая диодом. Это напряжение и величина тока, проходящего через диод.

Температурная стабильность: Для лучшей температурной стабильности диодов требуется 5В.

Применение стабилитрона

Основными областями применения стабилитронов являются следующие:

• Регулировка напряжения
• Защита от перенапряжения
• Цепи ограничения напряжения
• Сдвиг напряжения

Стабилитрон в качестве регулятора напряжения:

Назначение регулятора напряжения — поддерживать постоянное напряжение нагрузки независимо от изменения тока нагрузки и напряжений питания.В случае стабилитронов напряжение стабилитрона дает им возможность регулирования напряжения. В режиме обратной проводимости стабилитрон всегда поддерживает постоянное напряжение на своем выводе, регулируя ток, протекающий через него. Следовательно, напряжение на параллельно подключенной нагрузке остается постоянным.

Функция защиты от перенапряжения:

Стабилитрон

в сочетании с SCR может снизить риск повреждения из-за перенапряжения. Когда напряжение увеличивается по сравнению с напряжением стабилитрона, диод начинает проводить и запускает SCR и обеспечивает путь с низким сопротивлением для перенапряжения на землю, тем самым защищая нагрузку от серьезных повреждений.

Схема клипсатора

Два диода Зенера, соединенные спина к спине, могут работать как ограничитель формы сигнала. Это может помочь уменьшить скачки напряжения от воздействия на нагрузку.

Сводка Стабилитрон

разработан для безопасной работы в режиме обратного смещения и проводит значительный обратный ток при напряжениях смещения, превышающих напряжение стабилитрона. Напряжение стабилитрона — это минимальное напряжение, при котором диод начинает проводить ток при обратном смещении.Из множества приложений регулирование напряжения является наиболее важным применением стабилитронов.

Стабилитрон

, двойной, общий анод

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj / Название (MMBZ5V6ALT1 — стабилитроны, сдвоенные, общий анод) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > транслировать приложение / pdf

s2190c

MMBZ5V6ALT1 — Стабилитроны, двойные, общий анод

Эти двойные монолитные кремниевые стабилитроны предназначены для приложения, требующие защиты от переходных перенапряжений.Они предназначены для использования в оборудовании, чувствительном к напряжению и электростатическому разряду, например компьютеры, принтеры, бизнес-машины, системы связи, медицинское оборудование и другие приложения. Их двойное соединение общее Конструкция анода защищает две отдельные линии, используя только один корпус. Эти устройства идеально подходят для ситуаций, когда пространство на плате ограничено.

2018-08-28T13: 18: 53-07: 00BroadVision, Inc.2020-06-09T23: 25: 30 + 08: 002020-06-09T23: 25: 30 + 08: 00 Acrobat Distiller 10.1.16 (Windows) uuid: 10b14935-acf4-4510-ab26-c09f4e6246fbuuid: 6efbe1b3-1feb-4c59-bcda-c1efc4bdfb33Печать конечный поток эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > транслировать HdTKo6z = 9J &) ޜ lb4 + 4 d ٕ z; $ 9 | C2 | ^ Q {PE} jЍ (álaD3 紏 6џ

I # Ar «E $ B @ DK% IG! * | J> M] vm5cç9tm ~ G00cdȘ # G $ \ L! Ya J] bbʳ $ # & N_ # ERɀu (Y> ‘4 & C8’J3DB30g? 3Dg8czk | 3 = 뮅 o} e {cjlO, S «bBYƎ 돷 * ъ8gkX) y) (.Φ mBVD ​​\ QfCyB8TlX4} n.Pg?wtі.b) CƷ6DFr # L (oѶXGn> Nñx}, TNlf9 ױ> 4 ‘, L̀K | C5r! \ 7p W1

> ad3

Разница между диодом 9 и стабилитроном

12 июля 2011 г. Автор: Эндрю

Диод против стабилитрона

Диод — это полупроводниковый прибор, состоящий из двух полупроводниковых слоев. Стабилитрон — это особый тип диода, который обладает некоторыми другими особенностями, которые нельзя найти в обычных диодах. Дизайнеры подбирают их в соответствии с требованиями приложения.

Диод

Диод — это простейшее полупроводниковое устройство, состоящее из двух полупроводниковых слоев (одного P-типа и одного N-типа), соединенных друг с другом. Следовательно, диод — это PN переход. Диод имеет две клеммы, известные как анод (слой P-типа) и катод (слой N-типа).

Диод позволяет току течь через него только в одном направлении — от анода к катоду. Это направление тока отмечено на его символе стрелкой. Поскольку диод ограничивает ток только в одном направлении, его можно использовать как выпрямитель.Схема полного мостового выпрямителя, состоящая из четырех диодов, может преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC).

Диод начинает действовать как проводник, когда небольшое напряжение подается в направлении от анода к катоду. Это падение напряжения (известное как прямое падение напряжения) всегда присутствует при протекании тока. Для обычных кремниевых диодов это напряжение обычно составляет около 0,7 В.

Хотя диод позволяет току течь от анода к катоду, все меняется, когда очень большое напряжение (называемое напряжением пробоя) прикладывается в направлении от катода к аноду (от N к P).В этом случае диод необратимо повреждается (из-за лавинообразного пробоя) и становится проводником, позволяющим протекать анодному току через огромный катод.

Стабилитрон

Стабилитрон

сделан путем небольшой подстройки нормального диода. Как упоминалось в предыдущем абзаце, нормальный диод будет проводить большой обратный ток и будет необратимо поврежден при приложении большого обратного напряжения. Стабилитрон также будет проводить большой обратный ток, но при этом устройство не будет повреждено.Это достигается путем изменения способа легирования PN перехода, и это обратное напряжение называется «напряжением Зенера».

Следовательно, стабилитрон может проводить в обоих направлениях. Если напряжение между анодом и катодом выше, чем прямое падение напряжения (около 0,7 В), оно будет проводить в прямом направлении, и оно будет проводить в обратном направлении, если обратное напряжение равно напряжению Зенора (может быть любое значение, например: — 12 В или -70 В).

Вкратце: Разница между диодом и стабилитроном 1.Диод может проводить ток только в одном направлении, тогда как стабилитрон позволяет проводить ток в обоих направлениях. 2. Нормальный диод будет необратимо поврежден из-за большого обратного тока, а стабилитрон — нет. 3. Количество легирования для полупроводниковых слоев P и N в двух устройствах разное. 4. Диоды обычно используются для выпрямления, а стабилитроны — для регулирования напряжения.

Как найти анодный катод диода: 3 метода тестирования по шагам

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИОДА

Диод — это электронный компонент с двумя выводами, который проводит ток в основном в одном направлении .

Структура и обзор диодов

Диоды имеют высокое сопротивление в одном направлении (смещение в обратном направлении) и почти нулевое сопротивление в другом направлении (смещение в прямом направлении).

Полупроводниковые диоды широко используются в настоящее время, и две клеммы соединены p-n переходом. В основном диоды сделаны из полупроводников (обладающих свойствами между проводником и изолятором).

Полупроводниковые материалы, относящиеся к группе 4 с 4 валентными электронами, такие как кремний и германий, широко используются (кроме углерода).

Символ и полярность диода

Как найти анодный катод диода?

Анод-катод диода можно легко идентифицировать по его внешнему виду. Рядом с катодной (отрицательной) клеммой есть серебряное или черное кольцо вокруг диода. Таким образом, клемма с серебряной или черной полосой является катодом, а другая клемма — анодом (положительным).

Полярность диода также можно определить по его символу. Диод имеет два вывода: положительный и отрицательный.В символе это стрелка, которая указывает от положительной (анодной) стороны к отрицательной (катодной) стороне. Как найти анод и катод в диоде

Характеристика диода ВАХ

Поскольку диод является нелинейным устройством, он имеет нелинейная характеристическая кривая. График зависимости тока от напряжения представляет собой кривую, а не прямую линию. Напряжение на диоде должно превышать напряжение барьера, чтобы провести ток, и этот потенциал барьера создает изгиб кривой, который известен как напряжение изгиба кривой.Коленное напряжение (напряжение включения) составляет около 0,7 В для кремниевых диодов и около 0,3 В для германиевых диодов.

Характеристика диода ВАХ

Типы диодов

1. Стабилитрон
2. PN-переходный диод
3. Светодиод
4. Обратный диод
5. Диод Шоттки
6. Точечный диод
7. Варакторный диод
8. Лазерный диод
099 Фотодиод Туннельный диод

Что такое

ZENER DIODE ?

Стабилитрон — это специальный кремниевый полупроводниковый диод, который может проводить ток в обратном направлении, когда он достигает определенного напряжения (напряжения Зенера)

Тесты диодов

Как проверить диод с помощью цифрового мультиметра

Цифровой мультиметр — самый подходящее оборудование на случай, как найти анод и катод в диоде.Есть два теста, которые можно реализовать.

1. Нахождение анодного катода диода с помощью режима тестирования диода
2. Нахождение катода анода диода с помощью тестирования режима Омметра (сопротивления)

Как найти анод и катод в диоде с помощью тестирования в режиме диода в цифровой мультиметр

• Поверните центральную ручку туда, где отображается символ диода, который соответствует режиму проверки диодов в цифровом мультиметре.

• Держите красный свет (+) и черный свет (-) на любом из выводов диода.

• Проверьте показания на дисплее.

• Если отображается значение напряжения, то диод смещен в прямом направлении, и вывод, на котором u удерживал красный световой импульс, является анодом, а контакт, на котором u удерживал черный световой импульс, является катодом диода. (Если отображаемое напряжение составляет примерно 0,6–0,7, то это кремниевый диод с прямым смещением и это значение равно 0.25 — 0,3 для германиевых диодов)

• Если на дисплее не отображается какое-либо значение или отображается «OL», это означает, что через диод не протекает ток, и он находится в состоянии обратного смещения, когда красный фоб находится на катод.

Как найти анод-катод диода с помощью тестирования в режиме омметра (сопротивления) в цифровом мультиметре.

• Установите центральную ручку в режим проверки сопротивления, где отображается символ Ом.

• Держите красный и черный свет по обе стороны от диода.

• Проверьте показания на дисплее, повернув центральную ручку из режима низкого сопротивления в режим высокого сопротивления.

• Если на дисплее отображается низкое значение сопротивления в режиме проверки низкого сопротивления, то он смещен в прямом направлении, и красный световой импульс находится на аноде, а черный световой импульс — на катоде.

• Если на дисплее отображается очень высокое значение сопротивления или «OL», это означает, что диод смещен в обратном направлении, где красный световой импульс находится на катоде, а черный световой импульс находится на аноде.При обратном смещении диоды создают очень высокое сопротивление.

Как найти анод и катод в диоде с помощью аналогового мультиметра

• Подключите положительный световой сигнал к положительной клемме диода (анода), а отрицательный световой сигнал к отрицательной клемме диода (катода)

• Затем показания должны давать низкое значение сопротивления, следовательно, оно смещено в прямом направлении.

• Затем подключите положительный световой сигнал к катоду, а отрицательный — к аноду.

• Тогда показания должны отображать высокое значение сопротивления (состояние OL), следовательно, диод вызывает очень высокое сопротивление при обратном смещении.

FAQ:

Почему прямое сопротивление диодов не одинаково при измерении в разных шкалах цифрового мультиметра?

Диод — это нелинейное электронное устройство. изменения шкалы цифрового мультиметра приведут к изменению силы тока и результирующего прямого сопротивления.Поэтому он дает разные значения сопротивления с разными шкалами.

Что такое коленное напряжение диода?

Напряжение на диоде должно превышать напряжение барьера, чтобы провести ток, и этот потенциал барьера создает изгиб кривой, который известен как напряжение изгиба кривой. Изгибное напряжение (напряжение включения) составляет около 0,7 В для кремниевых диодов и около 0,3 В для германиевых диодов.

Как установить режим сопротивления в цифровом мультиметре?

Поверните центральную ручку в режим проверки сопротивления, где отображается символ Ом «Ω».Цифровые мультиметры, установленные в режим «сопротивления», указывают на разрыв, отображая на дисплее «OL» (разомкнутый контур) или пунктирные линии.

---

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, КАК правильно определить 3 контакта транзистора?

ПРОЧИТАЙТЕ ЗДЕСЬ

---

Как проверить диод и методы тестирования диодов, светодиодов и стабилитронов — Все о проектировании

Как проверить диод? Методы испытаний диодов, светодиодов и стабилитронов

В проектах электронной техники диод является одним из наиболее важных компонентов.Очень важно и необходимо выполнить тест диода, прежде чем вставлять его в печатную плату. Чтобы избежать каких-либо бедствий или напрасно тратить ваше время, рекомендуется провести эти тесты диодов, прежде чем внедрять их в какую-либо схему. Мы проводим эти диодные испытания диодов, светодиодов и стабилитронов, чтобы увидеть, не повреждены ли они, сгорели или повреждены. Мультиметр — важный инструмент, используемый для этих испытаний диодов.

Перед установкой и поиском неисправностей любого диода, светодиода или стабилитрона необходимо иметь базовые знания об этих компонентах.В этой статье мы объяснили эти компоненты столько, сколько нам нужно для проверки диодов, светодиодов и стабилитронов.

Давайте перейдем к первому — «как проверить диод».

Как проверить диод?

Перед проверкой диода вам необходимо получить базовые знания о диоде.

Что такое диод?

Диод — это однонаправленный полупроводниковый компонент , который позволяет протекать току только в одном направлении и блокирует прохождение тока в другом направлении.если ток находится в пределах номинального значения диода.

Диод имеет очень низкое (идеально нулевое) сопротивление в одном направлении и очень высокое (идеально бесконечное) сопротивление в другом направлении.

Клеммы диода:

Диод имеет две клеммы, которые называются катодом , (отрицательная клемма) и , анодом, (положительная клемма).

Катод изготовлен из полупроводника N-типа , а анод изготовлен из полупроводника P-типа.

Когда катод и анод подключены к отрицательному и положительному выводу источника питания соответственно, диод начинает проводить и, как говорят, находится в положении , прямое, , , смещение, . В этой конфигурации падение напряжения на диоде составляет около 0,3 В, (в случае германиевого диода) или 0,7 В, (в случае кремниевого диода).

И когда эти соединения меняются местами, то есть катод с положительным выводом и анод с отрицательным выводом, диод прерывает ток и, как говорят, находится в положении , обратное смещение .В этом состоянии диод имеет очень высокое сопротивление и на нем появляется напряжение питания.

Визуальная идентификация анода и катода:

Визуальная идентификация анодных и катодных выводов диода очень проста и удобна. Белая сторона с полосами диода — это Катод , а сторона без полосок — это Анод .

Тест сопротивления диода:

При тестировании сопротивления диода необходимо использовать DMM (цифровой мультиметр).

• Сначала установите цифровой мультиметр в режим сопротивления или Омметра с помощью ручки.
• Следующий шаг — удалить диод, если он находится в какой-либо цепи.
• Определите клеммы ( анод и катод ), используя приведенные выше инструкции.
• Поместите общий зонд (черный зонд) цифрового мультиметра на катод, а красный зонд на анод диода. Эта конфигурация — , прямое смещение . Теперь запишите чтение.
• Теперь поменяйте местами зонды так, чтобы красный зонд был на катоде, а черный зонд (общий зонд) был на аноде диода. Такая конфигурация становится обратным смещением . Теперь запишите также показания.

Анализ:

В конфигурации прямого смещения диод закроется, и омметр покажет очень низкое сопротивление (в идеале ноль).

Примечание. Во время проверки диода некоторые омметры могут иметь очень низкое испытательное напряжение для измерения сопротивления, которого может быть недостаточно для прямого смещения диода (для диода требуется 0.7 или более 0,7 В, чтобы стать смещением вперед).

В таком случае омметр покажет его в разомкнутом состоянии, и показание будет очень высоким. Для этих счетчиков отлично работает следующий метод

В конфигурации с обратным смещением диод открывается и обеспечивает очень высокое сопротивление . Таким образом, омметр покажет высокое сопротивление (в идеале — бесконечное).

Заключение :

• В прямое смещение , если показание сопротивления очень низкое (в идеале ноль), тогда диод находится в рабочем состоянии .
• В обратное смещение , если сопротивление очень высокое (в идеале бесконечно), тогда диод исправен .
• Если в оба условия (прямое и обратное смещение), показание очень высокое , тогда говорят, что диод открыт, и вам необходимо его заменить.
• Если в оба условия (прямое и обратное смещение), показание очень низкое тогда диод , вероятно, закорочен , и его также необходимо заменить.

Использование режима тестирования диодов:

Режим тестирования диодов в мультиметре специально разработан для тестирования диодов. Он может совместно использовать другие функции в разных измерителях, такие как режим проверки целостности и т. Д.

• Установите цифровой мультиметр в режим проверки диодов .
• Удалите диод, если он установлен в какой-либо схеме.
• Обозначьте клеммы, используя приведенные выше инструкции.
• Поместите общий зонд (черный зонд) на катод, а красный зонд на анод диода.Это делает его прямым смещением . Запишите чтение.

• Теперь поменяйте местами датчик на диоде так, чтобы черный датчик соединялся с анодом, а красный датчик — с катодом. Сейчас это обратное смещение . Запишите чтение.

Заключение:

• При прямом смещении исправный диод является замкнутым и цифровой мультиметр будет показывать менее 0,7 В (в случае кремниевого диода ) или 0.3v (в случае германия ).
• При обратном смещении диод будет в открытом состоянии , и цифровой мультиметр покажет бесконечность ( 1 или OL , что в цифровом мультиметре показывает бесконечность или превышение предела).
• Если показания в чем-то совпадают с показаниями, приведенными выше, то диод находится в рабочем состоянии , и , хорошо, .
• Если показание не находится рядом с этим, особенно в случае с прямым смещением , то диод, вероятно, сгорел или поврежден, и его необходимо заменить.

С помощью вольтметра

Чтобы проверить диод с помощью вольтметра , вам необходимо подключить диод к батарее и резистору, как показано ниже.

• Вам необходимо последовательно подключить резистор , чтобы ограничить ток, протекающий через него.
• Подайте напряжение, подключив его к батарее в , прямое смещение .
• Измерьте напряжение на диоде.
• Теперь поменяйте местами клеммы аккумулятора, чтобы установить диод в обратном смещении .

• Измерьте напряжение на диоде.

Заключение:

• При смещении вперед вольтметр должен показывать 0,7 В (для кремниевого диода ) или 0,3 В (для германиевого диода ).
• При обратном смещении вольтметр должен считывать то же напряжение , что и источник питания.
• В смещение вперед , если показание вольтметра 0v , то диод короткий .Если вольтметр показывает то же , что и , напряжение питания , то диод открыт, . В обоих случаях диод неисправен, и нуждается в замене .
• В обратное смещение , если вольтметр считывает что-либо, кроме напряжения питания, диод неисправен .

Тестирование неисправного открытого диода:

Диод обрыв и неисправен, и его необходимо заменить в следующих случаях:

• При испытании сопротивления показания омметра показывают очень высокое сопротивление в для обеих конфигураций (прямое и обратное).
• В режиме тестирования диодов , если показание равно бесконечное ( 1 или 0L ) в обеих конфигурациях.
• В тесте вольтметр , если вольтметр показывает , равное напряжению питания в , обе конфигурации .

Тестирование неисправного закрытого или закороченного диода:

Диод замкнут, неисправен, его необходимо заменить в следующих случаях:

• Во время испытания сопротивления , если показания очень низкие в обеих конфигурациях (вперед и назад).
• В режиме тестирования диодов , если показания несколько соответствуют , то же в обеих конфигурациях.
• В тесте вольтметр , если вольтметр показывает 0 В, в одной или обеих конфигурациях.

Как проверить светодиод?

Что такое светодиод?

LED — светодиод . Это тип диода, который излучает свет, когда через него проходит ток. Как и диод, LED имеет удельное прямое падение напряжения в диапазоне от 1.От 8v до 3.3v в зависимости от цвета. Светодиод LED имеет две клеммы, известные как Anode & Cathode .

Визуальная идентификация светодиодных клемм:

Обычно при производстве светодиода оконечная ножка анод делается на длиннее , а контактная ножка катода делается на короче . Итак, это один из способов распознать клеммы.

Второй способ — заглянуть внутрь светодиода LED .Плоский вывод по сравнению с другим выводом — это катод , а другой тонкий вывод — это анод .

Использование режима тестирования диодов:

• Переведите цифровой мультиметр в режим проверки диодов с помощью ручки.
• Отключите питание цепи от светодиода , если он находится под напряжением.
• Обозначьте клеммы, как показано в приведенных выше инструкциях.
• Поместите общий зонд (черный зонд) на катод и красный зонд на анод светодиода .

• Светодиоды не работают при обратном смещении, поэтому нет необходимости проверять обратное смещение.

Если светится светодиод , значит хорошо . Если он не светится, значит, LED , вероятно, сгорел или поврежден .

Как проверить стабилитрон:

Что такое стабилитрон:

Стабилитрон — это особый тип диода, который обычно работает при обратном смещении .При смещении вперед он действует как общий диод . Но что отличает его от обычного диода, так это то, что он также допускает ток в обратном смещении , когда напряжение питания достигает напряжения стабилитрона (напряжения пробоя).

Идентификация клемм:

Как и обычный диод, стабилитрон имеет ту же полосу над катодом , а сторона без полосок — это анод .

Тестирование Стабилитрон Диод:

Стабилитрон можно проверить двумя следующими способами. Второй способ очень важен.

Использование диодного режима:

Как мы уже говорили, стабилитрон работает так же, как и общий диод , поэтому метод тестирования диода в режиме будет таким же для стабилитрона.

Смещение вперед покажет менее 0,7 В , а смещение назад покажет бесконечное ( 1 или OL ), потому что он будет блокировать ток, если измеритель не может обеспечить большее напряжение, чем его пробой Зенера . напряжение .

С помощью вольтметра:

Это важный метод проверки стабилитрона в обратном смещении . Вам необходимо узнать о напряжении пробоя стабилитрона из его таблицы данных перед его тестированием.

Допустим, у нашего стабилитрона напряжение пробоя 9в . И мы поставляем его 12v с обратным смещением . Стабилитрон должен построить на нем 9v и не превышать его.

Чтобы проверить стабилитрон, мы собираемся создать схему с резистором для ограничения тока и подключить его, как показано на рисунке ниже.

• С помощью вольтметра проверим напряжение на нем.
• Если показание напряжения совпадает с напряжением пробоя стабилитрона e из его таблицы данных, то стабилитрон находится в состоянии хорошее, .