Назад123456Вперед |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Справочники
- Каталог
- О магазине
- О магазине
- Контакты
- Обратная связь
- Оплата
- Доставка
- Как купить
- Ответы на вопросы
- Сотрудничество
- Правовая информация
- Товары под заказ
- Параметрический фильтр
- Вакансии
- Скидки
- Оплата
- Доставка
- Как купить
- Справочник
- Личный кабинет
- Мои настройки
- Мои заказы
- Моя корзина
- Подписка
- /Справочники
- /Справочник по стабилитронам
- /Страница не найдена
|
|
Основы стабилитрона(Руководство для начинающих)
В этом руководстве вы узнаете, как работает стабилитрон и как использовать его в схемах.
Знаете ли вы, что некоторые из распространенных вещей, которые вы можете построить с диодами Зенера, включают в себя простые блоки питания и гитарные педали?
Звучит интересно? Давайте прыгать!
Что такое стабилитрон?
Стабилитрон — это тип диода, который часто используется для регуляторов напряжения и формирования сигналов.
Его символ — стрелка, указывающая на кривую линию. На самом деле есть три разных способа, которыми вы можете нарисовать символ стабилитрона на схемах:
Три способа рисования стабилитрона СимволВ то время как обычный диод позволяет току течь по цепи только тогда, когда он смещен в прямом направлении (ток идет от анода к катоду), стабилитрон также работает, когда он смещен в обратном направлении. смещенный (ток идет в обратном направлении).
Со стандартными диодами, если поставить их наоборот, ток не течет.
По крайней мере, так кажется. Но на самом деле, если вы приложите достаточное напряжение в обратном направлении, ток начнет течь.
Это напряжение называется напряжением пробоя диода.
Например, выпрямительный диод 1N4001 имеет напряжение пробоя 50В.
Зенеровский диод в основном аналогичен стандартному диоду с PN-переходом. Однако он специально разработан для работы в обратном смещении с низким и заданным обратным напряжением пробоя.
Итак, чем это интересно?
Потому что вы не ограничены стандартным прямым напряжением 0,7 В. Вы можете настроить напряжение пробоя, например, 3,3 В или 12 В или множество других напряжений. Производители называют это 9.0035 Напряжение стабилитрона (Вз) .
Это означает, что стабилитрон может действовать как регулятор напряжения, поскольку он поддерживает почти постоянное напряжение пробоя на своих выводах.
Как сделать стабилизатор напряжения на стабилитроне
С помощью стабилитрона легко сделать регулятор напряжения: просто добавьте резистор!
Вот как это работает:
Когда напряжение (должно быть выше, чем напряжение Зенера) подается на резистор и стабилитрон, диод начинает проводить в обратном направлении и поддерживает падение напряжения на нем на постоянном значении 3,3 В.
Остальное напряжение падает на резисторе. Это означает, что резистор действует как токоограничивающий резистор, поэтому вы можете легко рассчитать ток, используя закон Ома.
Резистор (R S ) ограничивает максимальный ток, который может протекать по цепи. Если к цепи не подключена нагрузка, весь ток протекает через стабилитрон, заставляя его рассеивать максимальную мощность.
Чем меньше номинал резистора R S , тем выше максимальный ток. Но в то же время вы должны убедиться, что не превышаете максимальную номинальную мощность стабилитрона. Поэтому важно выбрать правильное значение последовательного сопротивления.
Пример: Выбор резистора для регулятора напряжения от 12 В до 3,3 В
В этом примере вы собираетесь использовать диод Зенера, который может выдерживать мощность до 2 Вт. Какое значение подходит для резистора (R S )?
Сначала нужно найти максимальный ток, который может протекать через стабилитрон:
Значит, минимальное значение резистора:
Таким образом, значение 14,5 Ом является абсолютным минимумом.
Но вы, конечно, можете использовать более высокие сопротивления.
Далее вам нужно проверить, какой ток нужен вашей нагрузке. Нагрузочный резистор равен 1 кОм, поэтому его ток рассчитывается следующим образом:
Это намного меньше, чем 0,6 А, которые вы получите от резистора 14,5 Ом, так что здесь нет проблем.
Если вы хотите использовать более высокое значение резистора, просто используйте следующую формулу с выбранным значением резистора и убедитесь, что оно превышает ток, необходимый для вашей нагрузки:
Например, если вы хотите использовать резистор 100 Ом, это даст вам максимальный ток:
Тем не менее, намного выше необходимых 0,0033 А для нагрузки, так что все готово.
Тем не менее, стабилитроны имеют свои недостатки. Прочтите эту статью о том, почему стабилитроны плохо работают в качестве генераторов напряжения.
Формирование волны с помощью стабилитрона
В предыдущем примере вы видели, как стабилитрон работает с питанием постоянного тока.
Однако что происходит, когда он используется с питанием от сети переменного тока? Как он будет реагировать на постоянно меняющийся сигнал, такой как звуковой сигнал?
Проверьте следующую схему:
На приведенной выше диаграмме стабилитрон имеет V Z 5 В, поэтому, если форма сигнала превышает этот предел, диод «отсекает» избыточное напряжение на входе, в результате чего в форме волны с плоской вершиной, поддерживающей постоянное выходное напряжение 5 В.
При прямом смещении стабилитрон ведет себя как обычный диод. Таким образом, когда сигнал достигает отрицательных значений ниже 0,7 В, стабилитрон действует как обычный выпрямительный диод, что приводит к ограничению выходного сигнала при -0,7 В.
Стабилитрон Пример: гитарная педаль Distortion
Диодные цепи ограничения и фиксации могут формировать форму волны для получения выходной волны другой формы. Схема ограничителя отсекает положительную или отрицательную часть сигнала переменного тока, поэтому они обычно используются в качестве схем формирования формы волны.
Когда вы обрезаете верхнюю часть аудиосигнала, он звучит искаженно. Это именно то, что вам нужно от гитарной педали дисторшн!
Но выходной сигнал электрогитары недостаточно высок, чтобы его можно было обрезать. Поэтому, чтобы обрезать его, вы должны сначала усилить его. Вот базовая схема педали дисторшна для гитары, в которой для искажения звука используются диоды Зенера:0003
Таким образом, если вы построите схему выше, выходной сигнал будет обрезан при напряжении V Z плюс 0,7 В, что является прямым падением напряжения на другом диоде.
Характеристики стабилитрона (диаграмма ВАХ)
Кривая ВАХ стабилитрона показана на изображении выше. Изучая этот график, становится ясно, почему стабилитроны используются при обратном смещении.
Наблюдая за поведением стабилитрона, можно заметить, что по мере увеличения обратного напряжения обратный ток также постепенно увеличивается, пока не достигает критического тока Зенера, I Z (мин).
В этот момент начинается эффект пробоя, и импеданс Зенера (Z Z ), представляющий собой внутреннее сопротивление диода, начинает быстро уменьшаться по мере увеличения обратного тока.
В целом напряжение пробоя стабилитрона (V Z ) довольно постоянно, хотя и немного увеличивается с увеличением тока стабилитрона (I Z ). V Z обычно устанавливается на значение тока Зенера, известное как I Z (мин).
Способность стабилитрона поддерживать почти постоянное напряжение в области пробоя делает его пригодным для регулирования напряжения даже в самых простых регуляторах напряжения.
Основная роль регулятора напряжения заключается в подаче постоянного выходного напряжения на нагрузку, подключенную параллельно. Это происходит даже тогда, когда напряжение питания имеет пульсации или ток нагрузки меняется. Стабилитроны могут поддерживать постоянное выходное напряжение до тех пор, пока их удерживающий ток в области обратного пробоя не падает ниже I Z (мин).
Общие напряжения стабилитронов
Здесь представлена таблица с наиболее распространенными напряжениями стабилитронов в диодах 0,3 Вт и 1,3 Вт.
Дополнительные руководства по диодам
Что такое стабилитрон: полное руководство
зону пробоя без повреждения сам.
Стабилитрон Принцип работы
График напряжение-ток для стабилитрона аналогичен графику напряжение-ток для PN-перехода обычного диода.
Когда стабилитрон имеет прямое смещение, то, как и в случае любого обычного диода
Напряжение стабилитрона
Требуемое напряжение стабилитрона – это напряжение, при котором происходит пробой. В процессе производства стабилитрона к основным исходным материалам добавляется определенное количество других материалов и добавок, так что пробой происходит при очень определенном значении напряжения.
Если напряжение, подаваемое на стабилитрон, превышает установленное для него напряжение пробоя на достаточно большую величину , тепло, сопровождающее чрезмерный ток, протекающий через стабилитрон, может привести к серьезным повреждениям. Чтобы предотвратить такие неприятности, схемы со стабилитроном обычно имеют последовательно включенный резистор, который должен ограничивать величину тока, протекающего через стабилитрон. При правильном выборе номинала резистора ток в цепи не будет превышать максимальное значение тока для стабилитрона.
Если приложенное напряжение меньше, чем номинальное значение стабилитрона, сопротивление протеканию тока будет значительным, и диод останется в основном открытым , но когда приложенное напряжение равно или больше номинального напряжения стабилитрона сопротивление току будет преодолено и ток потечет через стабилитрон и цепь.
При различных напряжениях выше напряжения стабилитрона, изменение внутреннего сопротивления происходит в результате изменений в области обеднения устройства .
В результате падение напряжения на стабилитроне будет относительно постоянным. Падение напряжения должно поддерживаться близким к значению напряжения стабилитрона. Остальное напряжение питания понижается последовательно включенным резистором.
Поскольку напряжение на стабилитроне намного выше, чем напряжение на стабилитроне, только что описанную схему можно использовать для подачи регулируемого напряжения на нагрузку. Если нагрузка подключена параллельно стабилитрону, падение напряжения на нагрузке будет равно падению напряжения на стабилитроне.
Где используются стабилитроны?
Зенеровский диод может использоваться и используется практически в любом электронном устройстве с установленной защитой от перенапряжения . Собственно, это и есть основная функция стабилитрона — стабилизировать напряжения, защищая устройство от перегрузок.
Зенеровский диод также защищает устройство от статического напряжения . Конечно, они также используются для стабилизации напряжения.
Например, они достаточно часто используются в различных радиоустройствах для стабилизации сигнала, как входящего, так и исходящего.
Применений стабилитронов, как и устройств, в которые они устанавливаются, действительно очень много. Также некоторые виды стабилитронов отлично подходят для защиты устройств от перенапряжений, вызванных ударами молнии.
Практические правила безопасного обращения
Стабилитроны бывают разных видов, и среди них есть такие, которые работают с очень высокими напряжениями . Главное правило безопасности при работе с такими компонентами — не касаться голыми руками контактов включенного и работающего стабилитрона.
Также стоит помнить, что все стабилитроны рассчитаны на определенное максимальное напряжение и его необходимо соблюдать. Если этого не сделать и включить стабилитрон на напряжение выше его максимального, компонент может просто сгореть.
Зенеровский диод представляет собой тип полупроводникового диода.
По сути, очень похожи на выпрямительные диоды, но только имеют немного другой функционал и немного другое устройство. Итак, как работает стабилитрон?
Существует два вида стабилитронов, различающихся конструкцией и некоторыми техническими характеристиками:
- Простой стабилитрон в простом пластиковом корпусе изготовлен из кристалла кремния, припаянного специальным припоем к двум гибким электродам. Затем место пайки заливается пластиком, фактически формируя его корпус.
- Стеклянный стабилитрон немного сложнее – кристалл кремния зажат специальными металлическими оболочками. Кристалл припаян к оболочкам, а оболочки припаяны к гибким электродам. Обычно весь процесс пайки происходит уже внутри стеклянной трубки. Это гарантирует, что корпус быстро станет герметичным непосредственно в процессе охлаждения нагретого стекла.
Более дорогой стабилитрон собран с использованием медных выводов вместо биметаллических , которые намного лучше рассеивают тепло и защищают стабилитрон от перегрева.
На самом деле стабилитроны не так сильно боятся перегрева, как обычные выпрямительные диоды благодаря своей конструкции. Собственно для стабилитрона режим пробоя вполне нормальный, но обычный диод в таком режиме работать не может и быстро приходит в негодность.
Стабилитроны используются во многих современных цифровых и аналоговых устройствах. Они устанавливаются в устройствах для обеспечения дополнительной эффективной молниезащиты и защиты от перепадов напряжения.
Кроме того, стабилитроны устанавливаются в различные радиоприемники и радиопередатчики , ведь одним из основных свойств стабилитрона является его способность стабилизировать протекающее через него напряжение.
Стабилитрон и диод: в чем разница?
Диоды представляют собой полупроводниковые компоненты, которые ведут себя как односторонние вентили . Они в основном позволяют току течь в одном направлении. Стандартные диоды будут деградировать, если их заставят проводить ток в неправильном направлении, но стабилитроны оптимизированы для работы при размещении в цепи в обратном направлении.
Диоды изготавливаются из полупроводников, таких как кремний и германий. Полупроводники смешивают с другими элементами, такими как бор и фосфор, в процессе, называемом легированием. Стабилитроны изготавливаются из кремния, который более легирован, чем обычные диоды.
Обычные диоды и стабилитроны имеют насечку (полосу или какую-либо метку) на корпусе . Диод называется смещенным в прямом направлении, когда ток течет со стороны без маркировки на сторону с маркировкой. В противном случае он смещается в противоположном направлении.
Стабилитроны устанавливаются в цепь в положении обратного смещения параллельно нагрузке. Токоограничивающий резистор обычно включается, чтобы гарантировать, что характеристики мощности и пикового тока не будут превышены.
Диоды используются в качестве выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный, удаляя часть сигнала. Некоторые из их других многочисленных функций в качестве диодов — это электрическое переключение и удвоение напряжения.
Стабилитроны могут выполнять функции обычных диодов, но чаще всего используются в качестве стабилизаторов напряжения для низковольтных цепей, поскольку они могут поддерживать стабильное напряжение при различных нагрузках. Они могут защищать цепи от колебаний напряжения и поэтому устанавливаются в таких устройствах, как источники питания и устройства защиты.
Часто задаваемые вопросы
Каковы преимущества стабилитрона?
Стабилитроны имеют ряд преимуществ перед другими типами диодов. Они способны работать при высоких напряжениях и токах, а также очень стабильны. Стабилитроны также имеют очень низкое прямое падение напряжения, что делает их идеальными для использования в цепях регулирования напряжения.
Что означает напряжение Зенера?
Напряжение Зенера — это напряжение, при котором диод пробивается и начинает проводить ток в обратном направлении.
Как используется в схеме стабилитрон?
При использовании в цепи стабилитрон можно использовать для регулирования напряжения , позволяя рассеивать избыточное напряжение в виде тепла.
Является ли стабилитрон выпрямителем?
Нет, стабилитроны не являются выпрямителями . Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Зенеровский диод — это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении.
Что такое испытательный ток стабилитрона?
Испытательный ток — это ток, протекающий через стабилитрон, когда он находится в условиях испытания. Этот ток используется для определения напряжения пробоя диода.
Почему стабилитрон является регулятором напряжения?
Стабилитроны используются в качестве регуляторов напряжения, поскольку они могут работать в режиме обратного смещения. В этом режиме диод пропускает через себя ток, когда напряжение на нем превышает напряжение Зенера. Затем этот ток будет регулироваться таким образом, чтобы напряжение на диоде оставалось равным напряжению Зенера.
Видео по теме: Что такое стабилитрон?
Заключительные слова
В заключение, диод Зенера представляет собой полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении.
