Site Loader

Содержание

Разница между диодом и стабилитроном — Разница Между

Разница Между 2021

Ключевая разница: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые

Содержание:

Ключевая разница: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые размещены вместе. Стабилитрон представляет собой сильно легированный диод с очень узкой областью истощения. Это позволяет поток тока в прямом направлении, а также в обратном направлении.

Диод — это двухконтактное устройство, состоящее из двух активных электродов. Диод может передавать ток только в одном направлении между электродами. Таким образом, он может быть описан как электронный компонент, который имеет тенденцию разрешать протекание тока в одном направлении.
В дополнение к этому, он также подавляет ток в противоположном направлении. Другими словами, это самый простой из двух терминальных односторонних полупроводниковых приборов.

Две клеммы диодов известны как анод и катод. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые размещены вместе. Катод — это сторона P-типа, а анод — это N-тип. Функционирование всех диодов основано на одном общем принципе; Однако существуют различные типы диодов, которые подходят для различных применений.

Большинство диодов сформированы из полупроводниковых материалов, таких как кремний. Тем не менее, германий также может быть использован иногда. Диоды часто используются для выпрямления сигналов.Существуют различные типы диодов. Например, фотодиод — это тот, который позволяет току течь при попадании на него света. Эти типы диодов в основном используются в качестве детекторов света. Диод также известен как выпрямитель.

Стабилитрон также является типом диода, который позволяет обратному току течь через него, когда напряжение превышает напряжение пробоя, известное как «напряжение Зенера». Это сильно легированный диод с очень узкой областью обеднения. Эти типы диодов используют свойства подавления PN-перехода. Благодаря своим уникальным свойствам, он также может быть размещен параллельно на нагрузке и использоваться в качестве регулятора напряжения. Эти диоды имеют очень точные и специфические напряжения обратного пробоя. Стабилитроны не подчиняются закону Ома.

Важно отметить, что стабилитрон работает как обычный диод на прямом смещении. Однако при обратном смещении ток утечки начинает протекать через диод. Этот ток утечки увеличивается с обратным напряжением. При определенном обратном напряжении ток утечки начинает внезапно увеличиваться. Это конкретное напряжение известно как напряжение пробоя стабилитрона или «напряжение стабилитрона». Ток, который внезапно увеличивается, также называется током Зенера. Стабилитрон можно легко отличить от обычных диодов по его коду и напряжению пробоя (напряжению Зенера), которые четко напечатаны на нем.

Сравнение между диодом и резистором:

диод

Стабилитрон

Определение

Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении.

Стабилитрон также является типом диода, который позволяет обратному току течь через него, если напряжение превышает напряжение пробоя, известное как ‘напряжение Зенера.

Пользы

  • Ограничение и зажим — для защиты цепей путем ограничения напряжения
  • Выпрямитель напряжения — Тьюринга переменного тока в постоянный
  • Множители напряжения
  • Нелинейное смешение двух напряжений

В основном используется в регулировании напряжения

Типы

  • Распределительный диод (обычный тип)
  • Светоизлучающий (LED)
  • Фотодиоды (поглощает свет, дает ток)
  • Шоттки (высокоскоростной переключатель, низкое напряжение при включении, Al. На кремнии)
  • Туннель (я против V немного отличается от JD, отрицательное сопротивление!)
  • Veractor (колпачок соединения зависит от напряжения)
  • Стабилитрон (специальный диод, использующий обратное смещение)
  • ZD- и ZPD-типы — европейские ZD-типы или ZPD-типы легко идентифицировать. ZPD12 означает напряжение стабилитрона 12В.
  • 1N-типы — напряжение Зенера американских 1N-типов не может быть распознано по типу.

Представление на принципиальной схеме

Горизонтальная линия со стрелкой, указывающей на пересекающуюся вертикальную линию.

Это так же, как обычный диод. Однако катод имеет форму Z вместо прямой линии.

Этимология

Из Гк. ди- «дважды» + ходос «путь»

Назван в честь К. М. Зенера (1905-93), американского физика

Диод. Светодиод. Стабилитрон / Хабр

Не влезай. Убьет! (с)

Постараюсь объяснить работу с диодами, светодиодами, а также стабилитронами на пальцах. Опытные электронщики могут пропустить статью, поскольку ничего нового для себя не обнаружат. Не буду вдаваться в теорию электронно-дырочной проводимости pn-перехода. Я считаю, что такой подход обучения только запутает начинающих. Это голая теория, почти не имеющая отношения к практике. Впрочем, интересующимся теорией предлагаю эту статью. Всем желающим добро пожаловать под кат.

Это вторая статья из цикла электроники. Рекомендую к прочтению также первую, которая повествует о том, что такое электрический ток и напряжение.

Диод – полупроводниковый прибор, имеющий 2 вывода для подключения. Изготавливается, упрощенно говоря, путем соединения 2х полупроводников с разным типом примеси, их называют донорной и акцепторной, n и p соответственно, поэтому диод содержит внутри pn-переход. Выводы, обычно состоящие из луженой меди, называют анод (А) и катод (К). Эти термины пошли еще со времен электронных ламп и используются в письменном виде, для обозначения направленности диода. Гораздо проще графическое обозначение. Названия выводов диода запомнятся сами собой при применении на практике.


Как я уже писал, мы не будем использовать теорию электронно-дырочной проводимости диода. Просто инкапсулируем эту теорию до черного ящика с двумя зажимами для подключения. Примерно так же программисты инкапсулируют работу со сторонними библиотеками, не вдаваясь в е… подробности их работы. Или, например, когда, пользуясь пылесосом, мы не вдаёмся в подробности, как он устроен внутри, он просто работает и нам важно одно из свойств пылесоса – сосать пыль.

Рассмотрим свойства диода, самые очевидные:

  • От анода к катоду, такое направление называется прямым, диод пропускает ток.
  • От катода к аноду, в обратном направлении, диод ток не пропускает. (Вообще-то нет. Но об этом позже.)
  • При протекании тока, в прямом направлении, на диоде падает некоторое напряжение.


Возможно эти свойства вам и так хорошо известны. Но есть некоторые дополнения. Что же считать прямым, а что обратным направлением? Прямым называют такое включение, когда на аноде напряжение больше, чем на катоде. Обратное, наоборот. Прямое и обратное включение – это условность. В реальных схемах напряжение на одном и том же диоде может меняться с прямого на обратное и наоборот.

Кремниевый диод начинает пропускать хоть какой-либо значимый ток только тогда, когда на аноде напряжение будет больше примерно на 0,65 В, чем на катоде. Нет, не так. При протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше.

Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода. При изменении протекающего тока, она изменяется нелинейно. Чтобы как-то обозначить эту нелинейность графически, производители снимают вольтамперные характеристики диода. В мощных высоковольтных диодах падение напряжения может быть больше в 2, 3 и т.д. раза. Это означает, что внутри диода включено несколько pn-переходов последовательно.

Для определения падения напряжения можно использовать вольтамперную характеристику (ВАХ) диода в виде графика. Иногда эти графики приводятся в дата-листах (datasheets) на реальные модели диода, но чаще их нет. На первом мне попавшемся графике ниже приведены ВАХ КД243А, хотя это не важно, они все примерно похожи.


На графике Uпр – это прямое падение напряжения на диоде. Iпр – протекающий через диод ток. График показывает какое падение напряжения на диоде будет, при протекании n-го тока. Но чаще всего в даталистах не показываются реальные ВАХ, а приводится прямое падение напряжения, указанное при определенном токе. В английской литературе падение напряжения обозначается как forward voltage.

Как применять


Падение напряжения на диоде – для нас плохая характеристика, поскольку это напряжение не совершает полезной работы и рассеивается в виде тепла на корпусе диода. Чем меньше падение, тем лучше. Обычно падение напряжения на диоде определяют исходя из тока, протекающего через диод. Например, включим диод последовательно с нагрузкой. По сути это будет защита схемы от переплюсовки, на случай, если блок питания отсоединяемый. На рисунке ниже в качестве защищаемой схемы взят резистор 47 Ом, хотя в реальности это может быть все, что угодно, например, участок большой схемы. В качестве блока питания – батарея на 12 В.
Допустим, нагрузка без диода потребляет 255 мА. В данном случае это можно посчитать по закону Ома: I= U / R = 12 / 47 = 0,255 А или 255 мА. Хотя обычно потребление сферической схемы в вакууме уже известно, хотя бы по максимальным характеристикам блока питания. Найдем на графике ВАХ, указанный выше, падение напряжения для диода КД243А при 0,255 А протекающего тока, при 25 градусах. Оно равно примерно 0,75 В. Эти 0,75 В упадут на диоде, и для питания схемы останется 12 — 0,75 = 11,25 В — иногда может и не хватить. Как бонус, можно найти мощность, в виде тепла и потерь выделяющуюся на диоде по формуле P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 Вт, где I и U – ток через диод и падение напряжения на диоде.

Что же делать, когда график ВАХ недоступен? Например, для популярного диода 1n4007 указано только прямое напряжения forward voltage 1 В при токе 1 А. Нужно и использовать это значение, либо измерить реальное падение. А если для какого-либо диода это значение не указано, то сойдет среднее 0,65 В. В реальности проще это падение напряжения измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках. Думаю, не надо объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода.

Немного про другие характеристики


В предыдущем примере, если перевернуть батарейку, я имею ввиду поменять полярность, см. нижний рисунок, ток не потечет и падение напряжения на диоде в худшем случае составит 12 В — напряжение батареи. Главное, чтобы это напряжение не превышало напряжение пробоя нашего диода, оно же обратное напряжение, оно же breakdown voltage. А также важно еще одно условие: ток в прямом направлении через диод не превышал номинальный ток диода, он же forward current. Это два основных параметра по которых выбирается диод: прямой ток и обратное напряжение.

Иногда в даталистах также указывается рассеиваемая мощность диодом или номинальная мощность (power dissipation). Если она указана, то ее нельзя превышать. Как ее посчитать, мы уже разобрались на предыдущем примере. Но если мощность не указана, тогда надо ориентироваться по току.

Говорят, что в обратном направлении ток через диод не течет, ну или почти не потечет. На самом деле через него протекает ток утечки, reverse current в английской литературе. Этот ток очень маленький, от нескольких наноампер у маломощных диодов до нескольких сот микроампер, у мощных. Также этот ток зависит от температуры и приложенного напряжения. В большинстве случаем ток утечки не играет никакой роли, например, в как в предыдущем примере, но, когда вы будете работать с наноамперами и поставите какой-либо защитный диод на входе операционного усилителя, тогда может случиться ой… Схема поведет себя совсем не так, как задумывалась.

У диодов так же есть некоторая маленькая паразитная емкость capacitance. Т.е., по сути, это конденсатор, параллельно включенный с диодом. Эту емкость надо учитывать при быстрых процессах при работе диода в схеме с десятками-сотнями мегагерц.

Также несколько слов по поводу термина «номинал». Обычно номинальные ток и напряжение обозначают, что при превышении этих параметров производитель не гарантирует работу изделия, если не сказано другое. И это для всех электронных компонентов, а не только для диода.

Что еще можно сделать


Применений диодов существует множество. Разработчики-радиоэлектронщики обычно выдумывают свои схемы из кусочков других схем, так называемых строительных кирпичиков. Вот несколько вариантов.

Например, схема защиты цифровых или аналоговых входов от перенапряжения:


Диоды в этой схеме при нормальной работе не пропускают ток. Только ток утечки. Но когда по входу возникает перенапряжение с положительной полуволной, т.е. напряжение входа становится больше чем Uпит плюс прямое падение напряжения на диоде, то верхний диод открывается и вход замыкается на шину питания. Если возникает отрицательная полуволна напряжения, то открывается нижний диод и вход замыкается на землю. В этой схеме, кстати, чем меньше утечки и емкость у диодов, тем лучше. Такие схемы защиты уже, как правило, стоят во всех современных цифровых микросхемах внутри кристалла. А внешними мощными сборками TVS-диодов защищают, например, USB порты на материнских платах.

Также из диодов можно собрать выпрямитель. Это очень распространённый тип схем и вряд ли кто-то из читателей про них не слышал. Выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. С однополупериодным выпрямителем мы уже познакомились в нашем самом первом многострадальном примере, когда рассматривали защиту от переплюсовки. Никакими особыми плюсами не обладает, кроме плюса на батарейке. Один из самых важных минусов, который ограничивает применение схемы однополупериодного выпрямителя на практике: схема работает только с положительной полуволной напряжения. Отрицательное напряжение напрочь отсекает и ток при этом не течет. «Ну и что?», скажете вы, «Такой мощности мне будет достаточно!». Но нет, если такой выпрямитель стоит после трансформатора, то ток будет протекать только в одну сторону через обмотки трансформатора и, таким образом, трансформаторное железо будет дополнительно подмагничиваться. Трансформатор может войти в насыщение и греться намного больше положенного.

Двухполупериодные выпрямители этого недостатка лишены, но им необходим средний вывод обмотки трансформатора. Здесь при положительной полярности переменного напряжения открыт верхний диод, а при отрицательной – нижний. КПД трансформатора используется не полностью.


Мостовые схемы лишены обоих недостатков. Но теперь на пути тока включены два диода в любой момент времени: прямой диод и обратный. Падение напряжения на диодах удваивается и составляет не 0,65-1В, а в среднем 1,3-2В. С учетом этого падения считается выпрямленное напряжение.
Например, нам надо получить 18 вольт выпрямленного напряжения, какой трансформатор для этого выбрать? 18 вольт плюс падение на диодах, возьмем среднее 1,4 В, равно 19,4 В. Мы знаем из предыдущей статьи, что амплитудное значение переменного напряжения в корень из 2 раз больше его действующего значения. Поэтому во вторичной цепи трансформатора переменное действующее напряжение равно 19,4 / 1,41 = 13,75В. С учетом того, что напряжение в сети может гулять на 10%, а также под нагрузкой напряжение немного просядет, выберем трансформатор 230/15 В.

Мощность требуемого нам трансформатора можно посчитать от тока нагрузки. Например, мы собираемся подключать к трансформатору нагрузку в один ампер. Это если с запасом. Всегда оставляйте небольшой запас, в 20-40%. Просто по формуле мощности можно найти P = U * I = 15 * 1 = 15 ВА, где U и I – напряжение и ток вторичной обмотки. Если вторичных обмоток несколько, то их мощности складываются. Плюс потери на трансформацию, плюс запас, поэтому выберем трансформатор 20-40 ВА. Хотя часто трансформаторы продаются с указанием тока вторичных обмоток, но проверить по габаритной мощности не помешает.

После выпрямительного моста необходим сглаживающий конденсатор, на рисунке не показан. Не забывайте про него! Есть умные формулы по расчету этого конденсатора в зависимости от количества пульсаций, но порекомендую такое правило: ставить конденсатор 10000мкФ на один ампер потребления тока. Вольтаж конденсатора не меньше, чем выпрямленное без нагрузки напряжение. В данном примере можно взять конденсатор с номиналом 25В.

Диоды в этой схеме выберем на ток >=1А и обратное напряжение, с запасом, больше 19,4 В, например, 50-1000 В. Можно применить диоды Шоттки. Это те же диоды, только с очень маленьким падением напряжения, которое часто составляет десятки милливольт. Но недостаток диодов Шоттки – их не выпускают на более-менее высокие напряжения, больше 100В. Точнее с недавнего времени выпускают, но их стоимость заоблачная, а плюсы уже не так очевидны.

Светодиод


Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.
Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.
По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.

Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.


Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.

Применение светодиода


Имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. Конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 В или любой другой БП.

Например, зададим ток 1мА через красный светодиод с падением напряжения 1,8 В.


На схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. В каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. При касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.

Поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7В. Это известно по второму закону Кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно ЭДС батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5В. Чтобы ограничить ток в 1мА, резистор по закону Ома должен обладать сопротивлением R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. Не забываем переводить величины в единицы СИ, в амперы и вольты. Поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3кОм. Конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону Ома I = U / R. Но зачастую это не принципиально.

В этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.

С осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. Но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.

Что-то еще про светодиод


По сути, светить – это основное назначение светодиода. Но есть и другое применение. Например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. Они необходимы, например, для получения источников тока. В качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. Их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. Поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. От анода светодиода, где 1,8В, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.

Для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. Но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. Возможно, когда-нибудь я ее напишу.

Стабилитрон


В английской литературе стабилитрон называется Zener diode. Все тоже самое, что и диод, в прямом включении. Но сейчас поговорим только про обратное включение. В обратном включении под действием определенного напряжения на стабилитроне возникает обратимый пробой, т.е. начинает течь ток. Этот пробой полностью штатный и рабочий режим стабилитрона, в отличие от диода, где при достижении номинального обратного напряжения диод просто выходил из строя. При этом, ток через стабилитрон в режиме пробоя может меняться, а падение напряжение на стабилитроне остается практически неизменным.
Что нам это дает? По сути это маломощный стабилизатор напряжения. Стабилитрон имеет все те же характеристики, что и диод, плюс добавляется так же напряжение стабилизации Uст или nominal zener voltage. Оно указывается при определенном токе стабилизации Iст или test current. Также в документации на стабилитроны указываются минимальный и максимальный ток стабилизации. При изменении тока от минимального до максимального, напряжение стабилизации несколько плавает, но незначительно. См. вольт-амперные характеристики.
Рабочая зона стабилитрона обозначена зеленым цветом. На рисунке видно, что напряжение на рабочей зоне практически неизменно, при широком диапазоне изменения тока через стабилитрон.

Чтобы выйти на рабочую зону, нам надо установить ток стабилитрона между [Iст. min – Iст. max] с помощью резистора точно так же, как это делалось в примере со светодиодом (кстати, можно также с помощью источника тока). Только, в отличие от светодиода, стабилитрон включен в обратном направлении.

При меньшем токе, чем Iст. min стабилитрон не откроется, а при большем, чем Iст. max – возникнет необратимый тепловой пробой, т.е. стабилитрон просто сгорит.

Расчёт стабилитрона


Рассмотрим на примере нашего рассчитанного трансформаторного БП. У нас есть блок питания, выдающий минимум 18 В (по сути там больше, из-за трансформатора 230/15 В, лучше мерить в реальной схеме, но суть сейчас не в этом), способный отдавать ток 1 А. Нужно запитать нагрузку с максимальным потреблением 50 мА стабилизированным напряжением 15 В (например, пусть это будет какой-нибудь абстрактный операционный усилитель – ОУ, у них примерно такое потребление).
Такая слабая нагрузка выбрана неспроста. Стабилитроны довольно маломощные стабилизаторы. Они должны проектироваться так, чтобы через них мог проходить без перегрева весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации Iст. min. Это необходимо, потому что ток после резистора R1 делится между стабилитроном и нагрузкой. В нагрузке ток может быть непостоянным, либо нагрузка может выключаться из схемы совсем. По сути это параллельный стабилизатор, т.е. весь ток, который не уйдет в нагрузку, примет на себя стабилитрон. Это как первый закон Кирхгофа I = I1 + I2, только здесь I = Iнагр + Iст. min.

Итак, выберем стабилитрон с напряжением стабилизации 15 В. Для установки тока через стабилитрон всегда необходим резистор (или источник тока). На резисторе R1 упадет 18 – 15 = 3 В. Через резистор R1 будет протекать ток Iнагр. + Iст. min. Примем Iст. min = 5 мА, это примерно достаточный ток для всех стабилитронов с напряжением стабилизации до 100 В. Выше 100 В можно принимать 1мА и меньше. Можно взять Iст. min и больше, но это только будет бесполезно греть стабилитрон.

Итак, через R1 течет Ir1 = Iнагр. + Iст. min = 50 + 5 = 55 мА. По закону Ома находим сопротивление R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и ток через резистор. Выберем из ближайшего стандартного ряда сопротивление 47 Ом, будет чуть больше ток через стабилитрон, но ничего страшного. Его даже можно посчитать, общий ток: Ir1 = U / R = 3 / 47 = 0,063А, далее минимальный ток стабилитрона: 63 — 50 = 13 мА. Мощность резистора R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Вт. Выберем стандартный резистор на 0,5 Вт. Советую, кстати, не превышать мощность резисторов примерно Pmax/2, дольше проживут.

На стабилитроне тоже рассеивается мощность в виде тепла, при этом в самом худшем случае она будет равна P = Uст * (Iнагр + Iст.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Вт. Стабилитроны выпускают на разную мощность, ближайшая 1Вт, но тогда температура корпуса при потреблении около 1Вт будет где-то 125 градусов С, лучше взять с запасом, на 3 Вт. Стабилитроны выпускают на 0,25, 0,5, 1, 3, 5 Вт и т.д.

Первый же запрос в гугле «стабилитрон 3Вт 15В» выдал 1N5929BG. Далее ищем «datasheet 1N5929BG». По даташиту у него минимальный ток стабилизации 0,25 мА, что меньше 13 мА, а максимальный ток 100 мА, что больше 63 мА, т.е. укладывается в его рабочий режим, поэтому он нам подходит.

В общем-то, это весь расчёт. Да, стабилизатор это неидеальный, внутреннее сопротивление у него не нулевое, но он простой и дешевый и работает гарантировано в указанном диапазоне токов. А также поскольку это параллельный стабилизатор, то ток блока питания будет постоянным. Более мощные стабилизаторы можно получить, умощнив стабилитрон транзистором, но это уже тема следующей статьи, про транзисторы.

Проверить стабилитрон на пробой обычным мультиметром, как правило, нельзя. При более-менее высоковольтном стабилитроне просто не хватит напряжения на щупах. Единственное, что удастся сделать, это прозвонить его на наличие обычной диодной проводимости в прямом направлении. Но это косвенно гарантирует работоспособность прибора.

Еще стабилитроны можно использовать как источники опорного напряжения, но они шумные. Для этих целей выпускают специальные малошумящие стабилитроны, но их цена в моем понимании зашкаливает за кусочек кремния, лучше немного добавить и купить интегральный источник с лучшими параметрами.

Также существует много полупроводниковых приборов, похожих на диод: тиристор (управляемый диод), симистор (симметричный тиристор), динистор (открываемый импульсно только по достижении определенного напряжения), варикап (с изменяемой емкостью), что-то еще. Первые вам понадобятся в силовой электронике при постройки управляемых выпрямителей или регуляторов активной нагрузки. А с последними я уже лет 10 не сталкивался, поэтому оставляю эту тему для самостоятельного чтения в вики, хотя бы про тиристор.

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

 Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с  символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно  объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

 Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. .. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).  

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис.   7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

 

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

 Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником    в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Стабилитроны (Диод Зенера), Стабисторы Электроника, Микроэле…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про стабилитрон, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое стабилитрон, диод зенера,защитный диод,стабисторы,стабистор,презиционные стабилитроны , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

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

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

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

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

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

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

Рис. 11.4. Полупроводниковый стабилитрон:

а — условное изображение; б — ВАХ стабилитрона

Туннельный и лавинный пробой


Пробой p-n-перехода, при котором работают стабилитроны, может быть лавинным или туннельным. Они являются электрическими и носят обратимый характер. То есть при отключении обратного смещения физико-химические свойства полупроводников восстанавливаются, и диод продолжает исполнять свои функции. Однако в случае стабилитронов условия возникновения пробоя создаются и поддерживаются искусственно.

В основе лавинного и туннельного пробоя лежат одноименные квантовые эффекты, наблюдаемые в кристаллической структуре полупроводника при возбуждении электрического поля. При разной природе и механизмах данных процессов их последствия одинаковы – электроны приобретают энергию, достаточную для прохождения через p-n-переход. Возникает пробой, и через диод начинает протекать обратный ток.

Именно в этом режиме и работает стабилитрон. При этом существует различие между радиокомпонентами, в которых используются разные эффекты. Стабилитроны, функционирующие при лавинном пробое, оперируют разностями потенциалов свыше 7 Вольт. В элементах, рассчитанных на напряжение стабилизации 3-7 Вольт, провоцируется туннельный пробой. Для стабилизации более низких разностей потенциалов применяются стабистор ы , о которых мы расскажем ниже.

Классификация стабилитронов


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

  1. прецизионные;
  2. двуханодные;
  3. быстродействующие.

Прецизионные отличаются высокой точностью стабилизации напряжения . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Отклонения стабилизируемой разности потенциалов на выходе такой детали не превышают 0,0001%. Точность сильно зависит от времени жизни прецизионного стабилитрона и температуры полупроводника. В связи с этим в отношении этих радиокомпонентов введены эксплуатационные нормы, которые должны постоянно контролироваться в процессе использования аппаратуры.

Двуханодный стабилитрон исполняет функцию двух стабилитронов, включенных встречно. Это позволяет элементу обрабатывать сигналы и с одинаковой эффективностью обрабатывать напряжения разной полярности. Такая радиодеталь изготавливается в едином технологическом цикле, когда на одном кристалле кремния выращивается два встречных p-n-перехода, но, в принципе, роль двуханодного радиокомпонента могут играть и два дискретных стабилитрона, взаимно соединенных катодами.

И, наконец, стабилитроны третьего типа – быстродействующие – отличаются пониженной барьерной емкостью, вследствие чего сокращается продолжительность переходных процессов, протекающих в полупроводнике. Эти радиокомпоненты являются наилучшим решением для работы с импульсными сигналами. Конструктивная особенность данных элементов состоит в небольшой ширине p-n-перехода, которая обеспечивается применением особой технологии легирования полупроводника.

Стабистор


Немного по-другому функционируют радиокомпоненты, называемые стабисторами, о которых мы говорили выше. Они исполняют ту же функцию, то есть стабилизируют выходное напряжение, но являются низковольтными. Обычные стабилитроны не способны оперировать малыми разностями потенциалов. При напряжениях до 3 Вольт не возникает условий ни для лавинного, ни для туннельного пробоя p-n-перехода. Для стабилизации меньших напряжений прибегают к другому решению, а именно к использованию не обратного, а прямого смещения.

Установлено, что в сильно легированном p-n-переходе дырки и электроны рекомбинируют таким образом, что при значительном прямом токе наблюдается эффект стабилизации выходного напряжения на уровне 2,5-3 Вольт. Это обуславливает ключевое технологическое различие стабилитронов и стабисторов. Вторые предназначены для работы только в низковольтных радиосхемах.

Устройство маломощного стабилитрона

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

Рис Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в пластиковом корпусе

Рис. Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в стеклянном корпусе

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

обычных (вверху) и двуханодных (внизу) стабилитронов на принципиальных схемах

Вольт-амперная характеристика и схема включения стабилитрона.


ВАХ стабилитрона реальная

Идеальная ВАХ стабилитрона

Основные параметры стабилитронов

1. Uст
2. Дифференциальное сопротивление Rдиф = 0.5 – 200 Ом
3. Iст min ток стабилизации минимальный
4. Iст max ток стабилизации максимальный
Imax≈ Pmax/Uст

В качестве стабилитронов применяют кремниевые диоды, обладающие большой устойчивостью к тепловому пробою.

Кремниевые стабилитроны используются для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней U в различных схемах

Группы маломощных диодов в виде диодных матриц и диодных сборок используются в логических устройствах дешифраторах и других элементах ВТ.

Стабилитрон в схему стабилизации обычно включают так, чтобы p-n-переход был смещен в обратном направлении.

Для стабилизации малых напряжений U = 1 — 1.5B используют стабисторы

Презиционные и двунаправленные стабилитроны

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

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

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

Области применения стабилитронов и стабисторов


Хорошие стабилизирующие свойства стабилитронов и стабисторов обуславливают основную сферу применения этих радиокомпонентов – создание фиксированного питающего и опорного напряжения в различных радиоэлектронных устройствах. На первом месте по распространенности стоят стабилитроны, используемые в источниках питания. Применение этих специализированных диодов обеспечивает стабильные выходные параметры питающего напряжения и одновременно упрощает схему.

В блоках питания с повышенными требованиями по точности выходных характеристик находят применение прецизионные стабилитроны. Эти элементы устанавливаются в высокоточной измерительной аппаратуре и аналого-цифровых преобразователях. Двуханодные стабилитроны используются в подавителях импульсных помех. Данные радиокомпоненты в реальных схемах нередко сочетаются с импульсными диодами. Быстродействующие стабилитроны в сочетании с СВЧ-диодами применяются в аппаратуре, работающей на сверхвысоких частотах – передатчиках, радиолокаторах и так далее.

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

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

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

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

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

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

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

См. также

А как ты думаешь, при улучшении стабилитрон, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое стабилитрон, диод зенера,защитный диод,стабисторы,стабистор,презиционные стабилитроны и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Стабилитрон (Диод Зенера) — Принцип работы, ВАХ, сфера применения

Стабилитрон – это особый тип диодов, которые также называются зенеровскими. У этого типа есть главная особенность – при подаче напряжения, выше определенного номинала, увеличивается ток на выходе. Диод Зенера, который имеет и другое название – стабилитрон, имеет вид диода, который работает в режиме пробоя обратного смещения перехода. До этого, через него проходит небольшой ток, а утечка очень маленькая, что обуславливается большим сопротивлением.

При пробое, номинал тока моментально возрастает, так как его сопротивление в данный отрезок времени несколько долей Ом. В статье изложены принцип работы, где используются и какие функции они выполняют в современной радиоэлектронике. По теме диодов Зенера в статье представлены два интересных видеоролика и подробная научная статья бонусом для читателя.

Диоды Зенера или стабилитрона.

Принцип работы стабилитрона

Стабилитрон называют диодом Зенера (от англ. Zener diode) в честь ученого, впервые открывшего явление туннельного пробоя, американского физика Кларенса Мэлвина Зенера (1905 — 1993). Открытый Зенером электрический пробой p-n перехода, связанный с туннельным эффектом, явлением просачивания электронов сквозь тонкий потенциальный барьер, называется теперь эффектом Зенера, который и служит сегодня в полупроводниковых стабилитронах. Физическая картина эффекта заключается в следующем. При обратном смещении p-n перехода энергетические зоны перекрываются, и электроны могут переходить из валентной зоны p-области в зону проводимости n-области, благодаря электрическому полю, это повышает количество свободных носителей заряда, и обратный ток резко возрастает.

Таким образом, главным назначением стабилитрона является стабилизация напряжения. Промышленностью выпускаются полупроводниковые стабилитроны с напряжениями стабилизации от 1,8 В до 400 В, большой, средней и малой мощности, которые отличаются максимально допустимым обратным током. На этой базе изготавливают простые стабилизаторы напряжения. На схемах стабилитроны обозначаются символом похожим на символ диода, с тем лишь отличием, что катод стабилитронов изображается в форме буквы «Г». Стабилитроны скрытой интегральной структуры, с напряжением стабилизации около 7 В — это самые точные и стабильные твердотельные источники опорного напряжения: лучшие их экземпляры характеристически близки к нормальному гальваническому элементу Вестона (эталонный ртутно-кадмиевый гальванический элемент).

Стабилитрон.

К стабилитронам особого типа относятся высоковольтные лавинные диоды («TVS-диоды» и «супрессоры»), которые широко применяются в цепях защиты от перенапряжений всевозможной аппаратуры. Как видим, стабилитрон, в отличие от обычного диода, работает на обратной ветви ВАХ. В обычном диоде, если к нему приложить обратное напряжение, может возникнуть пробой по одному из трех путей (или по всем сразу): туннельный пробой, пробой лавинный и пробой вследствие теплового разогрева токами утечки. Тепловой пробой кремниевым стабилитронам не важен, ибо они проектируются так, чтобы или туннельный, или лавинный пробой, либо оба типа пробоя одновременно наступали задолго до тенденции к тепловому пробою.

Серийные стабилитроны на данный момент изготавливаются преимущественно из кремния. Пробой при напряжении ниже 5 В — проявление эффекта Зенера, пробой выше 5 В — проявление лавинного пробоя. Промежуточное напряжение пробоя около 5 В, как правило, является результатом сочетания двух этих эффектов. Напряженность электрического поля в момент пробоя стабилитрона составляет около 30 МВ/м. Пробой стабилитрона происходит в умеренно легированных полупроводниках р-типа и сильно легированных полупроводниках n-типа. При повышении температуры на стыке уменьшается срыв стабилитрона и вклад лавинного пробоя увеличивается.

Стабилитрон на схеме.

Характеристики диода Зенера

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

Стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений (опорных напряжений) в стабилизаторах на транзисторах. Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают и в прямом направлении, как обычные диоды, тогда напряжение стабилизации одного стабилитрона будет равно 0,7 – 0,8 вольт.

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

Материал в тему: устройство подстроечного резистора.

Немного теории

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно :-).  Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое “стабильность”. На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный – это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся. Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока, напряжение, частота сигнала и другие его характеристики. Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение. От значения напряжения зависит работа  радиоэлектронной аппаратуры.  Если оно изменится в меньшую,  или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура  в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем. Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать “играющее” напряжение.

Устройство полупроводникового диода.

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.

Материал по теме: Что такое реле контроля.

Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона – это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр? Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой. Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это  понятно и дошкольнику. Теперь  по аналогии с электроникой. Стакан – это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане – это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом  большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один – лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине.

Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники – кувшин обладает “напряжением” больше, чем “напряжение” стакана. Так  вот, дорогие читатели,  в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит,  напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

 

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В: Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт. Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:

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

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой.

Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и диод! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим мультиметр на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого PN-перехода.  Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности. 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:

Обозначение стабилитрона.

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).

Стабилитрон.

Заключение

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

В статье разобраны все аспекты работы стабилитрона. Более детальную информацию можно узнать в статье Лабораторная работа по диодам Зенера. Более подробно об этом можно узнать, прочитав статью Что такое генератор Ганна.В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.electricalschool.info

www.ruselectronic.com

www.ustroistvo-avtomobilya.ru

Предыдущая

ПолупроводникиЧто такое варикап?

Следующая

ПолупроводникиЧто такое фотодиод

TVS-лампа, стабилитрон, диод Шоттки — Русские Блоги

TVS-лампа, стабилитрон, диод Шоттки


1. Краткое введение

1.1 TVS
TVS (ограничитель переходного напряжения), также известный как диод подавления переходных процессов, представляет собой новый тип широко используемых высокоэффективных устройств защиты цепей, он имеет очень быстрое время отклика (уровень субнаносекунд ) И довольно высокая способность поглощения перенапряжения. Когда два его конца подвергаются мгновенному удару с высокой энергией, TVS может изменять значение импеданса между двумя концами с высокого до низкого импеданса на очень высокой скорости, чтобы поглотить мгновенный большой ток и ограничить напряжение между двумя своими концами. Заранее установленное значение для защиты следующих компонентов схемы от воздействия кратковременных скачков высокого напряжения.

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

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

1.4 Разница между лампой TVS, стабилитроном и диодом Шоттки
Проще говоря, TVS управляет мгновенным большим напряжением схемы защиты пользователя, и схема может разрядить большой ток через TVS для защиты цепи, что эквивалентно предохранителю цепи. Спусковой механизм обратного пробоя.
Стабилитрон всегда работает в состоянии обратного пробоя, когда он работает нормально. Используя характеристики состояния обратного пробоя, напряжение можно стабилизировать при значительных изменениях тока.
Диоды Шоттки в основном используются в качестве диодов свободного хода (обычно используются вместе с устройствами накопления энергии для разряда устройств накопления энергии), диодов выпрямителя и т. д.
2. Основные характеристики

2.1 TVS
В указанных условиях обратного применения, когда он подвергается воздействию импульса мгновенного перенапряжения высокой энергии, его рабочий импеданс может быть немедленно уменьшен до очень низкого значения проводимости, что позволяет пропускать большие токи, И зафиксируйте напряжение до заданного уровня, чтобы эффективно защитить прецизионные компоненты электронной схемы от повреждений.
TVS может выдерживать мгновенную импульсную мощность до киловатт, а время срабатывания фиксатора составляет всего 1 пс (10 ^ -12 с).
Допустимый прямой импульсный ток TVS может достигать 50 ~ 200A при условии T = 25 ℃ и T = 10 мс.
Двунаправленный TVS может мгновенно поглощать большую импульсную мощность как в положительном, так и в отрицательном направлении и ограничивать напряжение до заданного уровня. Двунаправленный TVS подходит для цепей переменного тока, а однонаправленный TVS обычно используется для цепей постоянного тока.
Характеристики VI однонаправленных TVS, прямые характеристики однонаправленных TVS такие же, как у обычных стабилитронов, а точка перегиба обратного пробоя приблизительно «под прямым углом» для жесткого пробоя, что является типичным PN-переходом. Лавинное устройство.
Характеристика VI двусторонней TVS, характеристика VI двусторонней TVS похожа на комбинацию «спина к спине» двух односторонних TVS, которые имеют одинаковые характеристики лавинного разрушения и зажимают в обоих направлениях. Характеристики, симметричное соотношение напряжения пробоя с обеих сторон: 0,9≤V (BR) (положительный) / V (BR) (обратный) ≤1,1, как только напряжение помех, приложенное к обоим концам, превысит напряжение ограничения Vc, оно будет немедленно Подавленный, двусторонний TVS очень удобен для приложений контура переменного тока.


Общие параметры и инструкции по выбору:
Напряжение пробоя V (BR) В области, где устройство выходит из строя, при заданном испытательном токе I (BR) измеренное напряжение на устройстве называется напряжением пробоя. В этой области диод превращается в путь с низким сопротивлением.
Максимальный импульсный импульсный ток в обратном направлении IPP, максимальный импульсный импульсный ток, разрешенный устройством при заданных импульсных условиях во время обратного хода. Произведение IPP и максимального напряжения ограничения Vc (MAX) является максимальным значением переходной импульсной мощности. Примечание: TVS следует выбирать правильно при использовании, чтобы номинальная импульсная мощность PPR в переходных процессах была больше, чем максимальная импульсная мощность в переходных процессах, которая может возникнуть в защищаемом устройстве или линии.
Максимальное обратное рабочее напряжение VRWM (или напряжение смещения) Когда устройство работает в обратном направлении, при указанном IR, напряжение на устройстве называется максимальным обратным рабочим напряжением VRWM. Обычно VRWM = (0,8 ~ 0,9) В (BR). Примечание: при таком напряжении потребляемая мощность устройства очень мала. При использовании VRWM не должно быть ниже нормального рабочего напряжения защищаемого устройства или цепи.
Максимальное напряжение ограничения Vc (max) Максимальное напряжение на обоих концах устройства под действием импульсного пикового тока Ipp называется максимальным напряжением ограничения. Примечание: при использовании сделайте Vc (max) не выше максимально допустимого безопасного напряжения защищаемого устройства.
Пиковая мощность обратного импульса PPR TVS PPR зависит от максимального тока импульса IPP и максимального напряжения ограничения Vc (max). Кроме того, это также связано с формой импульса, продолжительностью импульса и температурой окружающей среды. .
По полярности его можно разделить на: однополярное и биполярное; по назначению можно разделить на: общее и специальное; по корпусу и внутренней структуре его можно разделить на: осевое Выводные диоды, двойные линейные массивы TVS, SMD и высокомощные модули и т. Д.

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

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

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


Основные параметры

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

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

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

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

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

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

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

2.7 Условные обозначения различных диодов

принцип работы, схема и т.д.

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

Схема стабилитрона
Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия стабилитрона

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

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

График напряжение-ток для стабилитрона

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.

Простая цепь с нагрузкой, соединенной параллельно с стабилитроном

Разница между диодом и стабилитроном (со сравнительной таблицей)

Диод — это полупроводниковый прибор, проводящий только в одном направлении. Стабилитрон — это полупроводниковый прибор, проводящий как с прямым, так и с обратным смещением. нормальный диод при работе в перевернутом смещенном приведет к разрушению . Таким образом, нормальный диод с PN переходом считается однонаправленным устройством. Напротив, стабилитрон спроектирован таким образом, что он может проводить в режиме с обратным смещением без повреждения.

легирование интенсивность также является одной из ключевых особенностей, которые отличают обычные диоды и стабилитроны. Нормальный диод с PN-переходом умеренно легирован, в то время как стабилитрон легирован должным образом, так что он имеет резкое напряжение пробоя .

Мы обсудим некоторые другие различия между диодом и стабилитроном с помощью сравнительной таблицы.

Содержание: диод против стабилитрона

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение


Сравнительная таблица
Параметры Диод Стабилитрон
Определение Диод — это полупроводниковый прибор, проводящий только в прямом смещении. Стабилитрон — это полупроводниковый прибор, который может проводить как прямое, так и обратное смещение.
Работа при обратном смещении Повреждается при обратном смещении. Он может работать без повреждений.
Обозначение цепи
Интенсивность легирования В обычных диодах интенсивность легирования низкая. В стабилитронах высокая интенсивность легирования для достижения резкого пробоя.
Применение Диод используется в выпрямителях, клипперах, зажимах и т. Д. Стабилитрон в основном используется в регуляторах напряжения.


Определение

Диод

Диод формируется путем соединения двух слоев полупроводникового материала, то есть слоя P-типа и слоя N-типа. Соединение, образованное соединением этих слоев, называется соединением PN. Слой P-типа также можно понимать как положительный слой, потому что большинство носителей заряда в слое P-типа представляют собой дырки.Точно так же слой N-типа также можно рассматривать как слой отрицательного типа, потому что он состоит из электронов в качестве основных носителей.

Когда диод смещен в прямом направлении, он не начинает проводить проводимость мгновенно, но после определенного прямого напряжения он начинает проводить. Это прямое напряжение называется напряжением изгиба диода. Значение напряжения колена зависит от материала полупроводника, для германия оно составляет 0,3 В , а для кремния — 0.7V.

При обратном смещении диода область обеднения становится шире. Напротив, толщина обедненной области уменьшается с увеличением напряжения прямого смещения. Следовательно, в условиях обратного смещения область истощения не позволяет току течь через нее.

Но неосновные носители могут течь в режиме обратного смещения, создавая небольшой ток в диоде. Это температурно-зависимый , если обратное напряжение превышает определенное значение, температура увеличивается, а неосновные носители увеличиваются экспоненциально, что может привести к разрыву диода.

Поэтому рекомендуется использовать нормальный диод с PN переходом только в режиме прямого смещения.

Стабилитрон

Стабилитрон должным образом легирован, поэтому напряжение пробоя может быть изменено путем управления шириной обеднения диода. Это преимущество использования стабилитрона в состоянии обратного смещения.

Стабилитрон построен так же, как обычный диод, с той лишь разницей, что легирование характеристики .Когда стабилитрон смещен в прямом направлении, он ведет себя так же, как и нормальный диод. Когда он смещен в обратном направлении, он проводит, и это делает стабилитрон двунаправленным полупроводниковым устройством .

Под стабилитроном можно понимать эквивалентную схему, состоящую из источника напряжения и резистора. Стабилитрон выполняет ту же функцию. Чем выше легирование, тем меньше ширина обеднения и ниже напряжение стабилитрона.Таким образом, мы можем изменить ширину стабилитрона путем соответствующего легирования и, таким образом, можно изменить напряжение пробоя.

Таким образом, мы можем предотвратить пробой диода, контролируя напряжение пробоя. При напряжении пробоя диод не перегорает внезапно, потому что внешнее сопротивление защищает ток от протекания через диод.

Ключевые различия между диодом и стабилитроном

  1. Направление тока, которое позволяет устройство, создает большую разницу между диодом и стабилитроном.Диод проводит uni в направлении , в то время как стабилитрон проводит bi в направлении как в прямом, так и в обратном направлении.
  2. Характеристики легирования диода и стабилитрона также отличаются друг от друга. Стабилитрон сильно легирован, тогда как обычный диод умеренно легирован.
  3. Напряжение пробоя в случае стабилитрона резкое. Но в обычных диодах с PN переходом напряжение пробоя сравнительно высокое
  4. Обычный диод не может работать в режиме обратного смещения, в то время как стабилитрон может работать и в режиме обратного смещения.
  5. Стабилитрон обычно используется в качестве стабилизатора напряжения , в то время как обычные диоды используются в выпрямителе , ограничителе, фиксаторе и т. Д.


Заключение

Диод и стабилитрон , оба представляют собой полупроводниковые устройства с двумя выводами, но решающим моментом, который отличает их друг от друга, является способность работать в режиме с обратным смещением. Стабилитроны спроектированы таким образом, чтобы они могли работать в режиме обратного смещения без повреждения.Напротив, для этой цели нельзя использовать обычный PN-переход.

Разница между диодом и стабилитроном

Обновлено 23 ноября 2019 г.

Автор S. Hussain Ather

Работа электронных устройств в вашем доме зависит от их схемотехники. Эти электрические цепи спроектированы таким образом, чтобы позволить электричеству течь в нужном направлении для различных целей. Управление потоком электроэнергии может быть затруднено из-за различных целей, которым служит электричество.Вот где на помощь приходят диоды.

Стабилитрон

Диоды используются, чтобы позволить электричеству течь в одном направлении через цепь. Стабилитрон отличается от других типов диодов тем, что, когда вы подключаете их в цепи в обратном направлении, так что ток течет в обратном направлении через диод, они пропускают небольшой ток утечки. Это тип тока, который течет на землю, чтобы предотвратить его влияние на другие части цепи, а также предотвратить повреждение самого диода.

Вы можете использовать диоды, такие как стабилитрон, для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Переменный ток меняется между течением в одном направлении и течением в другом, в то время как постоянный ток движется только в одном направлении. Вы можете найти мостовые выпрямители или выпрямительные диоды во многих из этих электрических установок.

Выпрямители могут преобразовывать переменный ток в постоянный, пропуская ток только в одном направлении, положительном или отрицательном, или преобразовывая одно направление цикла переменного тока в другое.Выпрямители преобразуют источники питания постоянного тока, которые транспортируют электричество на большие расстояния, в мощность переменного тока, которая присутствует в большинстве бытовых приборов.

Напряжение обратного пробоя стабилитрона

Эти характеристики позволяют стабилитронам иметь определенное напряжение обратного пробоя. Это напряжение, при котором диоды начинают проводить ток в обратном направлении, и это одно из различий между стабилитронами и выпрямительными диодами. Эти диоды имеют определенное падение напряжения, которое не сильно меняется в диапазоне входных напряжений.

Как только вы увеличиваете напряжение в обратном направлении для стабилитрона до точки, где оно достигает напряжения пробоя, ток течет через диод. Последовательный резистор диода регулирует максимальное значение тока, прежде чем он стабилизируется до постоянного значения. Это значение остается постоянным независимо от того, насколько сильно вы меняете входное напряжение.

Если вы увеличите напряжение до значения, превышающего напряжение пробоя, на резисторе образуется падение напряжения.Ток протекает через диод, и устройство подключается к земле, замыкая диод. Это отключит нагрузку от источника питания и отрегулирует напряжение.

Применение стабилитронов

По этим причинам стабилитроны хорошо подходят для регулирования напряжения в цепях. Вы найдете эти характеристики стабилитронов в системах регулирования напряжения, ограничителях перенапряжения и ограничителях напряжения.

Стабилитроны в схемах ограничителей могут изменять форму переменного тока, ограничивая его прямые или обратные циклы.Стабилитроны полезны для регулирования напряжения в различных цепях, когда его слишком много или слишком мало. Простота конструкции и использования делает их идеальными кандидатами для преобразования напряжения.

Конструкция диода

Как и стабилитроны, в выпрямителях используются P-N переходы, полупроводниковые материалы, которые пропускают ток только в одном направлении. Они спроектированы с использованием полупроводников p-типа рядом с полупроводниками n-типа со стороной «p», которая имеет дополнительные дырки, места без электронов, которые имеют положительный заряд.Напротив, сторона «n» имеет больше электронов на внешних оболочках, что делает ее заряженной отрицательно.

Эти полупроводниковые материалы изготовлены из металлов, таких как галлий, или металлоидов, таких как кремний, основного материала, который содержит стабилитроны, смешанные с другими элементами, такими как фосфор. Расположение между этими атомами позволяет току течь, и вы можете найти мостовые выпрямители, управляющие широким диапазоном токов с помощью этих конструкций.

Разница между PN переходом и стабилитроном (со сравнительной таблицей)

Основное различие между PN-переходом и стабилитроном состоит в том, что PN-переход пропускает ток только в прямом направлении , тогда как стабилитрон позволяет току течь как в f , так и в прямом направлении. и обратное направление .Другие различия между PN-переходом и стабилитроном показаны в сравнительной таблице.

Диод PN-переход используется для выпрямления , потому что он позволяет току течь только в одном направлении. Это тип переключателя, который пропускает только прямой ток. С другой стороны, стабилитрон пропускает через себя как прямой, так и обратный ток. Стабилитрон используется в качестве стабилизатора напряжения в электронной схеме, поскольку он обеспечивает постоянное напряжение от источника питания к нагрузке, напряжение которой изменяется в достаточном диапазоне.

Содержание: PN переход против стабилитрона

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение

Таблица сравнения

Основа для сравнения PN Соединительный диод Стабилитрон
Определение Это полупроводниковый диод, который проводит только в одном направлении, то есть в прямом направлении. Диод, позволяющий току течь в обоих направлениях i.То есть, прямой и обратный, такой тип диода известен как стабилитрон.
Символ
Эффект обратного тока Повредить соединение. Не повредить стык.
Уровень допинга Низкий Высокий
Пробой Возникает при повышенном напряжении. Происходит при более низком напряжении.
Закон Ома Соблюдайте Не подчиняйтесь.
Приложения Для выпрямления Стабилизатор напряжения, защита двигателя и формирование волны.

Определение PN-переходного диода

Диод с PN-переходом изготовлен из полупроводникового материала. Он всегда проводится в одном направлении и, следовательно, используется для исправления. Диод с PN-переходом имеет два вывода, а именно анод и катод. Ток течет от анода к катоду.

Диод с PN-переходом проводит только тогда, когда он включен в прямом смещении.Символическое представление диода с PN переходом показано на рисунке выше. Стрелка показывает положительный потенциал, а полоса показывает отрицательный потенциал диода.

Диод с PN переходом изготовлен из полупроводникового материала P-типа и N-типа, который соединен в процессе легирования. Таким образом, оба конца диода имеют разные свойства. Электроны являются основным носителем заряда материала N-типа, а дырки являются основным носителем заряда полупроводникового материала p-типа.Область, в которой встречаются материалы как p-типа, так и n-типа, известна как область истощения. В этой области нет свободных электронов, потому что электроны и дырки соединяются друг с другом в этой области.

Область истощения очень тонкая и не позволяет току течь через нее. PN-переход начинает проводить ток, когда к переходу прикладывается прямое смещение. Прямое смещение означает, что материал P-типа подключен к положительной клемме батареи, а материал N-типа подключен к отрицательному источнику питания.

Прямое смещение создает электрическое поле, которое уменьшает область истощения диода с PN-переходом. Когда потенциальный барьер полностью уменьшается, он создает проводящий путь для прохождения тока. Таким образом, начинает течь большой ток, и этот ток называется прямым током.

Определение стабилитрона

Стабилитрон изготовлен из кремниевого материала. Это особый тип диода, который работает в области пробоя. Это позволяет току течь как в прямом, так и в обратном направлении, когда достигается напряжение Зенера.Стабилитрон сделан из высоколегированного материала p-типа и n-типа, то есть концентрация ионов в материале выше.

Когда к материалу прикладывается обратное напряжение, слой обеднения уменьшается. Из-за тонкой обедненной области концентрация электрического поля высока. Если значение обратного напряжения увеличивается, ионы выходят из электронов и делают область обеднения проводящей. Этот пробой обедненной области называется пробоем Зенера, а напряжение, при котором происходит пробой, известно как напряжение Зенера.

Ключевые различия между PN-переходом и стабилитроном

Ниже приведены ключевые различия между PN переходом и стабилитроном.

  1. Полупроводник, который проводит только в одном направлении, известен как диод с PN-переходом. А стабилитрон — это кремниевый диод, который оптимизирован для работы в области пробоя.
  2. Обратный ток, протекающий через диод, повреждает диоды PN-перехода. Обратный ток протекает через диод, когда он подключен с обратным смещением.Обратное смещение означает, что материал p-типа подключается к отрицательному выводу источника питания, а материал n-типа подключается к положительному выводу источника питания. Но стабилитрон пропускает ток в обоих направлениях.
  3. Уровень легирования диода с PN переходом ниже, чем у стабилитрона. Ширина обедненной области зависит от уровня их легирования. Если уровень легирования диодов высок, их обедненная область низка, и наоборот.
  4. Пробой в диоде с PN-переходом происходит при высоком уровне напряжения, а в диоде с PN-переходом — при низких уровнях напряжения.Пробой — это явление, при котором область обеднения становится проводящей. Сильнолегированный диод имеет низкую обедненную область.
  5. PN-переход подчиняется закону Ома, тогда как стабилитрон не подчиняется закону Ома. Закон Ома гласил, что напряжение, приложенное к диоду, равно произведению тока и сопротивления, приложенного к диодам.
  6. Диод с PN-переходом в основном используется для выпрямления, тогда как стабилитрон используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку, напряжение которой изменяется.

Заключение

И диод с PN-переходом, и стабилитрон изготовлены из полупроводникового материала. Они различаются по свойству проводимости по току. PN-переход слабо легирован и имеет большую обедненную область, которая устраняется только прямым смещением. А стабилитрон сильно легирован и имеет тонкое обеднение, что облегчает их проведение даже при низком смещении.

Разница между стабилитроном и обычным выпрямительным диодом

Все диоды являются пассивными устройствами, которые позволяют току течь только в одном направлении, но полностью блокируют ток в противоположном направлении.Но поскольку существует так много типов диодов, как различать их и, самое главное, какой из них использовать в соответствии с его требованиями в нашей схеме? Итак, к концу этого поста вы будете знакомы с «Разница между стабилитроном и обычным выпрямительным диодом»

Прежде чем перейти к основам выпрямителя или диода Шоттки, давайте рассмотрим некоторые из основных характеристик диодов.

Основные характеристики диода: —

Различные характеристики диода

** Источник изображения: Электронный учебник

Собственность диода Определение
V f Указывает на прямое падение напряжения , когда ток течет от вывода P к N диода.
I f Это максимальный прямой ток диод может выдержать
В R Это обратное напряжение пробоя , когда ток течет от клеммы N к клемме P.
I R Величина тока, протекающего при обратном смещении диода.
т РУБ Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы утихнуть, и это время называется Время обратного восстановления .

Выпрямительный диод:
  • Выпрямительный диод — это простейший диод с p-n переходом, который в основном используется для выпрямления в полумостовых и полномостовых выпрямителях. И это из-за высокого напряжения пробоя, обычно порядка 200–1000 вольт, что очевидно.
  • Прямое падение напряжения (Vf) выпрямительного диода составляет от 0,7 до 0,9 В.
Выпрямительные диоды в схеме полного мостового выпрямителя
  • В качестве примера предположим, что вы хотите разработать мостовой выпрямитель для своего проекта преобразователя переменного тока в постоянный.Для этого мостового выпрямителя диод выпрямительной серии 1N4 является оптимальным выбором.
Диод 1N4007 в схеме мостового выпрямителя

Стабилитрон:
  • Стабилитрон состоит из PN перехода, но сильно легирован по сравнению с обычным диодом. В результате он может выйти из строя, не повредившись.
  • И только благодаря этому свойству стабилитрон используется как регулятор напряжения в электронных схемах.
  • На самом деле стабилитроны никогда не используются для выпрямления.
  • Стабилитрон
сильно легирован Что такое регулятор напряжения?
  • В схеме, представленной ниже, стабилитрон используется для предотвращения разрушения затвора полевого МОП-транзистора из-за ограничения напряжения.
Стабилитрон как регулятор напряжения
  • Напряжение пробоя этого стабилитрона составляет 5,1 вольт. Теперь, если случайно напряжение на затворе MOSFET превышает 5 В, диод выходит из строя, и весь ток течет через диод на землю. Таким образом предотвращается разрушение полевого МОП-транзистора.
  • Вот еще одна схема, в которой два стабилитрона соединены лицом друг к другу с выводом p. Если на входе подается сигнал переменного тока, один диод ограничивает напряжение в положительной половине, а другой — в отрицательной половине, и, таким образом, мы получаем напряжение ниже указанного предела в обоих полупериодах входного напряжения переменного тока.
Стабилитроны в цепи

Применение стабилитрона:

Цифровой вольтметр с использованием Arduino
  • В качестве примера я использовал стабилитрон 5 В в проекте «Цифровой вольтметр с использованием Arduino».Он подключается через конденсатор (аналоговый вывод), чтобы предотвратить включение Arduino в случае, если напряжение на его аналоговом выводе превышает предел в 5 вольт.

И, заканчивая описанным выше приложением, теперь вы знаете все основные различия между стабилитроном и выпрямительным диодом.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Разница между диодом и стабилитроном

Основное различие — диод против стабилитрона

Диоды — обычные компоненты в электронных схемах, сделанные с использованием легированных полупроводников, и основное различие между диодом и стабилитроном состоит в том, что стабилитрон позволяет обратным токам проходить через них без повреждения, тогда как обычные диоды выходят из строя, если ток через них протекает в обратном направлении.Поведение диодов в цепи зависит от того, в каком направлении они подключены. Следовательно, диоды полезны для создания цепей, в которых важно направление тока. Сами стабилитроны представляют собой особый тип диодов. В стабилитронах способность выдерживать обратные токи достигается за счет легирования полупроводников, которые образуют переход p-n в стабилитроне, до более высокого уровня по сравнению с таковыми в обычных диодах.

Что такое диод

Диод представляет собой устройство, образованное путем соединения полупроводника типа p- с полупроводником типа n , образуя переход p-n .Обычный диод предназначен для проведения тока только в одном направлении. то есть на клеммы должно подаваться напряжение в направлении вперед, , иначе ток не будет проводиться. По этой причине диоды часто используются в качестве выпрямителей , , , , что означает, что они обеспечивают протекание тока в выбранном направлении в цепи.

Условное обозначение диода:

Символ диода

Однако это идеализация. При достаточно больших напряжениях происходит пробой стабилитрона и лавинный пробой, и через диод могут протекать большие обратные токи.Это приводит к повреждению обычных диодов.

Ниже приведена типичная вольт-амперная характеристика диода:

Вольт-амперная характеристика диода

Что такое стабилитрон

Стабилитроны

— это диоды особого типа , , предназначенные также для пропускания обратных токов . Стабилитроны достигают этого, будучи сравнительно сильно легированными по сравнению с обычными диодами. Следовательно, область пространственного заряда стабилитрона намного меньше.Следовательно, стабилитроны испытывают пробой при гораздо меньших обратных напряжениях, называемых напряжением стабилитрона (). Когда это напряжение достигается, стабилитрон пропускает обратный ток без повреждения. Даже когда обратный ток через стабилитрон увеличивается, напряжение сохраняется.

Обозначение схемы стабилитрона:

Символ стабилитрона

На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика типичного стабилитрона:

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Формы двух характеристических кривых могут выглядеть похожими, однако следует отметить, что стабилитрон выходит из строя при меньшем обратном напряжении.

Тот факт, что стабилитроны могут поддерживать близкое напряжение, означает, что их можно использовать в качестве регуляторов в схемах для обеспечения постоянного напряжения на его выводах.

Разница между диодом и стабилитроном

Эффекты обратных токов

Диоды: Нормальные диоды становятся поврежденными, когда через них проходят обратные токи.

Стабилитроны: Стабилитроны проводят обратные токи без повреждения.

Относительные уровни допинга

Диоды: Для сравнения, уровни легирования обычных диодов низкие .

Стабилитроны: По сравнению с обычными диодами, уровень легирования стабилитронов составляет , высокий .

Относительное значение напряжения пробоя

Диоды: Типичные напряжения пробоя для диодов на больше по сравнению с напряжениями пробоя в стабилитронах (напряжение стабилизации).

Стабилитроны: Обычно пробой стабилитронов происходит при более низких напряжениях по сравнению с обычными диодами.

Изображение предоставлено
«Символ принципиальной схемы диода». от Omegatron (собственная работа) [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons
«Зависимость тока от напряжения для выпрямителя на полупроводниковых диодах» пользователя: Hldsc (собственная работа) [CC BY-SA 4.0], через Wikimedia Commons
«Условное обозначение принципиальной схемы стабилитрона. При использовании в принципиальной схеме слова «Анод» и «Катод» не включаются в графический символ. (Изменено в соответствии с ANSI Y32.2-1975 и IEEE-Std. 315-1975.) »Omegatron (собственная работа) [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons
«Схема ВАХ лавинного или стабилитрона. (Примечание: при пробивном напряжении более 6 В вместо стабилитронов используются лавинные диоды.) »Филип Доминек (собственная работа) [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

Разница между диодом и стабилитроном

Ключевое отличие: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении.Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, соединенных вместе. Стабилитрон — это сильно легированный диод с очень узкой обедненной областью. Он позволяет току течь как в прямом, так и в обратном направлении.

Диод — это устройство с двумя выводами, состоящее из двух активных электродов. Диод может передавать ток только в одном направлении между электродами. Таким образом, его можно описать как электронный компонент, который позволяет току течь в одном направлении.В дополнение к этому, он также препятствует прохождению тока в обратном направлении. Другими словами, это простейший из двух оконечных односторонних полупроводниковых устройств.

Два вывода диодов известны как анод и катод. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, соединенных вместе. Катод является стороной P-типа, а анод — N-типа. Работа всех диодов основана на одном общем принципе; однако существуют разные типы диодов, которые подходят для разных применений.

Большинство диодов изготовлено из полупроводниковых материалов, таких как кремний. Однако иногда можно использовать и германий. Диоды часто используются для выпрямления сигналов. Существуют разные типы диодов. Например, фотодиод — это тот, который пропускает ток при попадании на него света. Эти типы диодов в основном используются в качестве детекторов света. Диод также известен как выпрямитель.

Стабилитрон — это также тип диода, который позволяет обратному току течь через него, когда напряжение превышает напряжение пробоя, известное как «напряжение стабилитрона».Это сильно легированный диод с очень узкой обедненной областью. Эти типы диодов используют свойства PN перехода. Благодаря своим уникальным свойствам, его также можно размещать параллельно нагрузке и использовать в качестве регулятора напряжения. Эти диоды имеют очень точные и специфические обратные напряжения пробоя. Стабилитроны не подчиняются закону Ома.

Важно отметить, что стабилитрон работает как обычный диод при прямом смещении. Однако при обратном смещении через диод начинает течь ток утечки.Этот ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. При определенном обратном напряжении ток утечки начинает внезапно увеличиваться. Это конкретное напряжение известно как напряжение пробоя стабилитрона или «напряжение стабилитрона». Резко увеличивающийся ток также называют током стабилитрона. Стабилитрон можно легко отличить от обычных диодов по его коду и напряжению пробоя (напряжение стабилитрона), которые четко указаны на нем.

Сравнение диода и резистора:

Диод

Стабилитрон

Определение

Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении.

Стабилитрон — это также тип диода, который позволяет обратному току течь через него, если напряжение превышает напряжение пробоя, известное как «напряжение стабилитрона».

использует

  • Отсечка и зажим — для защиты цепей путем наложения ограничений на напряжение
  • Выпрямитель напряжения — переменный ток Тьюринга в постоянный ток
  • Умножители напряжения
  • Нелинейное смешение двух напряжений

В основном используется для регулирования напряжения

Типы

  • Диод переходной (обыкновенный)
  • Светоизлучающий (LED)
  • Фотодиоды (поглощают свет, отдают ток)
  • Schottky (высокоскоростной переключатель, низкое напряжение включения, Al.на кремнии)
  • Туннель (I и V немного отличаются от jd, отрицательное сопротивление!)
  • Veractor (колпачок зависит от напряжения)
  • Стабилитрон (специальный диод с обратным смещением)
  • Типы ZD и ZPD — Европейские типы ZD или ZPD легко идентифицировать. ZPD12 означает напряжение стабилитрона 12 В.
  • 1N-типы — напряжение стабилитрона американских 1N-типов не может быть распознано по типу.

Изображение на схеме

Горизонтальная линия со стрелкой, указывающей на пересекающуюся вертикальную линию.

То же, что и обычный диод. Однако катод имеет Z-образную форму, а не прямую линию.

Этимология

от Gk. ди- «дважды» + ходос «путь»

Назван в честь американского физика К. М. Зенера (1905-93).

Разница между диодом и стабилитроном

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 проходить через него только в одном направлении — от анода к катоду.Это направление тока отмечено на его символ с головой стрелка. Так как диод ограничивает ток только в одном направлении, он может быть использован в качестве выпрямителя. Полный мостовой схемы выпрямителя, который выполнен из четырех диодов может исправить альтернативный ток (AC) для постоянного тока (DC).

запускается диод действует как проводник, когда небольшое напряжение прикладывается в направлении анода к катоду. Это падение напряжения (известное как прямое падение напряжения) всегда есть, когда ток происходит.Это напряжение обычно составляет около 0. для нормальных кремниевых диодов.

Несмотря на то, диод обеспечивает ток течет от анода к катоду, все меняется, когда очень большое напряжение (называется напряжение пробоя) применяется в направлении катода к аноду (N Р). В этом случае диод поврежден постоянно (за счет лавинного пробоя) и становится проводником, позволяя огромный катода к аноду тока.

стабилитрон Диод

стабилитрон сделан, делая небольшую корректировку нормального диода.Как уже упоминалось в предыдущем пункте, нормальный диод будет проводить большой обратный ток и становится постоянно повреждаются при наложении большого обратного напряжения. Стабилитрон будет также проводить большой обратный ток, но устройство не будет повреждено. Это достигается за счет изменения способа легирования PN-переход и это обратное напряжение называется «стабилитрон напряжение».

Таким образом, Зенор диод может проводить в обоих направлениях. Если анод с катодом напряжение выше, чем прямое падение напряжения (около 0.7V), он будет проводить в прямом направлении, и он будет проводить в обратном направлении, если обратное напряжение равно напряжению zenor (может быть любым значением, например: -12V или -70V).

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.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.