Чем отличается стабилитрон от диода: Разница между диодом и стабилитроном — Разница Между

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

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

Как отличить стабилитрон от диода с помощью мультиметра — Меандр — занимательная электроника

Очень часто стабилитрон можно перепутать с диодом. Как отличить стабилитрон от диода? Рассмотрим простую схему приставки к мультиметру, с помощью которой можно не только отличить стабилитрон от диода, но и определить напряжение стабилизации стабилитрона (если оно не превышает 35В).

Принципиальная схема приставки представляет собой DC-DC преобразователь с гальванической развязкой между входом и выходом.Генератор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выполнен на специализированной микросхеме МС34063. Для обеспечения гальванической развязки между источником питания и измерительной частью схемы, контрольное напряжение снимается с первичной обмотки трансформатора. Для этого предусмотрен выпрямитель на VD2. Величина выходного напряжения (точка стабилизации) устанавливается подбором резистора R3.

На конденсаторе С4 выделяется напряжение около 40В. Стабилизатор тока А2 и проверяемый стабилитрон VDX образуют параметрический стабилизатор, а мультиметр, подключенный к выводам Х1 и Х2 измеряет напряжение на этом стабилитроне.

При подключении анода к «+», а катода к «-» диода или несимметричного стабилитрона мультиметр покажет очень малое напряжение. Если подключить в обратной полярности (как VDX на схеме), то для диода показания мультиметра будут около 40В, а для стабилитрона напряжение стабилизации (при условии, что оно ниже 40В).

Понятно, что для симметричного стабилитрона напряжение стабилизации будет индицироваться при любой полярности подключения.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом торообразном сердечнике внешним диаметром 23 мм. Обмотка 1 содержит 20 витков, а обмотка 2 содержит 35 витков провода ПЭВ 0,43. Важно, укладывать при намотке виток к витку. Причем, первичная обмотка намотана на одной части кольца, а вторичка — на другой. Не рекомендуется накладывать одну обмотку на другую.

При настройке, вместо стабилитрона VDX подключите резистор номиналом 10 кОм и подбором сопротивления R3 добейтесь того, чтобы на конденсаторе С4 установилось напряжение 40В.

Печатная плата:
[hidepost] Скачать [/hidepost]

Радио для всех - Стабилитрон,симистор, динистор и супрессор

 

 

 

Зенеровский диод или стабилитрон - сильно легированный кремниевый кристаллический диод, который пропускает ток в прямом направлении так же, как идеальный диод. Он также позволяет току протекать в обратном направлении, когда напряжение превышает определенное значение, известное как напряжение пробоя. Напряжение пробоя также известно как напряжение колена Зенера.

 

 

Устройство назвали в честь американского физика Кларенса Зенера, который описал свойство разрушения электрических изоляторов.

 

 

Устройство состоит из обращенного смещенного, сильно легированного диода pn-перехода, работающего в области пробоя. Обычные диоды и выпрямители никогда не работают в области пробоя, но диод Зенера можно безопасно использовать в этой точке.

 

Работа зенеровского диода

Когда обратное напряжение, приложенное к диоду Зенера, увеличивается, оно достигает напряжения пробоя, при котором ток Зенера увеличивается до большого значения. В области пробоя дальнейшее увеличение обратного напряжения не будет увеличивать напряжение на диоде Зенера, оно только увеличивает ток. Таким образом, постоянное напряжение, называемое стабилитронным напряжением (V z ), сохраняется на диоде Зенера при изменении напряжения питания. Следовательно, он действует как регулятор напряжения.

Обратная характеристика получена путем принятия обратного напряжения вдоль оси X и обратного тока вдоль -ve Y-оси. Когда обратное напряжение достигает определенного значения, обратный ток увеличивается до большого значения, но напряжение на диоде остается постоянным. Это напряжение пробоя V z .

Обычный обратный смещенный диод при воздействии его пробивного напряжения допускает значительное количество тока. Но когда это обратное напряжение пробоя превышает, диод испытывает лавинный пробой. Лавинный пробой - это форма проводимости электрического тока, которая позволяет пропускать очень большой ток через хорошие изоляторы . Это может повредить обычный диод. Зенеровский диод обладает теми же свойствами, за исключением того, что зенеровский диод разработан с уменьшенным пробивным напряжением. В отличие от обычного диода, стабилитрон имеет контролируемый пробой.

При приложении достаточного обратного смещения, как при обратном напряжении, валентные электроны в атомах полупроводников освобождаются под действием приложенного напряжения. Если приложенное напряжение является достаточно отрицательным, электроны, ускоряемые электрическим полем, освобождают другие электроны, вызывая цепную реакцию, приводящую к повышению тока.

Разбивка вызвана двумя эффектами: эффектом Лавины и эффектом Зинера. Эффект зенера доминирует в напряжениях до 5,6 вольт, и эффект лавинного излучения преобладает над этим. Они оба являются похожими эффектами, разница в том, что эффект зенера является квантовым явлением, а лавинный эффект - движение электронов в валентной зоне, как в любом электрическом токе. Лавинный эффект также позволяет увеличить ток через диод, чем эффект зенера. График ниже будет наглядно демонстрировать разницу между лавинным эффектом и эффектом зенера.

Зенеровские диоды обычно используются в качестве регуляторов напряжения в цепях, поскольку, как видно из графика, очень мало вариаций напряжения по сравнению с увеличением тока. И наоборот, очень небольшие изменения напряжения могут вызвать очень большие изменения тока. Зенеровские диоды можно также использовать в устройствах защиты от перенапряжений, которые мы прикрепляем к нашим холодильникам и телевизорам, чтобы защитить их от колебаний напряжения.

Читаем далее по теме

 

Условные обозначения диодной группы

Супрессор

Варистор

Тиристор

Симистор

Динистор

 

 

 

Стабилитроны

Добавлено 12 июня 2017 в 02:10

Сохранить или поделиться

Если мы подключим диод и резистор последовательно с источником постоянного напряжения так, чтобы диод был смещен в прямом направлении (как показано на рисунке ниже (a)), падение напряжения на диоде будет оставаться достаточно постоянным в широком диапазоне напряжений источника питания.

В соответствии с диодным уравнением Шокли, ток через прямо-смещенный PN переход пропорционален e, возведенному в степень прямого падения напряжения. Поскольку это экспоненциальная функция, ток растет довольно быстро при умеренном увеличении падения напряжения. Другой способ рассмотреть это: сказать что напряжение, падающее на прямо-смещенном диоде, слабо изменяется при больших изменениях тока, протекающего через диод. На схеме, показанной на рисунке ниже (a), ток ограничен напряжением источника питания, последовательно включенным резистором и падением напряжения на диоде, которое, как мы знаем, не сильно отличается от 0,7 вольта. Если напряжение источника питания будет увеличено, падение напряжения на резисторе увеличится почти на такое же значение, а падение напряжения на диоде увеличится очень слабо. И наоборот, уменьшение напряжения источника питания приведет к почти равному уменьшению падения напряжения на резисторе и небольшому уменьшению падения напряжения на диоде. Одним словом, мы могли бы обобщить это поведение, сказав, что диод стабилизирует падение напряжения на уровне примерно 0,7 вольта.

Управление напряжением – это очень полезное свойство диода. Предположим, что мы собрали какую-то схему, которая не допускает изменений напряжения источника питания, но которую необходимо запитать от батареи гальванических элементов, напряжение которых меняется в течение всего срока службы. Мы могли бы собрать схему, как показано на рисунке, и подключить схему, требующую стабилизированного напряжения, к диоду, где она получит неизменные 0,7 вольта.

Это, безусловно, сработает, но для большинства практических схем любого типа для правильной работы требуется напряжение питания свыше 0,7 вольта. Одним из способов увеличения уровня нашего стабилизированного напряжения может быть последовательное соединение нескольких диодов, поскольку падение напряжения на каждом отдельном диоде, равное 0,7 вольта, увеличит итоговое значение на эту величину. Например, если бы у нас было десять последовательно включенных диодов, стабилизированное напряжение было бы в десять раз больше 0,7 вольта, то есть 7 вольт (рисунок ниже (b)).

Прямое смещение Si диодов: (a) одиночный диод, 0,7В, (b) 10 диодов, включенных последовательно, 7,0В.

До тех пор, пока напряжение не упадет ниже 7 вольт, на 10-диодном «стеке» будет падать примерно 7 вольт.

Если требуются большие стабилизированные напряжения, мы можем либо использовать большее количество диодов, включенных последовательно, (по моему мнению, не самый изящный способ), либо попробовать принципиально другой подход. Мы знаем, что прямое напряжение диода является довольно постоянной величиной в широком диапазоне условий, также как и обратное напряжение пробоя, которое, как правило, значительно больше прямого напряжения. Если мы поменяем полярность диода в нашей схеме однодиодного стабилизатора и увеличим напряжение источника питания до того момента, когда произойдет «пробой» диода (диод больше не может противостоять приложенному к нему напряжению обратного смещения), диод будет стабилизировать напряжение аналогичным образом в этой точке пробоя, не позволяя ему увеличиваться дальше, как показано на рисунке ниже.

Пробой обратно смещенного Si диода при напряжении примерно 100 В.

К сожалению, когда обыкновенные выпрямительные диоды «пробиваются», они обычно разрушаются. Тем не менее, можно создать специальный тип диода, который может обрабатывать пробой без полного разрушения. Этот тип диода называется стабилитроном, и его условное графическое обозначение приведено на рисунке ниже.

Условное графическое обозначение стабилитрона

При прямом смещении стабилитроны ведут себя так же, как стандартные выпрямительные диоды: они обладают прямым падением напряжения, которое соответствует «диодному уравнению» и составляет примерно 0,7 вольта. В режиме обратного смещения они не проводят ток до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит так называемого напряжения стабилизации, и в этот момент стабилитрон способен проводить значительный ток и при этом будет пытаться ограничить напряжение, падающее на нем, до значения напряжения стабилизации. Пока мощность, рассеиваемая этим обратным током, не превышает тепловых ограничений стабилитрона, стабилитрон не будет поврежден.

Стабилитроны изготавливаются с напряжениями стабилизации в диапазоне от нескольких вольт до сотен вольт. Это напряжение стабилизации незначительно изменяется в зависимости от температуры, и его погрешность может составлять от 5 до 10 процентов от характеристик, указанных производителем. Однако, эта стабильность и точность обычно достаточны для использования стабилитрона в качестве стабилизатора напряжения в общей схеме питания, показанной на рисунке ниже.

Схема стабилизатора напряжения на стабилитроне, напряжение стабилизации = 12,6 В

Пожалуйста, обратите внимание на направление включения стабилитрона на приведенной выше схеме: стабилитрон смещен в обратном направлении, и это сделано преднамеренно. Если бы мы включили стабилитрон «обычным» способом, чтобы он был смещен в прямом направлении, то на нем падало бы только 0,7 вольта, как на обычном выпрямительном диоде. Если мы хотим использовать свойства обратного пробоя стабилитрона, то мы должны использовать его в режиме обратного смещения. Пока напряжение питание остается выше напряжения стабилизации (12,6 вольт в этом примере), напряжение, падающее на стабилитроне, останется примерно на уровне 12,6 вольт.

Как и любой полупроводниковый прибор, стабилитрон чувствителен к температуре. Слишком высокая температура разрушит стабилитрон, и поскольку он и понижает напряжение, и проводит ток, то он выделяет тепло в соответствии с законом Джоуля (P = IU). Поэтому необходимо быть осторожным при проектировании схемы стабилизатора напряжения, чтобы не превышалась номинальная мощность рассеивания стабилитрона. Интересно отметить, что когда стабилитроны выходят из строя из-за высокой мощности рассеивания, они обычно замыкаются накоротко, а не разрываются. Диод, вышедший из строя по такой же причине, легко обнаружить: на нем падение напряжения практически равно нулю, как на куске провода.

Рассмотрим схему стабилизатора напряжения на стабилитроне математически, определяя все напряжения, токи и рассеиваемые мощности. Взяв ту же схему, что была показана ранее, мы выполним вычисления, принимая, что напряжение стабилитрона равно 12,6 вольт, напряжение питания равно 45 вольт, а сопротивнение последовательно включенного резистора равно 1000 Ом (мы будет считать, что напряжение стабилитрона составляет ровно 12,6 вольт, чтобы избежать необходимости оценивать все значения как «приблизительные» на рисунке (a) ниже).

Если напряжение стабилитрона составляет 12,6 вольт, а напряжение источника питания составляет 45 вольт, падение напряжения на резисторе будет составлять 32,4 вольта (45 вольт – 12,6 вольт = 32,4 вольта). 32,4 вольта, падающие на 1000 Ом, дают в цепи ток 32,4 мА (рисунок (b) ниже).

(a) Стабилизатор напряжения на стабилитроне с резистором 1000 Ом. (b) Расчет падений напряжения и тока.

Мощность рассчитывается путем умножения тока на напряжение (P=IU), поэтому мы можем легко рассчитать рассеивание мощности как для резистора, так и для стабилитрона:

\[P_{резистор} = (32,4 мА)(32,4 В)\]

\[P_{резистор} = 1,0498 Вт\]

\[P_{стабилитрон} = (32,4 мА)(12,6 В)\]

\[P_{стабилитрон} = 408,24 мВт\]

Для этой схемы было бы достаточно стабилитрона с номинальной мощностью 0,5 ватта и резистора с мощностью рассеивания 1,5 или 2 ватта.

Если чрезмерная рассеиваемая мощность вредна, то почему бы не спроектировать схему с наименьшим возможным количеством рассеивания? Почему бы просто не установить резистор с очень высоким сопротивлением, тем самым сильно ограничивая ток и сохраняя показатели рассеивания очень низкими? Возьмем эту же схему, например, с резистором 100 кОм, вместо резистора 1 кОм. Обратите внимание, что и напряжение питания, и напряжение стабилитрона не изменились:

Стабилизатор напряжения на стабилитроне с резистором 100 кОм

При 1/100 от значения тока, который был у нас ранее (324 мкА, вместо 32,4 мА), оба значения рассеиваемой мощности должны уменьшиться в 100 раз:

\[P_{резистор} = (324 мкА)(32,4 В)\]

\[P_{резистор} = 10,498 мВт\]

\[P_{стабилитрон} = (324 мкА)(12,6 В)\]

\[P_{стабилитрон} = 4,0824 мВт\]

Кажется идеальным, не так ли? Меньшая рассеиваемая мощность означает более низкую рабочую температуру и для стабилитрона, и для резистора, а также меньшие потери энергии в системе, верно? Более высокое значение сопротивления уменьшает уровни рассеиваемой мощности в схеме, но к сожалению, создает другую проблему. Помните, что цель схемы стабилизатора – обеспечить стабильное напряжение для другой схемы. Другими словами, мы в конечном итоге собираемся запитать что-то напряжением 12,6 вольт, и это что-то будет обладать собственным потреблением тока. Рассмотрим нашу первую схему стабилизатора, на этот раз с нагрузкой 500 Ом, подключенной параллельно стабилитрону, на рисунке ниже.

Стабилизатор напряжения на стабилитроне с последовательно включенным резистором 1 кОм и нагрузкой 500 Ом

Если 12,6 вольт поддерживаются при нагрузке 500 Ом, нагрузка будет потреблять ток 25,2 мА. Для того, чтобы «понижающий» резистор снизил напряжение на 32,4 вольта (снижение напряжения источника питания 45 вольт до 12,6 вольт на стабилитроне), он все равно должен проводить ток 32,4 мА. Это приводит к тому, что через стабилитрон будет протекать ток 7,2 мА.

Теперь рассмотрим нашу «энергосберегающую» схему стабилизатора с понижающим резистором 100 кОм, подключив к ней такую же нагрузку 500 Ом. Предполагается, что она должна поддерживать на нагрузке 12,6 вольт, как и предыдущая схема. Однако, как мы увидим, она не может выполнить эту задачу (рисунок ниже).

Нестабилизатор напряжения на стабилитроне с последовательно включенным резистором 100 кОм и нагрузкой 500 Ом

При большом номинале понижающего резистора на нагрузке 500 Ом будет напряжение около 224 мВ, что намного меньше ожидаемого значения 12,6 вольт! Почему так? Если бы у нас на самом деле было на нагрузке 12,6 вольт, то был бы и ток 25,2 мА, как и раньше. Этот ток нагрузки должен был бы пройти черезе последовательный понижающий резистор, как это было раньше, но с новым (намного большим!) понижающим резистором падение напряжения на этом резисторе с протекающим через него током 25,2 мА составило бы 2 520 вольт! Поскольку у нас, очевидно, нет такого большого напряжения, подаваемого с аккумулятора, то этого не может быть.

Ситуацию легче понять, если мы временно удалим стабилитрон из схемы и проанализируем поведение только двух резисторов на рисунке ниже.

Нестабилизатор с удаленным стабилитроном

И понижающий резистор 100 кОм, и сопротивление нагрузки 500 Ом включены последовательно, обеспечивая общее сопротивление схемы 100,5 кОм. При полном напряжении 45 В и общем сопротивлении 100,5 кОм, закон Ома (I=U/R) говорит нам, что ток составит 447,76 мкА. Рассчитав падения напряжения на обоих резисторах (U=IR), мы получим 44,776 вольта и 224 мВ, соответственно. Если бы в этот момент мы вернули стабилитрон, он также «увидел» 224 мВ на нем, будучи включенным параллельно сопротивлению нагрузки. Это намного ниже напряжения пробоя стабилитрона, и поэтому он не будет «пробит» и не будет проводить ток. В этом отношении, при низком напряжении стабилитрон не будет работать, даже если он будет смещен в прямом направлении. По крайней мере, на него должно поступать 12,6 вольт, чтобы его «активировать».

Аналитическая методика удаления стабилитрона из схемы и наблюдения наличия или отсутствия достаточного напряжения для его проводимости является обоснованной. Только то, что стабилитрон включен в схему, не гарантирует, что полное напряжение стабилитрона всегда дойдет до него! Помните, что стабилитроны работают, ограничивая напряжение до некоторого максимального уровня; они не могут компенсировать недостаток напряжения.

Таким образом, любая схема стабилизатора на стабилитроне будет работать до тех пор, пока сопротивление нагрузки будет равно или больше некоторого минимального значения. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, это приведет к слишком большому току, что приведет к слишком большому напряжению на понижающем резисторе, что оставит на стабилитроне напряжение недостаточное, чтобы заставить его проводить ток. Когда стабилитрон перестает проводить ток, он больше не может регулировать напряжение, и напряжение на нагрузке будет ниже точки регулирования.

Однако, наша схема стабилизатора с понижающим резистором 100 кОм должна подходить для некоторого значения сопротивления нагрузки. Чтобы найти это подходящее значение сопротивления нагрузки, мы можем использовать таблицу для расчета сопротивления в цепи из двух последовательно включенных резисторов (без стабилитрона), введя известные значения общего напряжения и сопротивления понижающего резистора, и рассчитав для ожидаемого на нагрузке напряжения 12,6 вольт:

При 45 вольтах общего напряжения и 12,6 вольтах на нагрузке, мы должны получить 32,4 вольта на понижающем резисторе Rпониж:

При 32,4 вольтах на понижающем резисторе и его сопротивлении 100 кОм ток, протекающий через него, составит 324 мкА:

При последовательном включении ток, протекающий через все компоненты, одинаков:

Расчитать сопротивление нагрузки теперь довольно просто согласно закону Ома (R=U/I), что даст нам 38,889 кОм:

Таким образом, если сопротивление нагрузки составляет точно 38,889 кОм, на нем будет 12,6 вольт и со стабилитроном, и без него. Любое сопротивление нагрузки менее 38,889 кОм приведет к напряжению на нагрузке менее 12,6 вольт и со стабилитроном, и без него. При использовании стабилитрона напряжение на нагрузке будет стабилизироваться до 12,6 вольт для любого сопротивления нагрузки более 38,889 кОм.

При изначальном значении 1 кОм понижающего резистора схема нашего стабилизатора смогла бы адекватно стабилизировать напряжение даже при сопротивлении нагрузки до 500 Ом. То, что мы видим, представляет собой компромисс между рассеиванием мощности и допустимым сопротивлением нагрузки. Более высокое сопротивление понижающего резистора дает нам меньшее рассеивание мощности за счет повышения минимально допустимого значения сопротивления нагрузки. Если мы хотим стабилизировать напряжение для низких значений сопротивления нагрузки, схема должна быть подготовлена для работы с рассеиванием большой мощности.

Стабилитроны регулируют напряжение, действуя как дополнительные нагрузки, потребляя в зависимости от необходимости большую или меньшую величину тока, чтобы обеспечить постоянное падение напряжения на нагрузке. Это аналогично регулированию скорости автомобиля путем торможения, а не изменением положения дроссельной заслонки: это не только расточительно, но и тормоза должны быть построены так, чтобы управлять всей мощностью двигателя тогда, как условия вождения не требуют этого. Несмотря на эту фундаментальную неэффективность, схемы стабилизаторов напряжения на стабилитронах широко используются из-за своей простоты. В мощных приложениях, где неэффективность неприемлема, применяются другие методы управления напряжением. Но даже тогда небольшие схемы на стабилитронах часто используются для обеспечения «опорного» напряжения для управления более эффективной схемой, контролирующей основную мощность.

Стабилитроны изготавливаются для стандартных номиналов напряжений, перечисленных в таблице ниже. Таблица «Основные напряжения стабилитронов» перечисляет основные напряжения для компонентов мощностью 0,5 и 1,3 Вт. Ватты соответствуют мощности, которую компонент может рассеять без повреждения.

Основные напряжения стабилитронов
0,5 Вт      
2,4 В3,0 В3,3 В3,6 В3,9 В4,3 В4,7 В
5,1 В5,6 В6,2 В6,8 В7,5 В8,2 В9,1 В
10 В11 В12 В13 В15 В16 В18 В
20 В24 В27 В30 В   
1,3 Вт      
4,7 В5,1 В5,6 В6,2 В6,8 В7,5 В8,2 В
9,1 В10 В11 В12 В13 В15 В16 В
18 В20 В22 В24 В27 В30 В33 В
36 В39 В43 В47 В51 В56 В62 В
68 В75 В100 В200 В   

Ограничитель напряжения на стабилитронах: схема ограничителя, которая отсекает пики сигнала примерно на уровне напряжения стабилизации стабилитронов. Схема, показанная на рисунке ниже, имеет два стабилитрона, соединенных последовательно, но направленных противоположно друг другу, чтобы симметрично ограничивать сигнал примерно на уровне напряжения стабилизации. Резистор ограничивает потребляемый стабилитронами ток до безопасного значения.

Ограничитель напряжения на стабилитронах
*SPICE 03445.eps
D1 4 0 diode
D2 4 2 diode
R1 2 1 1.0k
V1 1 0 SIN(0 20 1k)
.model diode d bv=10
.tran 0.001m 2m
.end

Напряжения пробоя стабилитрона устанавливается на уровень 10 В с помощью параметра bv=10 модели диода в списке соединений spice, приведенном выше. Это заставляет стабилитроны ограничивать напряжение на уровне около 10 В. Встречно включенные стабилитроны ограничивают оба пика. Для положительного полупериода, верхний стабилитрон смещен в обратном направлении, пробивающем стабилитрон при напряжении 10 В. На нижнем стабилитроне падает примерно 0,7 В, так как он смещен в прямом направлении. Таким образом, более точный уровень отсечки составляет 10 + 0,7 = 10,7 В. Аналогично отсечка при отрицательном полупериоде происходит на уровне –10,7 В. Рисунок ниже показывает уровень отсечки немного больше ±10 В.

Диаграмма работы ограничителя напряжения на стабилитронах: входной сигнал v(1) ограничивается до сигнала v(2)

Подведем итоги:

  • Стабилитроны предназначен для работы в режиме обратного смещения, обеспечивая относительно низкий, стабильный уровень пробоя, то есть напряжение стабилизации, при котором они начинают проводить значительный обратный ток.
  • Стабилитрон может работать в качестве стабилизатора напряжения, действуя в качестве вспомогательной нагрузки, потребляющей больший ток от источник, если его напряжение слишком большое, или меньший ток, если напряжение слишком низкое.

Оригинал статьи:

Теги

LTspiceДиодМоделированиеОбучениеСтабилитронЭлектроника

Сохранить или поделиться

Стабилитрон.

Принцип работы, вольт-амперная характеристика.

После изучения диодов, их принципа работы и устройства самым логичным шагом будет рассмотреть и еще один полезнейший элемент многих электрических схем – стабилитрон! Также его называют диодом Зенера, в честь физика Кларенса Зенера, которому и принадлежит гордое звание изобретателя стабилитрона. В 1930-х годах Зенер изучал явления электрического пробоя в диэлектриках, результаты его исследований и легли в основу работы диодов Зенера.

Стабилитрон – это диод, который предназначен для работы на обратной ветви вольт-амперной характеристики, в режиме пробоя. Как вы помните, рабочая область обычного диода находится наоборот на прямой ветви. Я уже упомянул термин “пробой”, так что давайте разберемся подробнее с этим явлением…

Итак, различают три типа или механизма пробоя:

  • туннельный
  • лавинный
  • тепловой

Именно первый тип пробоя и открыл К. Зенер в своих работах. Туннельный пробой связан, в свою очередь, с туннельным эффектом, то есть явлением проникновения электронов через узкий потенциальный барьер на границе p-n перехода. Это приводит к тому, что электроны начинают проходить из p-области в область n-типа, что, в свою очередь, вызывает резкое возрастание обратного тока через p-n переход.

Лавинный пробой связан с тем, что движущиеся в сильном электрическом поле частицы могут приобретать кинетическую энергию, величины которой достаточно для ударной ионизации молекул или атомов материала. То есть электрон или дырка, разогнавшись, сталкиваются с атомом вещества, в результате чего образуется пара противоположно заряженных частиц. Все это становится возможным, если кинетическая энергия этих частиц до столкновения имела достаточную величину. Так вот, в итоге, образовавшиеся частицы (либо одна из них) также начинают разгоняться под действием сильного поля и также врезаются в атом материала 🙂 В итоге весь процесс повторяется снова и снова, как лавина, собственно, из-за этого пробой и получил свое название.

Тепловой же пробой куда более прозаичен. Из-за увеличения обратного напряжения p-n переход нагревается и затем разрушается. В отличие от туннельного и лавинного пробоя, которые являются обратимыми, тепловой пробой – необратим.

На обратимости механизмов пробоя, в общем-то, и строится принцип работы стабилитрона. Именно ситуация, при которой он находится в состоянии лавинного или туннельного пробоя, и является для диода Зенера рабочей! Из этого же вытекает и основное отличие стабилитрона от обычного диода. Стабилитрон проектируется таким образом, чтобы туннельный, либо лавинный, либо оба этих типа пробоя возникали гарантированно и задолго до того, как в устройстве возникнет тепловой пробой (ведь тепловой пробой просто выведет элемент из строя – окончательно и бесповоротно).

Принято считать, что разным механизмам пробоя соответствуют величины обратных напряжений:

  • U_{пробоя} < 4.5 В – преобладает туннельный пробой
  • 4.5 В \leqslant U_{пробоя} \leqslant 6.7 В – оба типа пробоя возникают одновременно
  • U_{пробоя} > 6.7В – лавинный пробой

Все эти характеристики стабилитрона можно изобразить следующим образом:

Тут стоит отметить два важных нюанса. Во-первых, эти значения не являются строго точными. Для разных диодов, разных способов изготовления, величины могут быть другими. Но, в целом, идея неизменна – существует некая область, в пределах которой оба механизма пробоя сосуществуют вместе. Второй интересный момент заключается в том, что температурный коэффициент лавинного и туннельного пробоя имеют разные знаки:

  • при туннельном пробое температурный коэффициент напряжения (ТКН) отрицательный, поскольку с увеличением температуры напряжения пробоя уменьшается.
  • при лавинном же пробое ТКН положительный, то есть все наоборот – увеличение температуры ведет к увеличению напряжения пробоя.

Итак, мы разобрались с принципом работы стабилитрона, протекающими процессами и с тем, что рабочий режим диода Зенера лежит в области обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона:

При увеличении обратного напряжения в определенный момент наступает пробой и ток через стабилитрон резко возрастает. При этом напряжение напротив остается практически неизменным, то есть стабилизированным. В этом и заключается идея использования стабилитронов в электрических цепях 🙂

На схеме я отдельно выделил несколько точек, давайте по ним пробежимся:

  • I_{ст \medspace мин} – минимальное значение обратного тока. Если ток имеет меньшее значение, то стабилитрон закрыт.
  • I_{ст} – номинальное значение обратного тока. Обычно указывается производителем в документации и может составлять около 30% от максимального тока стабилизации.
  • I_{ст \medspace макс} – вот и он, уже упомянутый максимальный ток стабилизации. Эта величина ограничена максимальной рассеиваемой мощностью прибора. При превышении этого значение как раз-таки и произойдет пресловутый тепловой пробой, который выведет стабилитрон из строя.

Каждому из этих значений тока соответствует определенное значение напряжения, которое также указывается в справочнике/документации на конкретный элемент.

Теперь для наглядной демонстрации рассмотрим практический пример схемы со стабилитроном. Кстати на принципиальных электрических схемах он обозначается следующим образом:

А так выглядит базовая схема, в отличие от диода полярность включения стабилитрона обратная:

Выберем какой-нибудь конкретный экземпляр, например, 1N4733A. Его характеристики приведены ниже:

Минимальное напряжение стабилизации, В 4.8
Номинальное напряжение стабилизации, В 5.1
Максимальное напряжение стабилизации, В 5.3
Минимальный ток стабилизации, мА 49
Максимальный ток стабилизации, мА 178

Итак, начинаем подавать на вход напряжение:

U_{вых} = 3 В

Как видите, подаваемое напряжение не превышает напряжение стабилизации, поэтому на выходе наблюдаем то же значение, что и на входе. Увеличиваем напряжение:

U_{вых} = 5 В

И здесь уже ситуация меняется, стабилитрон начинает выполнять свою работу! Поднимаем напряжение еще выше:

U_{вых} = 5.05 В U_{вых} = 5.11 В

Стабилизация напряжения налицо! Вот, в общем-то, мы наглядно проверили принцип работы стабилитрона, теоретические аспекты которого изучили ранее 🙂

На этом заканчиваем сегодняшнюю статью, большое спасибо за внимание!

Двуханодный стабилитрон принцип работы

Как работает стабилитрон

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения

Доброго времени суток. Сегодня мой пост о стабилизаторах напряжения. Что же это такое? Прежде всего, любой радиоэлектронной схеме для работы необходим источник питания. Источники питания бывают разные: стабилизированные и нестабилизированные, постоянного тока и переменного тока, импульсные и линейные, резонансные и квазирезонансные. Такое большое разнообразие обусловлено различными схемами, от которых будут работать электронные схемы. Ниже приведена таблица сравнения схем источников питания.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

ПоказательЛинейный источник питанияИмпульсный источник питания
СтоимостьНизкаяВысока
МассаБольшаяНебольшая
ВЧ-шумОтсутствуетВысокий
КПД35 — 50 %70 — 90 %
Несколько выходовНетЕсть

Для питания электронных схем, которые не требуют высокой стабильности питающего напряжения постоянного тока или большой выходной мощности, целесообразно применять простые, надёжные и дешевые линейные источники напряжения. Основой любого линейного источника напряжения является параметрический стабилизатор напряжения. Основой таких устройств является элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, у которого напряжение на электродах мало зависит от протекающего через элемент тока. Одним из таких элементов является стабилитрон.

Стабилитрон представляет собой особую группу диодов, режим работы которых характеризуется обратной ветвью вольт-амперной характеристики в области пробоя. Рассмотрим поподробнее вольт-амперную характеристику диода.


Вольт-амперная характеристика диода

Принцип работы стабилитрона

Когда диод включён в прямом направлении (анод – «+», катод – «–»), то он свободно начинает пропускать ток при напряжении Uпор, а при включении в обратном направлении (анод – «–», катод – «+») через диод может проходить лишь ток Iобр, который имеет значение нескольких мкА. Если увеличивать обратное напряжение Uобр на диоде до определённого значения Uобр.max произойдёт электрический пробой диода и если ток достаточно вели, то происходит тепловой пробой и диод выходит из строя. Диод можно заставить работать в области электрического пробоя, если ограничить ток, который проходит через диод (напряжение пробоя для разных диодов составляет 50 – 200 В).

Стабилитрон же разработан таким образом, что его вольт-амперная характеристика в области пробоя обладает высокой линейностью, а напряжение пробоя достаточно постоянно. Таким образом можно сказать, что стабилизация напряжения стабилитроном осуществляется при его работе на обратной ветви вольт-амперной характеристики, в области же прямой ветви стабилитрон ведёт себя аналогично обыкновенному диоду. Стабилитрон обозначается следующим образом


Обозначение стабилитрона

Основные параметры стабилитрона

Рассмотрим основные параметры стабилитрона по его вольт-амперной характеристике.


Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Напряжение стабилизации Uст определяется напряжением на стабилитроне при протекании тока стабилизации Iст. В настоящее время выпускаютя стабилитроны с напряжением стабилизации от 0,7 до 200 В.

Максимально допустимый постоянный ток стабилизации Iст.max ограничен значением максимально допустимой рассеиваемой мощности Pmax, зависящей в свою очередь от температуры окружающей среды.

Минимальный ток стабилизации Iст.min определяется минимальным значением тока через стабилитрон, при котором ещё полностью сохраняется работоспособность прибора. Между значениями Iст.max и Iст.min вольт-амперная характеристика стабилитрона наиболее линейна и напряжение стабилизации изменяется незначительно.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rСТ – величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации на приборе ΔUCT к вызвавшему его малому приращению тока стабилизации ΔiCT.

Стабилитрон, включённый в прямом направлении, как обычный диод, характеризуется значениями постоянного прямого напряжения Uпр и максимально допустимого постоянного прямого тока Iпр.max.

Параметрический стабилизатор

Основная схема включения стабилитрона, которая является схемой параметрического стабилизатора, а также источником опорного напряжения в стабилизаторах других типов приведена ниже.


Схема включения стабилитрона

Данная схема представляет собой делитель напряжения, состоящий из балластного резистора R1 и стабилитрона VD, параллельно которому включено сопротивление нагрузки RН. Такой стабилизатор напряжения обеспечивает стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания UП и тока нагрузки IН.

Рассмотрим принцип работы данной схемы. Увеличении напряжения на входе стабилизатора приводит к увеличению тока который проходит через резистор R1 и стабилитрон VD. За счёт своей вольт-амперной характеристики напряжение на стабилитроне VD практически не изменится, а соответственно напряжение на сопротивлении нагрузки Rн тоже. Таким образом практически всё изменение напряжение будет приложено к резистору R1. Таким образом достаточно легко подсчитать необходимые параметры схемы.

Расчёт параметрического стабилизатора.

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

входное напряжение U0;

выходное напряжение U1 = Ust – напряжение стабилизации;

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

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

2. Определяем необходимое балластное сопротивление R1:

3. Определяем коэффициент стабилизации:

4. Определяем коэффициент полезного действия

Увеличение мощности параметрического стабилизатора

Максимальная выходная мощность простейшего параметрического стабилизатора напряжения зависит от значений Iст.max и Pmax стабилитрона. Мощность параметрического стабилизатора может быть увеличена, если в качестве регулирующего компонента использовать транзистор, который будет выступать в качестве усилителя постоянного тока.

Параллельный стабилизатор


Схема ПСН с параллельным включением транзистора

Схема представляет собой эмиттерный повторитель, параллельно транзистору VT включено сопротивление нагрузки RH. Балластный резистор R1 может быть включён как в коллекторную, так ив эмиттерную цепи транзистора. Напряжение на нагрузке равно

Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UCT) на выходе стабилизатора, происходит увеличение напряжения база-эмиттер (UEB) и коллекторного тока IK, так как транзистор работает в области усиления. Возрастание коллекторного тока приводит к увеличению падения напряжения на балластном резисторе R1, что компенсирует рост напряжения на выходе стабилизатора (U1 = UCT). Поскольку ток IСТ стабилитрона является одновременно базовым током транзистора, очевидно, что ток нагрузки в этой схеме может быть в h21e раз больше, чем в простейшей схеме параметрического стабилизатора. Резистор R2 увеличивает ток через стабилитрон, обеспечивая его устойчивую работу при максимальном значении коэффициента h31e, минимальном напряжении питания U0 и максимальном токе нагрузки IН.

Коэффициент стабилизации будет равен

где RVT – входное сопротивление эмиттерного повторителя

где Re и Rb – сопротивления эмиттера и базы транзистора.

Сопротивление Re существенно зависит от эмиттерного тока. С уменьшением тока эмиттера сопротивление Re быстро возрастает и это приводит к увеличению RVT, что ухудшает стабилизирующие свойства. Уменьшить значение Re можно за счёт применения мощных транзисторов или составных транзисторов.

Последовательный стабилизаттор

Параметрический стабилизатор напряжения, схема которого представлена ниже, представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе VT с последовательно включённым сопротивлением нагрузки RH. Источником опорного напряжения в данной схеме является стабилитрон VD.


Схема ПСН с последовательным включением транзистора

Выходное напряжение стабилизатора:

Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UST) на выходе стабилизатора происходит уменьшение отпирающего напряжения UEB транзистора и его базовый ток уменьшается. Это приводит к росту напряжения на переходе коллектор – эмиттер, в результате чего выходное напряжение практически не изменяется. Оптимальное значение тока опорного стабилитрона VD определяется сопротивлением резистора R2, включённого в цепь источника питания U0. При постоянном значении входного напряжения U0 базовый ток транзистора IB и ток стабилизации связаны между собой соотношением IB + IST = const.

Коэффициент стабилизации схемы

где Rk – сопротивление коллектора биполярного транзистора.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения может быть существенно увеличен при введении в его схему отдельного вспомогательного источника с U’0 > U1 и применении составного транзистора.


Схема ПСН с составным транзистором и питанием стабилитрона от отдельного источника напряжения

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Как работает стабилитрон

Немного теории

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

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

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

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

Стабилитрон или диод Зенера

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

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

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

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

Напряжение стабилизации

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

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

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

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

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

Маркировка стабилитронов

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

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

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

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

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой

Как проверить стабилитрон

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

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

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

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

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

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

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

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

Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:

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

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

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

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

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

Iпр – прямой ток, А

Uпр – прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр – обратное напряжение, В

Uст – номинальное напряжение стабилизации, В

Iст – номинальный ток стабилизации, А

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

Imax – максимальный ток стабилитрона, А

Imin – минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Iminэто сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

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

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

Заключение

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

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

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

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

Стабилитроны и стабисторы: классификация, устройство, принцип и режимы работы, основные параметры, применение

Стабилитроны и стабисторы: классификация, устройство, принцип и режимы работы, основные параметры, применение

Стабилитрон

Стабилитроном называется 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.

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

Туннельный и лавинный пробой

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

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

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

Классификация стабилитронов

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

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

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

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

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

Стабистор

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

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

Применение стабилитронов и стабисторов

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

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

Основные параметры

  1. Напряжение стабилизации;
  2. Ток стабилизации;
  3. Разброс напряжения стабилизации;
  4. Температурный коэффициент напряжения стабилизации;
  5. Временная нестабильность напряжения стабилизации;
  6. Дифференциальное сопротивление;
  7. Минимальный ток стабилизации;
  8. Максимальный ток стабилизации;
  9. Рассеиваемая мощность;
  10. Максимально-допустимая температура корпуса;
  11. Максимально-допустимая температура перехода.

Все что нужно знать о маркировке стабилитронов

Имея дома радиоэлектронную лабораторию, можно своими руками сделать самые различные приспособления для электрооборудования или сами приборы, что позволит значительно сэкономить на покупке техники. Важным элементом многих электрических схем приборов является стабилитрон.

Такой элемент (smd, смд) является необходимой частью многих электросхем. Благодаря обширной области применения, стабилитрон имеет различную маркировку. Маркировка, нанесенная на корпус такого диода, дает подробную, но зашифрованную, информацию о данном элементе. Наша сегодняшняя статья поможет вам разобраться в том, какая цветовая маркировка встречается на корпусе (стеклянном и нет) импортных стабилитронов.

Что представляет собой данный элемент электрических схем

Прежде чем приступить к рассмотрению вопроса о том, какая цветовая маркировка таких элементов существует, нужно разобраться, что это вообще такое.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Стабилитрон представляет собой полупроводниковый диод, который предназначается для стабилизации в электросхеме постоянного напряжения на нагрузке. Наиболее часто такой диод используется для стабилизации напряжения в различных источниках питания. Данный диод (smd) имеет участок с обратной веткой вольт-амперной характеристики, которая наблюдается в области электрического пробоя.

Имея такую область, стабилитрон в ситуации изменения параметра тока, протекающего через диод от IСТ.МИН до IСТ.МАКС практически не наблюдается изменений показателя напряжения. Данный эффект применяется для стабилизации напряжения. В ситуации, когда к смд подключена параллельно нагрузка RH, тогда напряжение диода будет оставаться постоянным, причем в указанных пределах изменения тока, текущего через стабилитрон.

Обратите внимание! Стабилитрон (smd) способен стабилизировать напряжение выше 3,3 В.

Кроме смд существуют еще и стабистроны, которые включаются при прямом включении. Они применяются в ситуации, когда есть необходимость стабилизировать напряжение в определенном диапазоне. Обычный диод можно использовать тогда, когда нужно стабилизировать напряжение в диапазоне от 0,3 до 0,5 В. Область их прямого смещения наблюдается при падении напряжения до 0,7 – 2v. При этом оно практически не зависит от силы тока. Стабисторы в своей работе применяют прямую ветвь вольт-амперной характеристики.
Их также следует включать при прямом подключении. Хотя это будет не самое лучшее решение, поскольку стабилитрон в такой ситуации будет все же более эффективен.
Стабисторы, как и smd, производятся зачастую из кремния.
Стабилитроны маркируют по их основным характеристикам. Эта маркировка имеет следующий вид:

  • UСТ. Эта маркировка означает номинальное напряжение для стабилизации;
  • ΔUСТ. Означает отклонение показателя напряжения номинального напряжения стабилизации;
  • IСТ. Обозначает ток, который протекает через диод при номинальном напряжении стабилизации;
  • IСТ.МИН — минимальное значение тока, которые течет через стабилитрон. При этом значении такой smd диод будет иметь напряжение в диапазоне UСТ ± ΔUСТ;
  • IСТ.МАКС. Означает максимально допустимую величину тока, которая может течь через стабилитрон.

Такая маркировка важна при выборе элемента под определенную электросхему.

Обозначения работы элемента электросхемы

Схематическое обозначение стабилитрона

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

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

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

Обратите внимание! Каждый диод, предназначенный для стабилизации напряжения, обладает своим напряжением «пробоя» (стабилизации), а также имеет свой рабочий ток.

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

Обратите внимание! Минимальное напряжение для стабилизации у таких элементов составляет 2 В.

Принцип функционирования стабилизационных диодов

Несмотря на то, что смд похож на диод, он по сути является иным элементом электросхемы. Конечно, он может выполнять функцию выпрямителя, но обычно используется для стабилизации напряжения. Данный элемент способен поддерживать в цепи постоянного тока постоянное напряжение. Этот его принцип работы применяется в питании различного радиотехнического оборудования.

Стабилитрон и диод

Внешне смд очень похож на стандартный полупроводник. Схожесть сохраняется и в конструкционных особенностях. Но при обозначении такого радиотехнического элемента, в отличие от диода, на схеме ставится буква Г.
Если не вникать в математические расчеты и физические явления, то принцип функционирования smd будет достаточно понятным.

Обратите внимание! При включении такого smd диода нужно соблюдать обратную полярность. Это означает, что подключение проводится анодом к минусу.

Проходя через этот элемент, небольшое напряжение цепи провоцирует сильный ток. При увеличении обратного напряжения ток так же растет, только в этом случае его рост будет наблюдаться слабо. Доходя до отметки, она может быть любой. Все зависит от типа устройства. При достижении отметки происходит «пробой». После случившегося «пробоя» через smd начинает течь обратный ток большого значения. Именно в этот момент и начинается работа данного элемента до времени превышения его допустимого предела.

Как отличить стабилизационный диод от обычного полупроводника

Очень часто люди задаются вопросом, как можно отличить стабилитрон от стандартного полупроводника, ведь, как мы выяснили раньше, оба этих элемента имеют практически идентичное обозначение на электросхеме и могут выполнять схожие функции.
Самым простым способом отличить стабилизационный полупроводник от обычного является использование схемы приставки к мультиметру. С его помощью можно не только отличить оба элемента друг от друга, но и выявить напряжение стабилизации, которое характерно для данного смд (если оно, конечно, не превышает 35В).
Схема приставки мультиметра является DC-DC преобразователем, в которой между входом и выходом имеется гальваническая развязка. Эта схема имеет следующий вид:

Схема приставки мультиметра

В ней генератор с широтно-импульсной модуляцией выполняется на специальной микросхеме МС34063, а для создания гальванической развязки между измерительной частью схемы и источником питания контрольное напряжение следует снимать с первичной обмотки трансформатора. Для этой цели имеется выпрямитель на VD2. При этом величина для выходного напряжения или тока стабилизации устанавливается путем подбора резистора R3. На конденсаторе С4 происходит выделение напряжения примерно в 40В.
При этом проверяемый смд VDX и стабилизатор для тока А2 будут формировать параметрический стабилизатор. Мультиметр, который подключили к выводам Х1 и Х2, будет измерять на данном стабилитроне напряжение.
При подключении катода к «-«, а анода к «+» диода, а также к несимметричному смд мультиметра, последний покажет незначительное напряжение. Если подключать в обратной полярности (как на схеме), то в ситуации с обычным полупроводником прибор будет регистрировать напряжение около 40В.

Обратите внимание! Для симметричного смд напряжение пробоя будет появляться при наличии любой полярности подключения.

Здесь трансформатор Т1 будет намотан на торообразном ферритовом сердечнике с внешним диаметром в 23 мм. Такая обмотка 1 будет содержать 20 витков, а вторая обмотка — 35 витков провода ПЭВ 0,43. При этом важно при намотке укладывать виток к витку. Следует помнить, что первичная обмотка идет на одной части кольца, а вторая – на другой.
Проводя настройку прибора, подключите резистор вместо smd VDX. Этот резистор должен иметь номинал 10 кОм. А сопротивление R3 нужно подбирать для того, чтобы добиться напряжения в 40В на конденсаторе С4
Вот так можно выяснить, стабилитрон у вас или обычный диод.

Подробно о цветовой маркировке стабилизирующего диода

Любой диод (стабилитрон и т.д.) на своем корпусе содержит специальную маркировку, которая отражает то, какой материал использовался для изготовления каждого конкретного полупроводника. Такая маркировка может иметь следующий вид:

Кроме этого маркировка отражает электрические свойства и назначение прибора. Обычно за это отвечает цифра. Буква, в свою очередь, отражает соответствующую разновидность устройства. Кроме этого маркировка содержит дату изготовления и условное обозначение изделия.
Смд интегрального типа часто содержат полную маркировку. В такой ситуации на корпусе изделия имеется условный код, который обозначает тип микросхемы. Пример расшифровки нанесенной на корпус кодовой маркировки для микросхем приведен на рисунке:

Пример маркировки микросхем

Кроме этого имеется еще и цветовая маркировка. Она существует в нескольких вариантах, но наиболее часто используется японская маркировка (JIS-C-7012). Обозначения цветовой маркировки приведены в следующей таблице.

Цветовая маркировка стабилитрона

  • первая полоска обозначает тип устройства;
  • вторая – полупроводник;
  • третья – что это за прибор, а также, какая у него проводимость;
  • четвертая — номер разработки;
  • пятая — модификация устройства.

Нужно отметить, что четвертая и пятая полоски не очень важны для выбора изделия.

Заключение

Как видим, существует много разных маркировок и обозначений для стабилитрона, о которых нужно помнить при его выборе для домашней лаборатории и изготовления своими руками различных электротехнических приборов. Если хорошо владеть этим вопросом, то это залог правильного выбора.

Стабилитрон

Его назначение, параметры и обозначение на схеме

Много-много лет тому назад такого слова как стабилитрон не существовало вообще. Тем более в бытовой аппаратуре.

Попробуем представить себе громоздкий ламповый приёмник середины двадцатого века. Многие приносили их в жертву собственному любопытству, когда папа с мамой приобретали что-нибудь новое, а «Рекорд» или «Неман» отдавали на растерзание .

Блок питания лампового приёмника был предельно прост: мощный кубик силового трансформатора, который обыкновенно имел всего две вторичных обмотки, диодный мостик или селеновый выпрямитель, два электролитических конденсатора и резистор на два ватта между ними.

Первая обмотка питала накал всех ламп приёмника переменным током и напряжением 6,3V (вольт), а на примитивный выпрямитель приходило порядка 240V для питания анодов ламп. Ни о какой стабилизации напряжения и речи не шло. Исходя из того, что приём радиостанций вёлся на длинных, средних и коротких волнах с очень узкой полосой и ужасным качеством, наличие или отсутствие стабилизации напряжения питания на это качество совершенно не влияло, а приличной автоподстройки частоты на той элементной базе просто быть не могло.

Стабилизаторы в то время применялись только в военных приёмниках и передатчиках, конечно тоже ламповые. Например: СГ1П – стабилизатор газоразрядный, пальчиковый. Так продолжалось до тех пор, пока не появились транзисторы. И тут выяснилось, что схемы, выполненные на транзисторах очень чувствительны к колебаниям питающего напряжения, и обыкновенным простым выпрямителем уже не обойтись. Используя физический принцип, заложенный в газоразрядных приборах, был создан полупроводниковый стабилитрон реже называемый диод Зенера.

Графическое изображение стабилитрона на принципиальных схемах.

Внешний вид стабилитронов. Первый сверху в корпусе для поверхностного монтажа. Второй сверху – в стеклянном корпусе DO-35 и мощностью 0,5 Вт. Третий, – мощностью 1 Вт (DO-41). Естественно, стабилитроны изготавливают в разнообразных корпусах. Иногда в одном корпусе объединяется два элемента.

Принцип работы стабилитрона.

Прежде всего, не следует забывать, что стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус “-“. При таком включении через него протекает обратный ток (I обр) от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. На следующем рисунке показана вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-Амперной Характеристики), как показано на рисунке. К его основным параметрам относятся U ст. (напряжение стабилизации) и I ст. (ток стабилизации). Эти данные указаны в паспорте на конкретный тип стабилитрона. Причём величина максимального и минимального тока учитывается только при расчёте стабилизаторов с прогнозируемым большим изменением напряжения.

Основные параметры стабилитронов.

Для того чтобы подобрать нужный стабилитрон необходимо разбираться в маркировках полупроводниковых приборов. Раньше все типы диодов, включая и стабилитроны, обозначались буквой “Д” и цифрой определяющей, что же это за прибор. Вот пример очень популярного стабилитрона Д814 (А, Б, В, Г). Буква показывала напряжение стабилизации.

Д814Б2С147А

V стаб. мин. – 8 вольт.

V стаб. ном. – 9 вольт.

V стаб. макс. – 9,5 вольт.

I стаб. – 3 – 35 мA.

P макс. – 340 мВт.

V стаб. мин. – 4,2 вольта.

V стаб. ном. – 4,7 вольт.

V стаб. макс. – 5,1 вольт.

I стаб. – 3 – 60 мА.

P макс. – 300 мВт.

Рядом паспортные данные современного стабилитрона (2C147A), который использовался в стабилизаторах для питания схем на популярных сериях микросхем К155 и К133 выполненных по ТТЛ технологии и имеющих напряжение питания 5V.

Чтобы разбираться в маркировках и основных параметрах современных отечественных полупроводниковых приборов необходимо немного знать условные обозначения. Они выглядят следующим образом: цифра 1 или буква Г – германий, цифра 2 или буква К – кремний, цифра 3 или буква А – арсенид галлия. Это первый знак. Д – диод, Т – транзистор, С – стабилитрон, Л – светодиод. Это второй знак. Третий знак это группа цифр обозначающих сферу применения прибора. Отсюда: ГТ 313 (1Т 313) – высокочастотный германиевый транзистор, 2С147 – кремниевый стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 4,7 вольта, АЛ307 – арсенид-галлиевый светодиод.

Вот схема простого, но надёжного стабилизатора напряжения.

Между коллектором мощного транзистора и корпусом подается напряжение с выпрямителя и равное 12 – 15 вольт. С эмиттера транзистора мы снимаем 9V стабилизированного напряжения, так как в качестве стабилитрона VD1 мы используем надёжный элемент Д814Б (см. таблицу). Резистор R1 – 1кОм, транзистор КТ819 обеспечивающий ток до 10 ампер.

Транзистор необходимо разместить на радиаторе-теплоотводе. Единственный недостаток данной схемы – это невозможность регулировки выходного напряжения. В более сложных схемах подстроечный резистор, конечно, имеется. Во всех лабораторных и домашних радиолюбительских источниках питания есть возможность регулировки выходного напряжения от 0 и до 20 – 25 вольт.

Интегральные стабилизаторы.

Развитие интегральной микроэлектроники и появление многофункциональных схем средней и большой степени интеграции, конечно, коснулось и проблем связанных со стабилизацией напряжения. Отечественная промышленность напряглась и выпустила на рынок радиоэлектронных компонентов серию К142, которую составляли как раз интегральные стабилизаторы. Полное название изделия было КР142ЕН5А, но так как корпус был маленький и название не убиралось целиком, стали писать КРЕН5А или Б, а в разговоре они назывались просто «кренки».

Сама серия была достаточно большая. В зависимости от буквы варьировалось выходное напряжение. Например, КРЕН3 выдавал от 3 до 30 вольт с возможностью регулировки, а КРЕН15 был пятнадцативольтовым двухполярным источником питания.

Подключение интегральных стабилизаторов серии К142 было крайне простым. Два сглаживающих конденсатора и сам стабилизатор. Взгляните на схему.

Если есть необходимость получить другое стабилизированное напряжение, то поступают следующим образом: допустим, мы используем микросхему КРЕН5А на 5V, а нам нужно другое напряжение. Тогда между вторым выводом и корпусом ставится стабилитрон с таким расчётом, чтобы сложив напряжение стабилизации микросхемы, и стабилитрона мы получили бы нужное напряжение. Если мы добавим стабилитрон КС191 на V = 9,1 + 5V микросхемы, то на выходе мы получим 14.1 вольт.

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, клипсаторах, 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 сразу начинает проводить проводимость, но после определенного прямого напряжения он начинает проводить. Это прямое напряжение называется напряжением изгиба диода. Величина напряжения колена зависит от материала полупроводника, для германия она составляет 0,3 В , а для кремния - 0.7В.

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 можно изменять, управляя 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 допускает 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 обратного смещения. 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 соответствующем направлении для их 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 сделаны из металлов, таких как галлий, или металлоидов, таких как кремний, первичного 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 позволяет току проходить 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.Символьное 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 основные 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 позволяет току проходить через оба направления.
  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 отличаются своим свойством проводимости по току. PN-переход слабо легирован и имеет большую область обеднения, которая устраняется только прямым смещением. А стабилитрон сильно легирован и имеет тонкое обеднение, что облегчает их проведение даже при низком смещении.

Разница между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки

Диод - это пассивное устройство, которое пропускает ток только в одном направлении.Но поскольку существует очень много типов диодов, важно различать их. И знать, какой из них использовать в соответствии с его требованиями в нашей цепи. Ниже приводится подробное различие между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки.

Итак, в этом посте мы увидим основное различие между тремя наиболее широко используемыми диодами: выпрямительным, Шоттки и стабилитроном, а также когда их использовать.

Посмотрите это видео для быстрой справки:

Прежде чем перейти к конкретному типу диода, давайте рассмотрим некоторые из основных характеристик диода.

Основные характеристики диода: -

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 RR Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется некоторое время, чтобы утихнуть, и это время называется Время обратного восстановления .

Характеристики диода

ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ диода:

Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы погаснуть.Это время называется временем обратного восстановления.

Разница между диодом, стабилитроном и диодом Шоттки:

А теперь рассмотрим тип диода по порядку:

1. Выпрямительный диод:
  • Выпрямительный диод - это простейший диод с p-n переходом, используемый в основном 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.
Выпрямительный диод
  • 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.
Схема мостового выпрямителя

2. Диод Шоттки
  • В отличие от выпрямительного диода, диод Шоттки находится между полупроводником n-типа и металлической пластиной.
  • Диод Шоттки, также известный как барьерный диод, в основном используется в цепях низкого напряжения, потому что прямое падение напряжения диода Шоттки (Vf) меньше, чем у выпрямительного диода. Обычно в диапазоне от 0,25 до 0,5 против
диод Шоттки
  • В диоде Шоттки электроны являются основными носителями заряда по обе стороны от перехода. Таким образом, это униполярное устройство.
  • Он в основном используется в высокочастотных приложениях, таких как SMPS.И это из-за меньшего повышения температуры и высокой скорости переключения при небольшом времени восстановления.
Диод Шоттки в ИИП

  • Одним из недостатков диода Шоттки является его низкое напряжение пробоя (от 20 до 40 В), что делает его непригодным для выпрямительной схемы.

Примечание: По сравнению с обычным выпрямительным диодом время обратного восстановления диода Шоттки намного меньше. Это делает его пригодным для использования в схемах с быстрым переключением.

Недостаток диода Шоттки
  • В качестве примера предположим, что мы разрабатываем понижающий преобразователь, как мы это делали в одном из видеороликов проекта: «Понижающий преобразователь с использованием Arduino».
  • Поскольку Mosfet в этой схеме переключается с очень высокой частотой, диод, который вам нужен в этой схеме, должен иметь высокую скорость переключения. Таким образом, диод Шоттки - оптимальный выбор.

3. Стабилитрон:
  • Стабилитрон состоит из p-n-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.
Сильнолегированный стабилитрон

Что такое регулятор напряжения

  • Вот схема, в которой стабилитрон используется для предотвращения разрушения затвора полевого МОП-транзистора из-за ограничения входного напряжения.Напряжение пробоя этого стабилитрона 5,1 В.
схема регулятора напряжения 1
  • Теперь, если случайно напряжение на затворе полевого МОП-транзистора превышает 5 В, происходит пробой диода, и весь ток течет через диод на землю. Таким образом предотвращается любое разрушение полевого МОП-транзистора.
  • Вот еще одна схема, в которой два диода 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.Таким образом, мы получаем напряжение ниже указанного предела в обоих полупериодах переменного тока.
схема регулятора напряжения 2
  • В качестве примера я использовал стабилитрон 5 В в проекте «Цифровой вольтметр с использованием Arduino», в котором он подключен через конденсатор, чтобы предотвратить Arduino в случае, если напряжение на его аналоговом выводе превышает 5 В.
  • Цифровой вольтметр
с использованием Arduino

Теперь вы знаете все основные различия между выпрямительным диодом, стабилитроном и диодом Шоттки, а также когда использовать выпрямитель, диод Шоттки или стабилитрон в зависимости от области применения.

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 отличие 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 - это 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 подвергаются пробою 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 полупроводниковом диоде» 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.) »От 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. Есть 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 напечатаны 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 P-N переходным диодом и стабилитроном

Диод - простейший полупроводниковый элемент, имеющий одно PN-соединение и два вывода.Это пассивный элемент, потому что ток течет в одном направлении. Стабилитрон, напротив, пропускает обратный ток.

Что такое диод P-N?

В полупроводниках n-типа электроны являются основными носителями заряда, а в полупроводниках p-типа основными носителями являются дырки. Когда соединяются полупроводники p-типа и n-типа (что на практике реализуется с помощью гораздо более сложного технологического процесса, чем простая связь), поскольку концентрация электронов в n-типе намного больше, чем в p- типа, происходит диффузия электронов и дырок, которая направлена ​​на выравнивание концентрации во всех частях полупроводниковой структуры.Таким образом, электроны начинают перемещаться из более концентрированных в места с меньшей концентрацией, то есть в направлении полупроводника n-типа к полупроводнику p-типа.

Аналогичным образом это относится к дыркам, переходящим от полупроводника p-типа к полупроводнику n-типа. На границе соединения происходит рекомбинация, т.е. заполнение дырок электронами. Таким образом, вокруг границы соединения образуется слой, в котором происходит выброс электронов и дырок, и который теперь частично положительный, а частично отрицательный.

По мере того, как вокруг поля образуется отрицательная и положительная электризация, устанавливается электрическое поле, которое имеет направление от положительной зарядки к отрицательной.То есть устанавливается поле, направление которого таково, что препятствует дальнейшему движению электронов или дырок (направление электронов под действием поля противоположно направлению поля).

Когда напряженность поля увеличивается достаточно, чтобы предотвратить дальнейшее движение электронов и дырок, диффузное движение прекращается. Тогда говорят, что внутри p-n-перехода образуется область пространственного заряда. Разность потенциалов между конечными точками этой области называется потенциальным барьером.

Основные носители заряда по обе стороны от стыка не могут проходить при нормальных условиях (отсутствие постороннего поля). В области пространственной нагрузки установлено электрическое поле, наиболее сильное на границе стыка. При комнатной температуре (с обычной концентрацией добавки) разность потенциалов этого барьера составляет около 0,2 В для кремния или около 0,6 В для германиевых диодов.

Что такое стабилитрон?

Через непроницаемое поляризованное соединение p-n протекает небольшой обратный ток постоянного насыщения.Однако в реальном диоде, когда напряжение непроницаемой поляризации превышает определенное значение, происходит внезапная утечка тока, так что в конечном итоге ток увеличивается практически без дальнейшего увеличения напряжения.

Значение напряжения, при котором возникает внезапная утечка тока, называется напряжением пробоя или стабилитроном. Физически есть две причины, которые приводят к разрушению p-n-барьера. В очень узких барьерах, которые создаются из-за очень сильного загрязнения полупроводниками p- и n-типа, валентные электроны могут проходить через барьер.Это явление объясняется волновой природой электрона.

По словам исследователя, который первым объяснил это, пробой этого типа называется пробоем Зенера. В более широких барьерах неосновные носители, свободно пересекающие барьер, могут набрать скорость, достаточную для разрыва валентных связей внутри барьера. Таким образом создаются дополнительные пары электронных дырок, которые способствуют увеличению тока.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона для полосы пропускания поляризации не отличается от характеристик обычного выпрямительного полупроводникового диода.В области непроницаемой поляризации проницаемость стабилитронов обычно имеет более низкие значения, чем проникающие напряжения обычных полупроводниковых диодов, и они работают только в области непроницаемой поляризации.

Как только произойдет пробой p-n соединения, ток можно ограничить до определенного допустимого значения только с помощью внешнего сопротивления, в противном случае диоды выйдут из строя. Значения проникающего напряжения стабилитрона можно контролировать в процессе производства.Это дает возможность изготавливать диоды с напряжением пробоя от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Диоды с напряжением пробоя менее 5В не имеют четко выраженного напряжения пробоя и имеют отрицательный температурный коэффициент (повышение температуры снижает напряжение стабилитрона). Диоды с UZ> 5V имеют положительный температурный коэффициент (повышение температуры увеличивает напряжение стабилитрона). Стабилитроны используются как стабилизаторы и ограничители напряжения.

Разница между P-N переходным диодом и стабилитроном

  1. Определение P-N переходного диода и стабилитрона

Диод - это электронный компонент, который позволяет току электричества в одном направлении без сопротивления (или с очень небольшим сопротивлением), в то время как в противоположном направлении имеет бесконечное (или, по крайней мере, очень высокое) сопротивление. Стабилитроны, напротив, допускают обратный ток при достижении напряжения Зенера.

  1. Конструкция P-N переходного диода и стабилитрона

Диод с p-n переходом состоит из двух полупроводниковых слоев (p-тип - анод и n-тип - катод). В случае стабилитронов концентрации примесей в полупроводниках должны быть точно определены (обычно значительно выше, чем в p-n-диодах), чтобы получить желаемое напряжение пробоя.

  1. Применение диода с P-N переходом и стабилитрона

Первые используются как выпрямители, формирователи волн, переключатели, умножители напряжения.Стабилитроны чаще всего используются в качестве стабилизаторов напряжения.

P-N переходной диод в сравнении с стабилитроном

Сводка по P-N переходному диоду и стабилитрону

  • Диоды с p-n переходом состоят из двух (p и n) полупроводниковых слоев, позволяющих току течь только в одном направлении, поэтому они используются в качестве выпрямителей.
  • Стабилитроны
  • специально легированы, чтобы передавать ток в обоих направлениях. Чаще всего используются в качестве стабилизаторов напряжения.
Последние сообщения Эмилии Ангеловской (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт.Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
APA 7
Ангеловска Е. (13 марта 2018 г.). Разница между P-N переходным диодом и стабилитроном. Разница между похожими терминами и объектами. http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-p-n-junction-diode-and-zener-diode/.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *