Что такое стабилитрон и как он обозначается на схемах. Как работает стабилитрон и какими характеристиками обладает. Где применяются стабилитроны и как проверить их исправность. Какие виды стабилитронов существуют.
Что такое стабилитрон и его обозначение на схемах
Стабилитрон — это полупроводниковый диод, который предназначен для стабилизации напряжения в электрических цепях. Его основное свойство заключается в способности поддерживать практически постоянное напряжение на своих выводах при изменении протекающего через него тока в определенном диапазоне.
На принципиальных электрических схемах стабилитрон обозначается следующим образом:
- Буквенное обозначение — VD (в отечественной системе обозначений)
- Графическое изображение — в виде диода с ломаной линией на конце катода
Пример обозначения стабилитрона на схеме:
Принцип работы и характеристики стабилитрона
Принцип работы стабилитрона основан на эффекте электрического пробоя p-n перехода в обратном направлении. При достижении определенного обратного напряжения (напряжения стабилизации) ток через стабилитрон начинает резко возрастать, а напряжение остается практически неизменным.
Основные характеристики стабилитрона:
- Напряжение стабилизации — напряжение, при котором начинается эффект стабилизации
- Минимальный и максимальный токи стабилизации
- Дифференциальное сопротивление — характеризует качество стабилизации
- Температурный коэффициент напряжения стабилизации
- Максимальная рассеиваемая мощность
Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона имеет характерный вид с резким изгибом в области обратных напряжений. Именно этот участок используется для стабилизации напряжения.
Типичная ВАХ стабилитрона выглядит следующим образом:
Где:
- Uz — напряжение стабилизации
- Izmin — минимальный ток стабилизации
- Izmax — максимальный ток стабилизации
Основные области применения стабилитронов
Стабилитроны широко применяются в электронной технике для решения следующих задач:
- Стабилизация напряжения питания в источниках питания
- Создание источников опорного напряжения
- Ограничение напряжения для защиты чувствительных элементов схем
- Формирование нелинейных участков передаточных характеристик
- Температурная компенсация в схемах
Рассмотрим некоторые типовые схемы применения стабилитронов:
Параметрический стабилизатор напряжения
Простейшая схема стабилизатора напряжения на стабилитроне:
В данной схеме стабилитрон VD поддерживает постоянное напряжение на нагрузке Rн при изменениях входного напряжения Uвх или тока нагрузки.
Ограничитель напряжения
Схема двустороннего ограничителя напряжения на стабилитронах:
Здесь стабилитроны VD1 и VD2 ограничивают входное напряжение на уровнях +Uz и -Uz соответственно.
Виды стабилитронов
Существует несколько основных видов стабилитронов:
- По мощности:
- Маломощные (до 0,5 Вт)
- Средней мощности (0,5-5 Вт)
- Мощные (более 5 Вт)
- По напряжению стабилизации:
- Низковольтные (до 10 В)
- Средневольтные (10-50 В)
- Высоковольтные (более 50 В)
- По конструктивному исполнению:
- В стеклянном корпусе
- В металлическом корпусе
- В пластиковом корпусе
- Для поверхностного монтажа (SMD)
Как проверить исправность стабилитрона
Существует несколько способов проверки исправности стабилитрона:
- Проверка мультиметром:
- В режиме «диод» измерить прямое и обратное сопротивление
- В режиме измерения напряжения определить напряжение стабилизации
- Проверка на специальном тестере полупроводников
- С помощью простой схемы на источнике тока:
- Подключить стабилитрон к источнику тока
- Измерить напряжение на стабилитроне при разных токах
Основные признаки неисправности стабилитрона:
- Отсутствие эффекта стабилизации напряжения
- Значительное отклонение напряжения стабилизации от номинального
- Пробой в прямом или обратном направлении
- Обрыв внутренних соединений
Маркировка и система обозначений стабилитронов
Маркировка стабилитронов обычно содержит следующую информацию:
- Буквенно-цифровое обозначение серии и типа
- Напряжение стабилизации
- Допустимая мощность рассеяния
- Точность напряжения стабилизации
Пример расшифровки маркировки стабилитрона КС168А:
- К — кремниевый
- С — стабилитрон
- 168 — номинальное напряжение стабилизации 6,8 В
- А — допуск ±5%
Для SMD-компонентов часто используется кодовая маркировка из 2-3 символов.
Особенности выбора стабилитрона для конкретной схемы
При выборе стабилитрона для применения в конкретной схеме необходимо учитывать следующие параметры:
- Требуемое напряжение стабилизации
- Максимальный ток через стабилитрон
- Допустимая рассеиваемая мощность
- Требуемая точность стабилизации напряжения
- Температурный диапазон работы
- Конструктивное исполнение (тип корпуса)
Важно также учитывать особенности конкретного применения, например:
- Для прецизионных схем выбирать стабилитроны с малым температурным коэффициентом
- Для импульсных режимов работы учитывать допустимую импульсную мощность
- При работе на высоких частотах обращать внимание на емкость перехода
Правильный выбор стабилитрона обеспечит надежную и эффективную работу электронного устройства.
Стабилитрон КС168А — Стабилитроны — Радиодетали
Скорее всего в вашем браузере отключён JavaScript.
Вы должны включить JavaScript в вашем браузере, чтобы использовать все возможности этого сайта.
(093) 626-46-46 Viber
(096) 626-46-46
(099) 626-46-46
Поиск:
Больше изображений
Стабилитрон КС168А
Подписаться на оповещения о цене
Стабилитроны КС168А кремниевые, сплавные, малой мощности.
Предназначены для стабилизации номинального напряжения 6,8 В в диапазоне токов стабилизации 3…45 мА.
Для обозначения типа и полярности стабилитрона используется условная маркировка — голубая кольцевая полоса со стороны катодного вывода и разноцветные кольцевые полосы по сторонам анодного вывода:
— КС133А — белая,
— КС139А — зеленая,
— КС147А — серая,
— КС156А — оранжевая,
— КС168А — красная.
В режиме стабилизации напряжения полярность включения стабилитрона обратная.
Масса стабилитронов не более 0,3 г.
Тип корпуса: КД-4-1.
Характеристики:
Номинальное напряжение стабилизации: 6,8 В при Iст 10 мА
Температурный коэффициент напряжения стабилизации: ±0,06 %/°С
Постоянное прямое напряжение: 1 В при Iпр 50 мА
Дифференциальное сопротивление стабилитрона : 28 Ом при Iст 10 мА
Минимально допустимый ток стабилизации: 3 мА
Максимально допустимый ток стабилизации: 45 мА
Максимально-допустимая рассеиваемая мощность на стабилитроне: 0,3 Вт
Кол-во:
ИЛИ
- Описание
Подробности
Стабилитроны КС168А кремниевые, сплавные, малой мощности.
Предназначены для стабилизации номинального напряжения 6,8 В в диапазоне токов стабилизации 3…45 мА.
Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами.
Для обозначения типа и полярности стабилитрона используется условная маркировка — голубая кольцевая полоса со стороны катодного вывода и разноцветные кольцевые полосы по сторонам анодного вывода:
— КС139А — зеленая,
— КС147А — серая,
— КС156А — оранжевая,
— КС168А — красная.
В режиме стабилизации напряжения полярность включения стабилитрона обратная.
Масса стабилитронов не более 0,3 г.
Тип корпуса: КД-4-1.
Характеристики:Номинальное напряжение стабилизации: 6,8 В при Iст 10 мА
Температурный коэффициент напряжения стабилизации: ±0,06 %/°С
Постоянное прямое напряжение: 1 В при Iпр 50 мА
Дифференциальное сопротивление стабилитрона : 28 Ом при Iст 10 мА
Минимально допустимый ток стабилизации: 3 мА
Максимально допустимый ток стабилизации: 45 мА
Максимально-допустимая рассеиваемая мощность на стабилитроне: 0,3 Вт
Рабочий интервал температуры окружающей среды: -60. .. +125 °С- Отзывы
5.4 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
Первый элемент – буква “K” (для стабилитронов бытовой техники) или цифра “2” (для стабилитронов с военной приемкой). Этот элемент указывает на материал полупроводника, т.е. на кремний (Si).
Второй элемент – буква “C” (указывает, что данный прибор является стабилитроном).
Третий элемент – трехзначное число (серия). Первая цифра серии указывает на мощность стабилитрона. По второй и третьей цифрам серии определяют номинальное напряжение стабилизации.
1 2 3 Маломощные
4 5 6 Средней мощности
7 8 9 Мощные
В таблице указаны первые цифры серии.
Четвертый элемент – буква (указывает группу по разбросу параметров).
Пример1: КС182А
К – кремниевый, бытовой
С – стабилитрон
182 – серия
1 – маломощный,
А – разброс параметров
Пример2: 2С620А
2 – кремниевый, с военной приемкой
С – стабилитрон
620 – серия
6 – средней мощности,
А – разброс параметров
5. 5 Фотодиод
Фотодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие световую энергию в энергию электрическую.
Обозначение:
Изготавливают фотодиоды из германия и кремния. Работает фотодиод при обратном включении.
Устройство:
P-n переход помещается в металлический корпус со стеклянным окном.
Принцип работы:
Принцип работы фотодиода основан на внутреннем и внешнем фотоэффекте. Когда диод не освещен, в цепи протекает обратный темновой ток небольшой величины . При освещении фотодиода происходит фотогенерация пар НЗ (т.е. возникает внутренний фотоэффект – валентные электроны, получив световую энергию фотонов, переходят из ВЗ в ЗП). Проводимость диода при этом возрастает, следовательно, возрастает обратный ток фотодиода до значения . Разность между световым и темновым токами называется фототоком:
Ф отодиод может включаться в схему как с внешним источником питания (фотодиодный режим), так и без него (ве́нтильный режим).
(Используется при слабых световых (Используется при мощных
потоках) световых потоках, например,
солнечное излучение)
p n
ННЗ Ө
ЕВН ННЗ
ЕВНЕШН
UОБР
а) Пусть имеется поток фотонов с энергией . Образовавшиеся за счет фотогенерации НЗ диффундируют к переходу. Суммарное поле перехода ( ) является ускоряющим для ННЗ, поэтому ННЗ перебрасываются полем в соседние области, образуя световой ток .
б) Пусть освещение перехода отсутствует. В этом случае фотогенерация также будет отсутствовать, поэтому через переход суммарным полем будут перебрасываться в небольшом количестве ННЗ, образованные за счет генерации, и через диод будет протекать темновой ток небольшой величины.
Рассмотрим ве́нтильный режим:
В этом режиме будут происходить те же самые процессы, что и в фотодиодном режиме, только переброс ННЗ через переход будет осуществляться исключительно за счет внутреннего поля .
Применение фотодиодов:
В вычислительной технике фотодиоды используют в устройствах ввода-вывода информации, т. к. фотодиоды обладают хорошей развязкой между входом и выходом (отсутствует электрическая связь между входом и выходом).
В кино-, фото-аппаратуре.
В оптронах в качестве фотоприёмников.
Вентили – в качестве солнечных батарей.
5.6 Светодиод
Светодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие электрическую энергию в световую.
Обозначение: Пример: АЛ102Б, АЛ307А
Светодиоды работают при прямом включении.
Принцип работы:
Под действием прямого напряжения ОНЗ диффундируют в соседние области, где они рекомбинируют с зарядами противоположного знака. Рекомбинация сопровождается переходом электронов из ЗП в ВЗ. При этом выделяется энергия в виде квантов излучения .
W(эВ)
Ө
WП
hv
WВ
Для получения видимого излучения, необходимо, чтобы ширина запрещенной зоны находилась в пределах: .
Отсюда видно, что германий и кремний для изготовления светодиодов непригодны, т.к. они имеют ширину запрещенной зоны меньшую, чем необходимо для видимого излучения ( ).
Для изготовления светодиодов применяется фосфид галлия (GaP), карбид кремния (SiC), тройные соединения, называемые твердыми растворами и состоящими из галлия, алюминия и мышьяка (Ga, Al, As) или галлия, мышьяка, фосфора (Ga, As, P).
Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получить свечение различного цвета.
Кроме светодиодов, дающих видимое свечение, используются светодиоды инфракрасного излучения на основе арсенида галлия (GaAs), у которого . Они применяются в фотореле, различных датчиках, пультах, входят в состав некоторых оптронов.
Конструктивно светодиоды выполняются:
В непрозрачных корпусах с линзой, обеспечивающей направленное излучение.
В прозрачном пластмассовом корпусе, создающем рассеянное излучение.
В бескорпусном варианте.
Применение:
Индикация, реле, датчики, пульты.
6 Лазеры
Существование лазера предсказал писатель Алексей Толстой в своем произведении «Гиперболоид инженера Гарина». Лазеры бывают: твердотельные, жидкостные, газовые (в зависимости от состояния рабочего вещества).
6.1 Принцип работы лазера
Для эффективного использования света желательно получить синхронное (одновременное) и синфазное (одинаковое по фазе) излучение атомов, т.е. так называемое когерентное излучение.
Пусть имеется цепочка возбужденных атомов. Атом считается возбужденным, если электрон в нем перешел со своей основной орбиты на более высокую за счет получения дополнительной энергии, например, за счет поглощения света (световой энергии), под влиянием температуры (тепловой энергии), при ударе в атом внешнего электрона (кинетической энергии) и т.д.
Пусть внешний фотон (т.е. порция световой энергии, называемая квантом) ударяется в крайний атом по направлению вдоль цепочки. Это вызовет излучение фотона из этого атома, т.е. возникнет уже два фотона. Один из них ударит в следующий атом и т.д. — имеем «принцип домино». В результате световой поток усиливается в огромное число раз. Теоретически коэффициент усиления может достигать гигантского значения – 1020.
Причем, двигаться эта огромная армия фотонов, имеющих одинаковую энергию, будет в одном направлении, т.е. излучение будет когерентным!
Постоянное подведение к основному веществу дополнительной энергии (для возбуждения большого количества атомов и получения когерентного излучения) называется накачкой.
Рассмотренный примитивный вариант усилителя света получил название лазер – от начальных букв английского выражения, в переводе означающего «усиление света с помощью вынужденного излучения».
Сильноточный стабилитрон, техническое описание, прикладная схема
Стабилитроны, которые обычно доступны, в основном имеют мощность 1/4 Вт или 1/2 Вт. И это вполне справедливо, так как основная функция стабилитрона — создание стабилизированного опорного напряжения. Стабилитроны не предназначены для непосредственного регулирования тока.
Однако для некоторых применений, где необходимо шунтирование избыточного напряжения и тока, становится полезным сильноточный или высокомощный стабилитрон.
Серия 1N53 представляет собой полный ассортимент стабилитронов высокой мощности, специально созданных для регулирования больших токов и напряжений.
Максимальная мощность 5 Вт, напряжение до 200В. Разделив мощность на номинальное напряжение диода, мы получим его эффективную пропускную способность по току.
Схема распиновки и маркировки показана ниже:
Основные характеристики можно изучить, как указано ниже:
Диапазон напряжения от −3,3 В до 200 В
Класс защиты от электростатического разряда 3 (>16 кВ) для модели человеческого тела
Допустимая мощность до 180 Вт в течение 8,3 мс
Максимальная рассеиваемая мощность в установившемся режиме при TL = 25°C, длина провода = 3/8 дюйма. Снижение мощности при температуре выше 25°C составляет 5 Вт
В следующем списке приведены различные символы, используемые для обозначения электрических параметров и допусков устройства. . (TA = 25°C, если не указано иное, VF = 1,2 В макс. при IF = 1,0 А для всех типов).
- V Z = Reverse Zener Voltage @ I ZT
- I ZT = Reverse Current
- Z ZT = Maximum Zener Impedance @ I ZT
- I ZK = Reverse Current
- Z ZK = максимальный импеданс Zener @ I ZK
- I R = Обратная утечка тока @ v R
- V R = Площадие
- I = Forward = FIRKIN0038
- V F = прямое напряжение @ I F
- I R = максимальный ток Surge @ TA = 25 ° C
- V Z = MAMELACTE RAVER ZENER. Zener Current
Ссылаясь на приведенные выше символы, мы можем легко проверить характеристики напряжения и тока мощных стабилитронов из следующей таблицы. Эта таблица может быть использована для выбора предпочтительного стабилитрона в соответствии с нашими требованиями:
ДОПУСК И ОБОЗНАЧЕНИЕ НОМЕРА ТИПА: Приведенные выше номера типов JEDEC обозначают допуск ±5%.
НАПРЯЖЕНИЕ ЗЕНЕРА (V Z ) и ИМПЕДАНС (I ZT и I ZK ): Условия проверки напряжения стабилитрона и его импеданс можно узнать из следующих данных:
Ток I Z приложен 40 мс ±10% перед измерениями.
Монтажные клеммы располагаются на 3/8″ до 1/2″ над внутренним краем монтажных зажимов на корпусе диода (T А = 25°С +8°С, -2°С).
ИМПУЛЬСНЫЙ ТОК (I R ): Импульсный ток определяется как максимальный пиковый непериодический прямоугольный ток с шириной импульса 8,3 мс, которую может выдержать устройство.
Информация, представленная на следующем изображении, может использоваться для определения максимального импульсного тока для прямоугольной волны любой ширины импульса от 1 мс до 1000 мс.
Это можно реализовать, нанеся соответствующие точки на логарифмическую бумагу. На приведенном выше рисунке показан пример результата для стабилитрона на 3,3 В и 200 В.
РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ (DV Z ): Спецификации регулирования напряжения для этой серии можно изучить, как указано ниже: максимальное значение согласно информации, представленной в таблице электрических характеристик. Продолжительность испытательного тока для каждого показания V Z была записана как 40 мс ±10%.
Как определить максимальную пропускную способность по току
МАКСИМАЛЬНЫЙ ТОК РЕГУЛЯТОРА (I ZM ): Это можно рассчитать, исходя из максимального напряжения блока типа 5%. Это означает, что это применимо только к устройству с суффиксом B.
Эффективная пропускная способность по току I ZM для любого из этих сильноточных стабилитронов не может превышать более 5 Вт, деленных на фактическое значение V Z устройства . При условии, что T L = 25°C на 3/8″ для корпуса устройства.
То есть, предположим, вы используете стабилитрон на 3,3 В, тогда максимально допустимый ток для этого устройства можно рассчитать, разделив 5 на 3,3. Это равно примерно 1,5 ампера.
† Суффикс «G» говорит нам о пакете Pb-Free или пакетах Pb-Free, которые доступны в настоящее время.
Применение сильноточного стабилитрона
Как указывалось ранее, сильноточный диод можно использовать в приложениях, где рассеяние мощности допустимо и не является фактором, который следует учитывать.
Управление мощностью солнечной панели
Например, его можно использовать для эффективного управления мощностью солнечной панели без использования сложных и дорогих контроллеров. На следующем рисунке показана минимальная настройка, необходимая для реализации управления выходом панели с использованием стабилитрона высокой мощности.
Простой драйвер светодиодов
Сильноточный диод также можно эффективно использовать для изготовления дешевых, но очень надежных драйверов светодиодов, как показано ниже:
Вам слово
Итак, это было краткое описание технических характеристик высоковаттного стабилитрона IN53. В учебном пособии нам объяснили электрические характеристики, допуски и способы использования стабилитронов этого типа в практических приложениях. Надеюсь, вам понравилось. Если у вас есть дополнительные сомнения или предложения, вы можете выразить их в комментариях ниже.
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!