Включение стабилитрона в цепь постоянного тока: принцип работы и схемы подключения

Как работает стабилитрон в цепи постоянного тока. Какие существуют схемы включения стабилитронов. Каковы основные параметры и характеристики стабилитронов. Где применяются стабилитроны в электронных устройствах.

Что такое стабилитрон и принцип его работы

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в электрических цепях. Основной особенностью стабилитрона является способность поддерживать практически постоянное напряжение на своих выводах при изменении протекающего через него тока в определенных пределах.

Принцип работы стабилитрона основан на явлении электрического пробоя p-n перехода при обратном включении. При увеличении обратного напряжения до определенного значения (напряжения стабилизации) происходит резкое увеличение обратного тока. При этом напряжение на стабилитроне практически не меняется в широком диапазоне токов.

Основные параметры стабилитронов:

• Напряжение стабилизации U_ст — напряжение на стабилитроне в режиме стабилизации
• Минимальный I_ст.мин и максимальный I_{ст.макс} токи стабилизации
• Дифференциальное сопротивление r_ст — отношение приращения напряжения к приращению тока в рабочей области
• Температурный коэффициент напряжения стабилизации α_ст
• Максимальная рассеиваемая мощность P_макс

Схемы включения стабилитронов

Существует несколько основных схем включения стабилитронов в цепи постоянного тока:

1. Параметрический стабилизатор напряжения

Это простейшая и наиболее распространенная схема, состоящая из балластного резистора R и стабилитрона VD, включенных последовательно. Нагрузка R_н подключается параллельно стабилитрону.

Принцип работы: при изменении входного напряжения или тока нагрузки изменяется ток через стабилитрон, но напряжение на нем остается практически постоянным. Таким образом, стабилизированное напряжение поддерживается на нагрузке.

2. Последовательное включение стабилитронов

Для получения более высокого напряжения стабилизации несколько стабилитронов могут включаться последовательно. При этом суммарное напряжение стабилизации равно сумме напряжений отдельных стабилитронов.

3. Параллельное включение стабилитронов

Параллельное соединение стабилитронов применяется для увеличения допустимого тока стабилизации. Однако из-за разброса параметров необходимо использовать балластные резисторы для выравнивания токов.

Применение стабилитронов в электронных устройствах

Благодаря своим уникальным свойствам стабилитроны широко применяются в различных электронных схемах:

• В источниках опорного напряжения
• В параметрических стабилизаторах напряжения
• Для защиты от перенапряжений
• В генераторах постоянного напряжения
• В схемах смещения транзисторов
• В преобразователях уровня сигналов

Особенности выбора стабилитронов

При выборе стабилитрона для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:

• Требуемое напряжение стабилизации
• Максимальный ток через стабилитрон
• Допустимую мощность рассеивания
• Температурный диапазон работы
• Требования к точности поддержания напряжения

Правильный выбор стабилитрона с учетом всех параметров позволит обеспечить надежную работу устройства в требуемых условиях.

Преимущества и недостатки стабилитронов

Стабилитроны обладают рядом преимуществ по сравнению с другими методами стабилизации напряжения:

• Простота схемы включения
• Высокая надежность
• Малые габариты
• Низкая стоимость

К недостаткам можно отнести:

• Относительно низкий КПД из-за рассеивания мощности
• Ограниченный диапазон стабилизируемых напряжений и токов
• Зависимость параметров от температуры

Современные тенденции в развитии стабилитронов

Несмотря на появление новых методов стабилизации напряжения, стабилитроны продолжают совершенствоваться:

• Разрабатываются прецизионные стабилитроны с малым температурным дрейфом
• Создаются интегральные сборки стабилитронов
• Улучшаются шумовые характеристики
• Расширяется диапазон рабочих напряжений и токов

Это позволяет стабилитронам оставаться востребованными элементами во многих современных электронных устройствах.

Заключение

Стабилитроны являются простыми и надежными элементами для стабилизации напряжения в электронных схемах. Правильное включение и выбор параметров стабилитрона позволяет эффективно решать задачи стабилизации в широком диапазоне напряжений и токов. Несмотря на развитие альтернативных методов, стабилитроны остаются востребованными компонентами в современной электронике благодаря своей простоте и надежности.

Включение — стабилитрон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Схема включения стабилитрона представлена на рис. 36, где. RH, Re — балластное сопротивление, включенное последовательно со стабилитроном и ограничивающее его ток. Если балластное сопротивление RQ слишком мало, через стабилитрон идет чрезмерно большой ток и прибор выходит из строя.  [16]

Схема включения стабилитрона изображена на рис. 8.9. Стабилитрон включается параллельно нагрузке RH, на которой необходимо поддерживать постоянное напряжение.  [17]

Схема включения стабилитрона изображена на рис. 19, а.  [18]

Изменение тока и падения напряжения на сопротивлении, включенном последовательно с кремниевым стабилитроном.| Схема включения кремниевого стабилитрона во входной цепи полупроводникового усилителя.  [19]

Благодаря включению стабилитрона в цепи базы напряжение, пропорциональное ошибке регулирования, оказывается приложенным между эмиттером и базой.

 [20]

Благодаря включению стабилитронов ДЗ, Д4 ток через первичную обмотку имеет постоянную составляющую, поэтому первичная обмотка выполняет также функции обмотки подмагничивания. Вторичная обмотка охватывает оба магнитопровода. Емкость СЗ является резонансной для частоты 50 гц. Напряжение с выхода магнитного усилителя подается на входной трансформатор Тр2 и далее на транзисторный усилитель. Последний идентичен усилителю в блоке И-1 П-62. На выходе этого усилителя демпфер отсутствует, поскольку пульсации на выходе термопар обычно имеют очень низкую частоту.  [21]

Газоразрядные стабилитроны и их условные обозначения на схемах.  [22]

При включении стабилитрона в цепь переменного тока он будет нормально работать в течение одного полупериода ( при плюсе на аноде) и не будет работать в течение отрицательного полупериода, так как при этом катодное падение потенциала будет во много раз больше, чем в положительный полупериод питающего тока.

 [23]

При включении стабилитрона в схему мостового выпрямителя обе полуволны ограничиваются по напряжению одинаково. Схема, приведенная справа, позволяет работать на больших мощностях. Диоды перехода коллектор-база транзисторов заменяют диоды D2 и D4 из схемы, представленной слева.  [24]

Однако такое включение стабилитронов позволяет уменьшить колебания выходного напряжения только при изменении входного напряжения, но не при изменениях сопротивления нагрузки. Стабильность выходного напряжения при изменениях тока нагрузки остается такой же, как и в однокаскад-ных схемах.  [25]

Таким образом, включение стабилитрона параллельно фотодиоду позволяет исключить влияние изменений темнового тока на опорный сигнал в широком диапазоне изменения окружающей температуры. Преимуществом такого способа по сравнению с другими схемами компенсации темнового тока является его простота и надежность.  [26]

Значение ТКН при включении стабилитрона в обратном направлении изменяется в зависимости от величины приложенного к стабилитрону напряжения.  [27]

При каких ( условиях включение стабилитрона эффекпивно влияет на работу блокинг-генератора.  [28]

Структурная схема или разности между.  [29]

Необходимо помниттг, что полярность включения стабилитрона в цепь обратна полярности, которая указана на его корпусе.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

Включение стабилитрона в цепь

Основы электроники. 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.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схемы включения стабилитронов
• Стабилитрон
• Стабилитрон | Принцип работы и маркировка стабилитронов
• 1.10.1. Схемы включения стабилитронов
• Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения
• Стабилитрон. Характеристики стабилитронов. Схемы включения стабилитронов
• Стабилитроны
• Стабилитрон

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК РАБОТАЕТ СТАБИЛИТРОН (ДИОД ЗЕНЕРА)

Схемы включения стабилитронов

До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко [1]. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей ома до сотен oм [1].

Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов [2]. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до В [3]. Интегральные стабилитроны со скрытой структурой на напряжение около 7 В являются самыми точными и стабильными твердотельными источниками опорного напряжения : лучшие их образцы приближаются по совокупности показателей к нормальному элементу Вестона.

Полупроводниковые стабилитроны вошли в промышленную практику во второй половине х годов. В прошлом в номенклатуре стабилитронов выделялись функциональные группы [4] , впоследствии потерявшие своё значение, а современные полупроводниковые стабилитроны классифицируются по функциональному назначению на:. Ограничительные диоды рассчитаны не на непрерывное пропускание относительно малых токов, а на краткосрочное пропускание импульсов тока силой в десятки и сотни А.

Внутренними источниками опорного напряжения таких микросхем могут служить и стабилитроны, и бандгапы. Не являются стабилитронами лавинно-пролётные диоды , туннельные диоды и стабисторы. Обращённые диоды в различных источниках определяются и как подкласс стабилитронов [16] , и как подкласс туннельных диодов [17].

Концентрация легирующих примесей в этих диодах настолько велика, что туннельный пробой возникает при нулевом обратном напряжении. Из-за особых физических свойств и узкой области применения они обычно рассматриваются отдельно от стабилитронов и обозначаются на схемах особым, отличным от стабилитронов, символом [16] [18]. Тепловой пробой наблюдается в выпрямительных диодах , особенно германиевых , а для кремниевых стабилитронов он не критичен. Стабилитроны проектируются и изготавливаются таким образом, что либо туннельный, либо лавинный пробой, либо оба эти явления вместе возникают задолго до того, как в кристалле диода возникнут предпосылки к тепловому пробою [20].

Серийные стабилитроны изготавливаются из кремния , известны также перспективные разработки стабилитронов из карбида кремния и арсенида галлия [21]. Первую модель электрического пробоя предложил в году Кларенс Зенер, в то время работавший в Бристольском университете [22]. Напряжение пробоя стабилитрона определяется концентрациями акцепторов и доноров и профилем легирования области p-n-перехода.

Чем выше концентрации примесей и чем больше их градиент в переходе, тем больше напряжённость электрического поля в области пространственного заряда при равном обратном напряжении, и тем меньше обратное напряжение, при котором возникает пробой:. Источники расходятся в точных оценках ширины этой зоны: С. Дело не столько в том, что благодаря взаимной компенсации ТКН туннельного и лавинного механизмов эти стабилитроны относительно термостабильны, а в том, что они имеют наименьший технологический разброс напряжения стабилизации и наименьшее, при прочих равных условиях, дифференциальное сопротивление [28].

В планарном диодном процессе используется две или три фотолитографии. Первая фотолитография вскрывает на поверхности защитного оксида широкие окна, в которые затем вводится легирующая примесь. В зависимости от требуемого профиля легирования могут применяться процессы ионной имплантации , химическое парофазное осаждение и диффузия из газовой среды или из поверхностной плёнки.

Вторая фотолитография вскрывает окна для нанесения первого, тонкого слоя анодной металлизации. После неё, при необходимости, проводится электронно-лучевое осаждение основного слоя анодной металлизации, третья фотолитография и электронно-лучевое осаждение металла со стороны катода [31].

Пластины перевозят на сборочное производство и там режут на отдельные кристаллы. Массовая сборка диодов, в том числе стабилитронов, в двухвыводных корпусах с гибкими выводами может выполняться двумя способами [30] :. Во всех случаях выводы дополнительно облуживаются после корпусирования [30]. Медные выводы предпочтительнее, так как отводят тепло лучше, чем биметаллические [33].

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 х годов и по сей день год стабилитроны со скрытой структурой являются наиболее точными и стабильными твердотельными ИОН [37]. Точностные показатели лабораторных эталонов напряжения на специально отобранных интегральных стабилитронах приближаются к показателям нормального элемента Вестона [38]. Для защиты входов электроизмерительных приборов и затворов полевых транзисторов используются обычные маломощные стабилитроны.

В прошлом стабилитроны выполняли и иные задачи, которые впоследствии потеряли прежнее значение:. Помимо основных параметров существует еще ряд параметров, описывающих отклонения напряжения стабилизации реального прибора под действием различных факторов.

Например, дифференциальное сопротивление, температурный коэффициент напряжения стабилизации, долговременный дрейф и шум напряжения стабилизации. Эти параметры необходимо учитывать при построении схем с повышенными требованиями к точности.

В некоторых применениях могут быть важны особенности поведения прибора при резких изменениях тока через него, так называемые динамические параметры стабилитрона.

Режим стабилизации возможен в достаточно широкой области токов и напряжений, поэтому в технической документации указываются допустимые минимальные и максимальные значения токов I ст. Внутри этих диапазонов лежат выбранные производителем номинальные значения I ст и U ст. При снижении давления до Па 5 мм рт. Паспортный разброс напряжения стабилизации U ст. Дифференциальное , или динамическое сопротивление стабилитрона равно отношению приращения напряжения стабилизации к приращению тока стабилизации в точке с заданным обычно номинальным током стабилизации [56].

Оно определяет нестабильность прибора по напряжению питания по входу и по току нагрузки по выходу. Теоретически, дифференциальное сопротивление стабилитрона уменьшается с ростом тока стабилизации. Это правило, сформулированное для условия постоянной температуры p-n-перехода, на практике действует только в области малых токов стабилизации. Внутри каждого семейства стабилитронов одной и той же максимальной мощности наименьшие абсолютные значения дифференциального сопротивления при заданном токе имеют стабилитроны на напряжение 6 В [61].

В области малых и средних токов на вольт-амперных характеристиках стабилитронов на напряжение 4,5…6,5 В [63] можно найти точку значение тока I TK0 и напряжения U TK0 , в которой температурный коэффициент близок к нулю.

Если стабилизировать ток такого стабилитрона внешним источником тока на уровне, точно равном I TK0 , то напряжение на стабилитроне, равное U TK0 практически не зависит от температуры. Такой подход применяется в интегральных стабилитронных источниках опорного напряжения , но не применим к устройствам на дискретных стабилитронах. Точное значение I TK0 можно определить только опытным путём, что в условиях серийного производства неприемлемо [64].

Стабилитроны на напряжение менее 4,5 В также имеют точку нулевого ТКН, но она находится за пределами области безопасной работы [63]. Стабилитроны на напряжение свыше 6,5 В имеют положительный ненулевой ТКН во всём диапазоне токов [63].

В справочной документации на обычные, не прецизионные, стабилитроны показатели дрейфа и шума обычно не указываются. Для прецизионных стабилитронов это, напротив, важнейшие показатели наравне с начальным разбросом и ТКН [65]. Высокий уровень шума обычных стабилитронов обусловлен высокой концентрацией посторонних примесей и дефектов кристаллической решётки в области p-n-перехода. Защитная пассивация оксидом или стеклом , при которой эти примеси выталкиваются из приповерхностных слоёв в толщу кристалла, снижает шумы лишь отчасти [66].

Лучшие образцы таких приборов имеют размах низкочастотных 0,1—10 Гц шумов не более 3 мкВ при длительном дрейфе не более 6 мкВ за первые часов эксплуатации [67] [68]. Наибольший уровень шумов стабилитрона наблюдается в области перелома вольт-амперной характеристики.

Инструментально снятые кривые высокого разрешения показывают, что ВАХ перелома имеют не гладкий, а ступенчатый характер; случайные сдвиги этих ступеней и случайные переходы тока со ступени на ступень порождают так называемый шум микроплазмы. Этот шум имеет спектр, близкий белому шуму в полосе частот 0— кГц. При переходе из области перелома ВАХ в область токов стабилизации уровень этих шумов резко снижается [69]. Частота переключения стабилитрона общего назначения обычно не превышает кГц [70].

Пробой не происходит мгновенно, а время срабатывания зависит как от преобладающего механизма пробоя, так и от конструкции стабилитрона. Во время этого процесса напряжение на стабилитроне может превышать его номинальное значение стабилизации. Частотный диапазон переключательных схем на стабилитронах можно расширить, включив последовательно со стабилитроном быстрый импульсный диод. При уменьшении напряжения на цепочке стабилитрон-диод диод закрывается первым, препятствуя разрядке ёмкости стабилитрона.

Заряд на этой ёмкости достаточно долго поддерживает на стабилитроне напряжение стабилизации, то есть стабилитрон никогда не закрывается [70]. Все эти ограничения должны выполняться одновременно, а несоблюдение хотя бы одного из них ведёт к разрушению стабилитрона [73]. Ограничения по току и мощности очевидны, а ограничение по температуре требует оценки допустимой мощности, при которой расчётная температура p-n-перехода не превысит максимально допустимой.

В технической документации такая оценка обычно приводится в форме графика зависимости допустимой мощности P от температуры окружающей среды T a. Если такого графика нет, следует оценить допустимую мощность по формуле для температуры перехода T j :.

Катастрофическое короткое замыкание может быть вызвано не только выходом за пределы области безопасной работы, но и медленной диффузией атомов легирующей примеси в p-n-переходе. В силовых стабилитронах с пружинным креплением одного из выводов к кристаллу наблюдаются механические повреждения кристалла в зоне контакта с пружиной. Старение стабилитронов может проявляться в виде повышенного дрейфа токов, напряжений и дифференциального сопротивления.

Дрейф тока при длительной эксплуатации объясняется накоплением загрязняющих примесей в зоне p-n-перехода, в слое защитного оксида и на его поверхности. Дрейф тока при испытаниях при высокой влажности объясняется негерметичностью корпуса стабилитрона.

Дрейф выходного сопротивления, обычно сопровождающийся повышенным уровнем шума, связан с ухудшением электрического контакта между кристаллом и выводами [22]. К м годам дискретные термокомпенсированные стабилитроны были вытеснены интегральными источникам опорного напряжения , обеспечившими лучшие показатели точности и стабильности при меньших токах и напряжениях питания [77].

Диодом термокомпенсированного стабилитрона может служить второй стабилитрон, включённый во встречном направлении. На принципиальных схемах они обозначаются тем же символом, что и обычные стабилитроны [86]. Именно эти примеси и дефекты и обуславливают нестабильность и шум стабилитрона.

Первая интегральная схема на стабилитронах со скрытым слоем, LM, была выпущена в году, а абсолютный рекорд по совокупности точностных характеристик принадлежит выпущенной в году LTZ [37]. LM, LTZ и их аналоги имеют характерную концентрическую топологию. Внешний или встроенный терморегулятор поддерживает стабильно высокую температуру кристалла. Заявленные показатели достигаются только при тщательном термостатировании и экранировании схемы и жёсткой стабилизации тока стабилитрона. Его можно рассматривать как делитель напряжения , в котором в качестве нижнего плеча используется стабилитрон.

Разница между напряжением питания и напряжением пробоя стабилитрона падает на балластном резисторе, а протекающий через него ток питания разветвляется на ток нагрузки и ток стабилитрона. Стабилизаторы такого рода называются параметрическими: они стабилизируют напряжение за счёт нелинейности вольт-амперной характеристики стабилитрона, и не используют цепи обратной связи [90].

Расчёт параметрического стабилизатора на полупроводниковых стабилитронах аналогичен расчёту стабилизатора на газонаполненных приборах, с одним существенным отличием: газонаполненным стабилитронам свойственен гистерезис порогового напряжения.

При ёмкостной нагрузке газонаполненный стабилитрон самовозбуждается , поэтому конструкции таких стабилизаторов обычно не содержат ёмкостных фильтров, а конструктору не нужно учитывать переходные процессы в этих фильтрах.

Наихудшими случаями, при которых вероятен выход из строя элементов стабилизатора или срыв стабилизации, являются:. На практике часто оказывается, что соблюсти все три условия невозможно как по соображениям себестоимости компонентов, так и из-за ограниченного диапазона рабочих токов стабилитрона. В первую очередь можно поступиться условием защиты от короткого замыкания, доверив её плавким предохранителям или тиристорным схемам защиты, или положиться на внутреннее сопротивление источника питания, которое не позволит ему выдать и максимальное напряжение, и максимальный ток одновременно [93].

В документации на стабилитроны иностранного производства возможность их последовательного или параллельного включения обычно не рассматривается. В документации на советские стабилитроны встречаются две формулировки:.

Стабилитрон

Стабилитрон относится к одному из применяемых радиоэлектронных элементов. Каждый более-менее качественный блок питания содержит узел стабилизации напряжения, которое может изменяться при изменении сопротивления нагрузки либо при отклонении входного напряжения от номинального значения. Стабилизация напряжения выполняется главным образом с целью обеспечения нормального режима работы остальных радиоэлементов устройства, например микросхем, транзисторов, микроконтроллеров и т. Стабилитроны широко используются в маломощных блоках питания либо в отдельных его узлах, мощность которых редко превышает десятки ватт.

обычно используют мощный стабилитрон в цепи катода или его транзисторный LMT ничего не знает о своем включении и ведет себя как и ей.

Стабилитрон | Принцип работы и маркировка стабилитронов

Стабилитрон это тоже диод, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, то есть поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Внешний вид одной из конструкций наиболее распространенных среди радиолюбителей стабилитронов и его графическое обозначение показаны на рис. По устройству и принципу работы кремниевые стабилитроны широкого применения аналогичны плоскостным выпрямительным диодам. Но работает стабилитрон не на прямом участке вольт — амперной характеристики, как выпрямительные или высокочастотные диоды, а на обратной ветви вольт — амперной характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор. Разобраться в сущности действия стабилитрона вам поможет его вольт — амперная характеристика, показанная на рис. Здесь как и на рис. Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности , т.

1.10.1. Схемы включения стабилитронов

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.

К специальным полупроводниковым диодам относятся приборы, в которых используются особые свойства p-n переходов: управляемая полупроводниковая емкость — варикапы; лавинный пробой — стабилитроны; туннельный эффект — туннельные и обращенные диоды; фотоэффект — фотодиоды; фотонная рекомбинация носителей зарядов — светодиоды; многослойные диоды — динисторы; приборы на переходе металл — полупроводник — диоды Шоттки. Кроме того, к диодам относят некоторые типы приборов с тремя выводами, такие как тиристоры.

Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Квадрокоптер летит токо в верх модель YH 1 ставка. Не взлетает квадрокоптер 1 ставка. Перестал работать Mi band 4 1 ставка.

Стабилитрон. Характеристики стабилитронов. Схемы включения стабилитронов

Схема включения стабилитрона представлена на рис. RH, Re — балластное сопротивление, включенное последовательно со стабилитроном и ограничивающее его ток. Если балластное сопротивление RQ слишком мало, через стабилитрон идет чрезмерно большой ток и прибор выходит из строя. Схема включения стабилитрона изображена на рис. Стабилитрон включается параллельно нагрузке RH, на которой необходимо поддерживать постоянное напряжение. Благодаря включению стабилитрона в цепи базы напряжение, пропорциональное ошибке регулирования, оказывается приложенным между эмиттером и базой. Благодаря включению стабилитронов ДЗ , Д4 ток через первичную обмотку имеет постоянную составляющую, поэтому первичная обмотка выполняет также функции обмотки подмагничивания.

Основная схема включения стабилитрона, которая является схемой как в коллекторную, так ив эмиттерную цепи транзистора.

Стабилитроны

Нейроглия или проще глия, глиальные клетки : Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела Архитектурное бюро : Доминантами формообразования служат здесь в равной мере как контекст Простейшая схема включения стабилитрона в режиме стабилизации напряжения представлена на рис.

Стабилитрон

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №41. Как с помощью резистора уменьшить напряжение?

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.

В таких схемах, как правило, при изменении тока от 10 mA до 0,

Cтабилитрон используется для стабилизации напряжения например, в стабилизированных источниках питания. Стабилитрон его ещё называют диодом Зенера включается как показано на рисунке. Включение стабилитрона на первый взгляд нелогично. Стабилитроны включаются как бы «наоборот» по сравнению с диодами. При подаче на них обратного напряжения происходит «пробой» и напряжение между их выводами остаётся неизменным.

До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко [1]. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей ома до сотен oм [1]. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов [2]. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до В [3].

Стабилитрон – определение, символ схемы и применение

В дополнение к возможности протекания тока от анода к катоду, стабилитрон также позволяет току течь в обратном направлении, как только он достигает напряжения Зенера. Стабилитроны являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми диодами из-за их особенностей.

Стабилитрон Определение

Сильно легированное полупроводниковое устройство, созданное для противоположной работы, представляет собой стабилитрон, который иногда называют диодом пробоя. Переход стабилитрона разрушается, и ток течет в противоположном направлении, когда напряжение между его клеммами меняется на противоположное и потенциал приближается к напряжению Зенера (также известному как напряжение колена). Эффект Зенера — это название этого явления.

Цепь стабилитрона

Напряжения стабилитрона, используемые для создания стабилитронов, могут составлять от нескольких до сотен вольт. Подобно обычным резисторам из углеродного сплава, это напряжение Зенера несколько меняется в зависимости от температуры и может отклоняться от 5% до 10% от требований производителя. Зенеровский диод используется в качестве стабилизатора напряжения в стандартной схеме источника питания, показанной на диаграмме ниже, из-за его общей хорошей стабильности и точности.

Напряжение стабилитрона 12,6 вольт в цепи регулятора стабилитрона.

Работа стабилитрона Обратите внимание, что стабилитрон в приведенной выше схеме преднамеренно смещен в обратном направлении. Напряжение на диоде упало бы всего на 0,7 вольта, если бы он был установлен в «стандартной» ориентации или смещен в прямом направлении, как обычный выпрямительный диод. Мы должны использовать этот диод в режиме обратного смещения, если мы хотим использовать его возможности обратного пробоя. Падение напряжения на стабилитроне будет оставаться на уровне около 12,6 вольт, пока напряжение источника питания выше, чем напряжение стабилитрона (в данном случае 12,6 вольт).

Зенеровский диод чувствителен к температуре, как и любое полупроводниковое устройство. Высокие температуры разрушат стабилитрон, а поскольку он проводит ток и снижает напряжение, он также выделяет тепло в соответствии с законом Джоуля (P=IE). Из-за этого важно построить схему регулятора так, чтобы не было достигнуто максимальное рассеивание мощности диода. Интересно отметить, что когда стабилитроны выходят из строя из-за больших потерь мощности, они часто замыкаются, а не размыкаются. При смещении в любом направлении, подобно отрезку провода, неисправный диод падает практически до своего номинального напряжения, что упрощает его идентификацию.

Математический анализ цепи регулирования стабилитрона

Давайте проведем математический анализ цепи регулирования стабилитрона, чтобы определить все напряжения, токи и рассеиваемую мощность. Чтобы не квалифицировать все числа на рис. напряжение 45 вольт.

Если напряжение источника питания 45 вольт, а напряжение на стабилитроне 12,6 вольт, то на резисторе будет потеряно 32,4 вольта (45 вольт – 12,6 вольт = 32,4 вольта). 32,4 вольта, приложенные к 1000, дают ток в цепи 32,4 мА. (Рисунок б) ниже)

(a) Резистор 1000 и стабилизатор напряжения Зенера. (b) Расчетный ток и напряжение уменьшаются.

 Поскольку ток, умноженный на напряжение, равен мощности (P=IE), легко определить рассеиваемую мощность резистора и стабилитрона: Диод P = (324 А) (12,6 В) Диод P = 4,0824 мВт

Подходящими будут резистор с рассеиваемой мощностью 1,5 или 2 Вт и стабилитрон с номинальной мощностью 0,5.

Цепь для стабилитрона с большим сопротивлением

Почему бы не спланировать схему стабилитрона так, чтобы рассеивать минимально возможную мощность, если чрезмерное рассеивание мощности вредно? Почему бы просто не подобрать резистор с очень высоким значением сопротивления, сильно ограничивая ток и сохраняя недостаточные значения рассеиваемой мощности?

 Рассмотрите эту схему, за исключением замены резистора 1 кОм на резистор 100 кОм. Напряжение стабилитрона диода и напряжение источника питания на следующем рисунке аналогичны значениям в предыдущем примере.

Стабилитрон с резистором 100 кОм.

Presistor = (3244A)(32,4V) Presistor = 10,498 мВт

P _диод = (324A) (12,6 В) P _диод = 4,0824 мВт

Оба значения должны быть меньше, когда значения рассеиваемой мощности должны быть меньше составляет всего 1/100 того, что было раньше (324 А вместо 32,4 мА):

 

V-I Характеристики стабилитрона

небольшой ток утечки может протекать до тех пор, пока напряжение не упадет ниже напряжения Зенера.

ВАХ стабилитрона можно разделить на две категории следующим образом:

•  Прямые характеристики
• Обратные функции

Прямые характеристики стабилитрона

Прямые характеристики стабилитрона показаны в верхнем квадранте графика. Из диаграммы можно сделать вывод, что его свойства, выделенные жирным шрифтом, идентичны свойствам любого другого диода с PN-переходом.

Стабилитрон меняет характеристики

Умеренный обратный ток насыщения, называемый Io, протекает через диод, когда обратное напряжение прикладывается к напряжению Зенера. Неосновные носители, произведенные термически, являются причиной этого тока. В зависимости от величины обратного напряжения обратный ток резко и резко возрастает при увеличении обратного напряжения. Это признак того, что произошел сбой. Это напряжение пробоя, также известное как напряжение Зенера, обозначается символом Vz.

Технические характеристики стабилитрона

Ниже перечислены часто используемые стабилитроны:

• Напряжение стабилитрона/пробоя – обратное напряжение пробоя имеет диапазон от 2,4 В до 200 В и, в редких случаях, 1 кВ, с максимальным значением 47 V для накладных устройств.
• Ток Iz (макс.): Этот ток находится в диапазоне от 200 А до 200 А при номинальном напряжении Зенера.
• Ток Iz (мин) — это минимальный ток, необходимый для выхода из строя диода.
• Номинальная мощность стабилитрона указывает максимальную мощность, которую он может рассеивать. Он определяется путем деления напряжения диода на его ток.
Диоды
• на 5 В обладают наибольшей температурной стабильностью.
• Сопротивление Зенера (Rz) — это сопротивление, которое показывает стабилитрон. Допуск по напряжению обычно составляет 5%.

Применение стабилитрона

Ниже приведены примеры применения стабилитрона и использования стабилитрона:

• Регулировка напряжения
• защита от перенапряжения
• используется в цепях, которые зажимают
• используется для изменения напряжения

Стабилитрон подходит для управления напряжением, поскольку падение напряжения на диоде постоянно в широком диапазоне напряжений.

Стабилитрон регулирует напряжение

Последовательно соединенные резисторы регулируют ток через диод при избыточном напряжении, когда диод находится в состоянии проводимости, когда напряжение нагрузки соответствует напряжению пробоя. При этом диод создает некоторый шум, который можно уменьшить, подключив к диоду развязывающий конденсатор с высоким напряжением.

Стабилитрон защищает от перенапряжения

Ток, протекающий через диод, вызывает падение напряжения на резисторе, когда входное напряжение возрастает до точки пробоя стабилитрона. В результате начинается короткое замыкание на землю.

В схемах ограничения используются стабилитроны

В схемах ограничения выходной сигнал не превышает определенного значения, не влияя на входной сигнал. Диоды Зенера могут изменять и формировать траектории, обрезающие форму волны переменного тока. Цепи ограничения ограничивают часть сигнала переменного тока для защиты или формирования сигнала. Эти схемы обычно используются в телевизионных и FM-передатчиках для уменьшения помех.

Напряжение можно изменить с помощью стабилитрона

Зенеровский диод предназначен для изменения напряжения сигнала. В зоне пробоя он может поддерживать постоянное выходное напряжение. Из-за своей способности изменять напряжение стабилитрон является идеальным элементом для работы. Вот несколько приложений для большего количества дзэн-диодов.

Часто задаваемые вопросы

1. Как стабилитрон регулирует напряжение?

Служа дополнительными нагрузками и потребляя больший или меньший ток, необходимый для поддержания постоянного падения напряжения на нагрузке, стабилитроны как регуляторы напряжения контролируют ее. Это эквивалентно изменению скорости автомобиля путем торможения вместо изменения положения дроссельной заслонки: это не только неэффективно, но и тормоза должны быть сконструированы таким образом, чтобы справляться со всей мощностью двигателя, когда этого не требуют дорожные условия.

Несмотря на неэффективность этой конструкции, часто используются схемы стабилизатора на стабилитронах, поскольку они просты. Другие методы регулирования напряжения используются в ситуациях с большой мощностью, где неэффективность неприемлема. Даже в этих случаях крошечные схемы на основе стабилитрона часто используются для подачи «опорного» напряжения для питания более эффективной схемы усилителя, которая управляет основной силой.

2. Что отличает стабилитрон от обычного диода?

Зенеровский диод — это электрический компонент с двумя выводами, который проводит электричество только в одном направлении. Стабильное опорное напряжение может быть получено с помощью стабилитрона. Основным применением этих диодов является подача опорного напряжения в источники питания. С одной стороны он имеет отличное сопротивление, а с другой — низкое сопротивление.

3. Почему стабилизатор сделан из стабилитрона?

В качестве стабилизатора напряжения Зенеровские диоды шунтируют стабилизаторы напряжения, использование стабилитронов часто используется для управления напряжением на небольших нагрузках. В стабилитронах напряжение пробоя резко меняется на противоположное и остается постоянным в широком диапазоне токов. Чтобы гарантировать, что приложенное напряжение сместит стабилитрон в качестве регулятора напряжения в обратном направлении, мы подключим его параллельно нагрузке. Следовательно, напряжение на потоке будет постоянным на стабилитроне, если обратное напряжение смещения превышает напряжение колена.

Что такое стабилитрон? Принцип действия, типы и применение стабилитрона в качестве регулятора напряжения, ограничителя формы сигнала и регулятора напряжения ток при обратном смещении.

Стабилитрон (назван в честь американского ученого К. Зенера, который впервые объяснил принципы его работы), с другой стороны, не только пропускают ток при использовании в прямом смещении, но также пропускают ток при использовании в прямом направлении. обратное смещение до сих пор 9Приложенное напряжение 0187 выше напряжения пробоя , известного как напряжение пробоя стабилитрона . Или, другими словами, Напряжение пробоя — это напряжение, при котором стабилитрон начинает проводить ток в обратном направлении.

 

Принцип действия стабилитрона:

У обычных диодов напряжение пробоя очень велико, и диод полностью повреждается, если приложено напряжение, превышающее напряжение пробоя, но у стабилитронов напряжение пробоя не так высока и не приводит к необратимому повреждению стабилитрона при подаче напряжения.

Когда обратное напряжение, подаваемое на стабилитрон, увеличивается до указанного напряжения пробоя (Vz), через диод начинает протекать ток, этот ток известен как ток стабилитрона , и этот процесс известен как лавина Поломка . Ток увеличивается до максимума и стабилизируется. Этот ток остается постоянным в более широком диапазоне приложенного напряжения и позволяет стабилитрону выдерживать более высокое напряжение без повреждения. Этот ток определяется последовательным резистором.

 

Рассмотрим изображения нормального диода в действии .

 

 

Чтобы показать операций стабилитрона , рассмотрим два эксперимента (A и B) ниже.

 

В Experiment A стабилитрон на 12 В подключен с обратным смещением, как показано на рисунке, и видно, что стабилитрон эффективно блокировал напряжение, потому что оно было меньше или равно напряжению пробоя таким образом, конкретный стабилитрон и лампа остались выключенными.

 

В эксперименте B использованный 6-вольтовый стабилитрон проводит ток (лампа загорается) в обратном смещении, поскольку приложенное напряжение больше, чем его напряжение пробоя, и, таким образом, показывает, что область пробоя является областью работы стабилитрон .

 

Ниже показана вольтамперная характеристика стабилитрона .

Из графика можно сделать вывод, что стабилитрон, работающий в режиме обратного смещения, будет иметь довольно постоянное напряжение независимо от величины подаваемого тока.

 

Применение стабилитрона:

Стабилитроны используются в трех основных областях применения в электронных схемах;

1. Регулятор напряжения

2. Ограничитель формы сигнала

3. Регулятор напряжения

 

1. Стабилитрон в качестве регулятора напряжения

Это, пожалуй, наиболее распространенное применение стабилитронов.

Это применение стабилитронов в значительной степени зависит от способности стабилитронов поддерживать постоянное напряжение независимо от изменений тока питания или нагрузки. Общая функция устройства регулирования напряжения состоит в том, чтобы обеспечивает постоянное выходное напряжение для нагрузки, подключенной параллельно ей, независимо от изменений энергии, потребляемой нагрузкой (ток нагрузки), или изменений и нестабильности напряжения питания.

Зенеровский диод обеспечивает постоянное напряжение при условии, что ток остается в диапазоне максимального и минимального обратного тока.

Принципиальная схема, показывающая стабилитрон , используемый в качестве регулятора напряжения , показана ниже.

 

Резистор R1 соединен последовательно со стабилитроном для ограничения величины тока, протекающего через диод, и входного напряжения Vin (которое должно быть больше напряжения стабилитрона)  соединен параллельно, как показано на рисунке, и выходное напряжение Vout берется через стабилитрон с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Поскольку характеристики обратного смещения стабилитрона необходимы для регулирования напряжения, он подключается в режиме обратного смещения, при этом катод подключается к положительной шине цепи.

Необходимо соблюдать осторожность при выборе номинала резистора R1 , так как резистор малого номинала приведет к большому току диода при подключении нагрузки, а это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода, которые могут стать выше, чем максимальной мощности стабилитрона и может привести к его повреждению.

Значение используемого резистора можно определить по приведенной ниже формуле.

R  1  = (V  в  – V  Z  ) / I  З 
Где;
R1 — значение последовательного сопротивления.
Vin — входное напряжение.
Vz, который совпадает с Vout, является напряжением Зенера.
А Iz - ток стабилитрона. 

Используя эту формулу, становится легко убедиться, что значение выбранного резистора не приведет к протеканию тока выше, чем может выдержать стабилитрон.

 

Одна небольшая проблема, связанная со схемами стабилизатора на основе стабилитрона, заключается в том, что стабилитрон иногда создает электрические помехи на шине питания при попытке отрегулировать входное напряжение. Хотя это может не быть проблемой для большинства приложений, эту проблему можно решить путем добавления развязывающего конденсатора большой емкости на диод. Это помогает стабилизировать выходной сигнал стабилитрона.

 

2. Стабилитрон в качестве ограничителя формы сигнала

Одним из применений обычных диодов является применение цепей ограничения и ограничения , которые используются для формирования или изменения входной формы волны переменного тока или сигнала , создавая выходной сигнал различной формы в зависимости от характеристик ограничителя или фиксатора.

Цепи ограничителей обычно представляют собой схемы, которые используются для предотвращения выхода выходного сигнала схемы за пределы заданного значения напряжения без изменения какой-либо другой части входного сигнала или формы волны.

Эти схемы вместе с фиксаторами широко используются в аналоговых телевизионных и FM-радиопередатчиках для устранение помех (зажимные цепи) и ограничение шумовых пиков путем срезания высоких пиков.

Поскольку стабилитроны в целом ведут себя как обычные диоды , когда приложенное напряжение не равно напряжению пробоя, они также используются в схемах ограничения.

Цепи ограничения могут быть разработаны для ограничения сигнала в положительной, отрицательной или обеих областях . Хотя диод, естественно, отсекает другую область при 0,7 В, независимо от того, был ли он разработан как положительный или отрицательный ограничитель.

Например, рассмотрим схему ниже.

 

Схема ограничителя предназначена для ограничения выходного сигнала при напряжении 6,2 В, поэтому был использован стабилитрон на 6,2 В. Стабилитрон предотвращает превышение выходным сигналом напряжения стабилитрона независимо от формы входного сигнала. В этом конкретном примере использовалось входное напряжение 20 В, а выходное напряжение при положительном колебании составляло 6,2 В, что соответствовало напряжению стабилитрона. Однако во время отрицательных колебаний переменного напряжения стабилитрон ведет себя так же, как обычный диод, и ограничивает выходное напряжение на уровне 0,7 В, что соответствует обычным силиконовым диодам.

 

Для реализации схемы ограничения отрицательного качания цепи переменного тока, а также положительного качания таким образом, чтобы напряжение отсекалось на разных уровнях при положительном и отрицательном колебании, двойной стабилитрон. используется схема. Принципиальная схема схемы ограничения двойного стабилитрона показана ниже.

 

В приведенной выше схеме ограничения напряжение Vz2 представляет собой напряжение на отрицательном размахе источника переменного тока, при котором выходной сигнал желательно обрезать, а напряжение Vz1 представляет собой напряжение на положительном размахе переменного тока. источник, на котором выходное напряжение желательно обрезать.

 

3. Стабилитрон как регулятор напряжения

Регулятор напряжения — одно из самых простых, но интересных применений стабилитрона. Если у вас есть опыт подключения датчика на 3,3 В к микроконтроллеру на 5 В, и вы видели из первых рук ошибки в показаниях и т. д., которые могут привести к ним, вы оцените важность переключателей напряжения. Регуляторы напряжения помогают преобразовывать сигнал из одного напряжения в другое , а способность стабилитрона поддерживать стабильное выходное напряжение в области пробоя делает их идеальным компонентом для работы.

В устройстве сдвига напряжения на основе стабилитрона схема снижает выходное напряжение на величину, равную напряжению пробоя конкретного используемого стабилитрона. Принципиальная схема переключателя напряжения показана ниже.

 

Рассмотрим приведенный ниже эксперимент. Выходное напряжение (3,72 В) схемы получается путем вычитания напряжения пробоя (3,3 В) стабилитрона из входного напряжения (7 В).

Vout = Vin –Vz

Vout = 7 – 3,3 = 3,7 В

Регулятор напряжения, описанный ранее, имеет несколько применений в современных электронных схемах, поскольку инженеру-конструктору, возможно, придется работать с три разных уровня напряжения время от времени в процессе проектирования.

 

Типы стабилитронов:

Стабилитроны подразделяются на типы на основе нескольких параметров, которые включают:

1. Номинальное напряжение
2. Рассеиваемая мощность
3. Ток прямого привода
4. Прямое напряжение
5. Тип упаковки
6. Максимальный обратный ток

 

Номинальное напряжение

Номинальное рабочее напряжение стабилитрона также известно как напряжение пробоя стабилитрона, в зависимости от приложения, для которого должен использоваться диод, это часто является наиболее важным критерием. для выбора стабилитрона.

 

Рассеиваемая мощность

Представляет максимальную мощность, которую может рассеивать ток стабилитрона. Превышение этой номинальной мощности приводит к чрезмерному повышению температуры стабилитрона, что может привести к его повреждению и выходу из строя подключенных к нему вещей в цепи. Таким образом, этот фактор следует учитывать при выборе диода с учетом использования.

 

Максимальный ток стабилитрона

Это максимальный ток, который можно пропустить через стабилитрон при напряжении стабилитрона без повреждения устройства.

 

Минимальный ток стабилитрона

Относится к минимальному току, необходимому для того, чтобы стабилитрон начал работать в области пробоя.

 

Другие параметры, служащие спецификацией для диода, должны быть полностью рассмотрены, прежде чем будет принято решение о типе стабилитрона, необходимого для этой особой конструкции.

 

Вывод:

Вот 5 моментов, которые вы никогда не должны забывать о стабилитроне.

1. Стабилитрон подобен обычному диоду, только он был легирован, чтобы иметь резкое напряжение пробоя.
2. Стабилитрон поддерживает стабильное выходное напряжение независимо от входного напряжения, если не превышен максимальный ток стабилитрона.