Стабилитрон: принцип работы, маркировка, обозначение, параметры, свойства
Обновлена: 24 Ноября 2022 5661 7
Поделиться с друзьями
Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера, представляет собой диод особого типа. При прямом включении обычный диод и стабилитрон ведут себя аналогично. Разница между ними проявляется при обратном включении. Обычный диод при подаче обратного напряжения и превышении его номинального значения просто выходит из строя. А для стабилитрона подключение обратного напряжения и его рост до установленной точки является штатным режимом. При достижении определенной точки обратного напряжения в стабилитроне возникает обратимый пробой. Через устройство начинает течь ток. До наступления пробоя стабилитрон находится в нерабочем состоянии и через него протекает только малый ток утечки. На электросхемах стабилитрон обозначается как стрелка-указатель, на конце которой имеет черточка, обозначающая запирание. Содержание статьи
Устройство
Полупроводниковые стабилитроны пришли на смену морально устаревшим стабилитронам тлеющего разряда – ионным газоразрядным электровакуумным приборам. Для изготовления стабилитронов используются кремниевые или германиевые кристаллы (таблетки) с проводимостью n-типа, в которые добавляют примеси сплавным или диффузно-сплавным способом.
Кремниевые сплавные стабилитроны Д815 (А-И) выпускаются в металлическом герметичном корпусе, который является положительным электродом. Такие элементы имеют широкий интервал рабочих температур – от -60°C до +100°C. Кремниевые сплавные двуханодные стабилизирующие диоды КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б выпускают в пластмассовом корпусе. Кремниевые сплавные термокомпенсированные детали КС211 (Б-Д), используемые в качестве источников опорного напряжения, имеют пластмассовый корпус.
SMD стабилитроны, то есть миниатюрные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, изготавливаются в основном в стеклянных и пластиковых корпусах. Такие элементы могут выпускаться с двумя и тремя выводами. В последнем случае третий вывод является «пустышкой», никакой смысловой нагрузки не несет и предназначается только для надежной фиксации детали на печатной плате. Принцип действияСтабилитрон был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером, именем которого его и назвали. Электрический пробой p-n перехода может быть обусловлен туннельным пробоем (в этом случае пробой носит название Зенеровского), лавинным пробоем, пробоем в результате тепловой неустойчивости, который наступает из-за разрушительного саморазогрева токами утечки. И инженеры конструируют эти элементы таким образом, чтобы возникновение туннельного и/или лавинного пробоя произошло задолго до того, как в них возникнет вероятность теплового пробоя. Величина напряжения пробоя зависит от концентрации примесей и способа легирования p-n-перехода. Чем больше концентрация примесей и чем выше их градиент в переходе, тем ниже обратное напряжение, при котором образуется пробой.
Как было сказано ранее, при прямом подключении стабилитрон при прямом включении ведет себя так же, как и обычный диод, – он пропускает ток. Различия между ними возникают при обратном подключении.
Обычный диод при обратном подключении запирает ток, а стабилитрон при достижении обратным напряжением величины, которая называется напряжением стабилизации, начинает пропускать ток в обратном направлении.
Стабилитрон используется только в режиме «обратного смещения», то есть его анод подключается к «-» источника питания. Способность стабилитрона запускать обратный ток при достижении напряжения пробоя применяется для регулирования и стабилизации напряжения при изменении напряжения питания или подключенной нагрузки. Использование стабилитрона позволяет обеспечить постоянное выходное напряжение для подключенного потребителя при перепадах напряжения ИП или меняющемся токе потребителя. Вольт-амперная характеристикаВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви – прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочим режимом для традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона. Стабилитрон называют опорным диодом, а источник напряжения, в схеме которого есть стабилитрон, называют опорным. На рабочей обратной ветви опорного диода выделяют три основные значения обратного тока:
Области примененияОсновная область применения этих элементов – стабилизация постоянного напряжения в маломощных ИП или в отдельных узлах, мощность которых не более десятков ватт. С помощью опорных диодов обеспечивают нормальный рабочий режим транзисторов, микросхем, микроконтроллеров. В стабилизаторах простой конструкции стабилитрон является одновременно источником опорного напряжения и регулятором. В более сложных конструкциях стабилитрон служит только источником опорного напряжения, а для силового регулирования применяется внешний силовой транзистор.
Термокомпенсированные стабилитроны и детали со скрытой структурой востребованы в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения. Для защиты электрической аппаратуры от перенапряжений разработаны импульсные лавинные стабилитроны. Для защиты входов электрических приборов и затворов полевых транзисторов в схему устанавливают рядовые маломощные стабилитроны. Основные характеристикиВ паспорте стабилизирующего диода указывают следующие параметры:
Помимо параметров, указываемых в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими величинами, среди которых:
Способы включения – последовательное и параллельноеНа детали импортного производства в сопроводительных документах ситуации, при которых возможно последовательное или параллельное соединение, не регламентируются. В документации на отечественные опорные диоды можно встретить два указания:
Допускается последовательное подключение опорных диодов разных серий в том случае, если рабочие токи созданной цепи не превышают паспортные токи стабилизации для каждой серии, установленной в схеме. На практике для умножения напряжения стабилизации чаще всего применяют последовательное соединение двух-трех стабилитронов. К этой мере прибегают в том случае, если не удалось достать деталь на нужное напряжение или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжение отдельных элементов суммируется. В основном этот вид соединения используется при сборке высоковольтных стабилизаторов. Параллельное соединение деталей служит для того, чтобы повышать ток и мощность. Однако на практике этот вид соединения применяется редко, поскольку различные экземпляры опорных диодов даже одного типа не имеют совершенно одинаковых напряжений стабилизации. Поэтому при параллельном соединении разряд возникнет только в детали с наименьшим напряжением стабилизации, а в остальных пробой не произойдет. Если пробой и возникает, то одни стабилитроны в такой цепи будут работать с недогрузкой, а другие с перегрузкой.
Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны соединяются последовательно и встречно. Составные стабилитроныСоставной стабилитрон – устройство, применяемой в ситуациях, когда необходимы токи и мощность большего значения, чем это допускают технические условия. В этом случае между стабилизирующим диодом и нагрузкой подсоединяют буферный усилитель постоянного тока. В схеме коллекторный переход транзистора включен параллельно стабилизирующему диоду, а эммиттерный переход – последовательно.
Схема обычного составного стабилитрона не предназначена для применения на прямом токе. Виды стабилитроновНа современном рынке электроники имеется широкий ассортимент стабилитронов, адаптированных к определенным условиям применения. ПрецизионныеЭти устройства обеспечивают высокую стабильность напряжения на выходе. К ним предъявляются дополнительные требования к временной нестабильности напряжения и температурного коэффициента напряжения. К прецизионным относятся устройства:
БыстродействующиеДля них характерны: низкое значение барьерной емкости, всего десятки пикофарад, и краткий период переходного процесса (наносекунды). Такие особенности позволяют опорному диоду ограничивать и стабилизировать кратковременные импульсы напряжения.
Стабилизирующие диоды могут быть рассчитаны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Регулируемые стабилитроныПри изготовлении стабилизированных блоков питания необходимый стабилитрон может отсутствовать. В этом случае собирают схему регулируемого стабилитрона. Нужное напряжение стабилизирующего диода подбирают при помощи резистора R1. Для настройки схемы на место резистора R1 подключают переменный резистор номиналом 10 кОм. После получения нужного значения напряжения определяют полученное сопротивление и устанавливают на постоянное место резистор нужного номинала. Для этой схемы можно применить транзисторы КТ342А, КТ3102А. Способы маркировки
На корпусе детали имеется буквенная или буквенно-цифровая маркировка, которая характеризует электрические свойства и назначение устройства. Различают два типа маркировки. Еще один способ обозначения стабилизирующих диодов – цветовая маркировка. Часто применяется японский вариант, который представляет собой два или три цветных кольца. При наличии двух колец, каждое из них обозначает определенную цифру. Если второе кольцо нанесено в удвоенном варианте, то это означает, что между первой и второй цифрой надо поставить запятую. Как отличить стабилитрон от обычного диодаОба эти элемента имеют схожее обозначение на схеме. На практике отличить стабилитрон от обычного диода и даже узнать его номинал, если оно не более 35 В, можно с помощью приставки к мультиметру. Схема приставки к мультиметру
Для выполнения генератора с широтно-импульсной модуляцией используется специализированная микросхема MC34063. Если диод подключить в обратной полярности (анод к «-», а катод к «+»), то мультиметр для обычного диода покажет 40 В, а для стабилитрона – напряжение стабилизации.
Для определения работоспособности стабилитрона с известным номиналом используют простую схему, состоящую из источника питания и токоограничительного резистора на 300…500 Ом. В этом случае с помощью мультиметра определяют не сопротивление перехода, а напряжение. Включают элементы, как показано на схеме, и меряют напряжение на стабилитроне. Медленно поднимают напряжение блока питания. На значении напряжения стабилизации напряжение на стабилитроне должно прекратить свой рост. Если это произошло, значит, элемент исправен. Если при последующем увеличении напряжения ИП диод не начинает стабилизировать, значит, он не исправен. Как правильно подобрать стабилитрон?Стабилитроны относятся к стабилизаторам небольшой мощности. Поэтому их необходимо подбирать так, чтобы через них без перегрева мог проходить весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации.
Для правильного выбора стабилитрона для электрической схемы необходимо знать следующие параметры: минимальное и максимальное входное напряжение, напряжение на выходе, минимальный и максимальный ток нагрузки. Напряжение стабилизации стабилитрона равно выходному напряжению. А рассчитать максимальный ток, который может пройти через стабилитрон в конкретной схеме, и мощность рассеивания при максимальном токе, лучше всего с помощью онлайн-калькулятора.
Содержание драгоценных металлов в стабилитронахВ стабилитронах, как и в других полупроводниках – обычных диодах, тиристорах, варикапах, из драгоценных металлов содержится, в основном, серебро, в некоторых – золото. Конкретное количество указывается в специальных таблицах. Содержание палладия и платины, даже если они и присутствуют в полупроводниках, обычно не указывается, поскольку их концентрация ничтожно мала. Была ли статья полезна?Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Другие материалы по темеАнатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент. |
Такая высокая напряженность может возникнуть только в высоколегированных диодах. При напряжениях пробоя, находящихся в диапазоне 4,5…6,7 В, сосуществуют туннельный и лавинный эффекты, а вот при напряжении пробоя менее 4,5 В остается только туннельный эффект.
Это объясняется тем, что при подаче на стабилитрон напряжения, которое превышает U ном. устройства, в полупроводнике возникает процесс, называемый пробоем. Пробой может быть туннельным, лавинным, тепловым. В результате пробоя ток, протекающий через стабилитрон, возрастает до максимального значения, ограниченного резистором. После достижения напряжения пробоя ток остается примерно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка, в которой напряжение запускает ток, может очень точно устанавливаться в процессе производства легированием. Поэтому каждому элементу присваивают определенное напряжение пробоя (стабилизации).
Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и по току нагрузки. Первый недостаток устраняется запитыванием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй – включением между стабилитроном и нагрузкой буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем.
Второй способ является более радикальным. Он востребован в диодах с низким уровнем шума со скрытой структурой.
В первый полупериод синусоиды переменного тока один элемент работает как обычный диод, а второй выполняет функции стабилитрона. Во втором полупериоде элементы меняются функциями. Форма выходного напряжения отличается от входного. Ее конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет отсекаться и верхушки синусоиды будут срезаны. Последовательное и встречное соединение стабилитронов может применяться в термостабилизированном стабилитроне.
Но добавление диодного моста превращает составной стабилитрон в систему двойного действия, которая может работать и при прямом, и при обратном токе. Такие стабилитроны еще называют двойными или двуханодными. Стабилитроны, которые могут работать с напряжением только одной полярности, называют несимметричными. А составные стабилитроны, дееспособные при любом направлении тока, называют симметричными.
При последовательном соединении этих элементов происходит взаимная компенсация температурных коэффициентов. Вместо диода в схеме может использоваться второй стабилитрон, включаемый последовательно и встречно.
Высоковольтные стабилитроны устанавливаются на специальные охладители, способные обеспечить нужный теплообмен и уберечь элемент от перегрева и последующего разрушения.
Детали в стеклянном корпусе маркируются привычным образом. На поверхности элемента пишут напряжение стабилизации с использованием буквы V, которая выполняет функцию десятичной запятой. Маркировка из четырех цифр и буквы в конце менее понятна. Расшифровать ее можно только с помощью даташита.
Чтобы обеспечить гальваническую развязку между ИП и измерительной частью схемы напряжение контролируют на первичной обмотке трансформатора. Это позволяет сделать выпрямитель на VD2. Точка стабилизации выходного напряжения устанавливается с помощью резистора R3. Напряжение на конденсаторе С4 – примерно 40 В. Стабилизатор тока А2 и проверяемый опорный диод составляют параметрический стабилизатор, а мультиметр, подключенный к выводам схемы, позволяет определить напряжение стабилитрона.
Принцип работы и маркировка стабилитронов ⋆ diodov.
netСтабилитрон 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.п.
Стабилитроны широко используются в маломощных блоках питания либо в отдельных его узлах, мощность которых редко превышает десятки ватт.
Главное преимущество стабилитронов – их малая стоимость и габариты, поэтому они до сих пор не могут вытисниться интегральными стабилизаторами напряжения типа LM7805 или 78L05 и т.п.
Стабилитрон очень похож на диод, поскольку его полупроводниковый кристалл помещен в аналогичный корпус.
Условное графическое обозначение стабилитрона на чертежах электрических схем также похоже на обозначение диода, только со стороны катода добавлена короткая горизонтальная черточка, направленная в сторону анода.
Рассмотрим принцип работы стабилитрона на примере схемы его включения и вольт-амперной характеристике. Для выполнения своей основной функции стабилитрон VD соединяется последовательно с резистором Rб и вместе они подключаются к источнику входного нестабилизированного напряжения Uвх. Уже стабилизированное выходное напряжение Uвых снимается только с выводов 2, 3 VD. Поэтому нагрузка Rн подключается к соответствующим точкам 2 и 3. Как видно из схемы, VD и Rб образуют делитель напряжения. Только сопротивление стабилитрон имеет не постоянно значение и называется динамическим, поскольку зависит от величины электрического тока, протекающего через полупроводниковый прибор.
Величина напряжения Uвх, подаваемого на стабилитрон с резисторов должна быть выше на минимум на пару вольт выходного напряжения Uвых, в противном случае полупроводниковый прибор VD не откроется и не сможет выполнять свою основную функцию.
Допустим, в какой-то произвольный момент времени на выходах 1 и 3 значение Uвх начало возрастать. В схеме начнут протекать следующие процессы. С ростом напряжения согласно закону Ома начнет возрастать ток, назовем его входным током Iвх. С увеличением ток возрастет падение напряжения на резисторе Rб, а на VD она останется неизменным (это будет пояснено далее на характеристике), поэтому и Uвых останется на прежнем уровне. Следовательно, прирост входного напряжения упадет или погасится на резисторе Rб. Поэтому Rб называют гасящим или балластным.
Теперь, допустим, изменилась нагрузка, например, снизилось сопротивление Rн, соответственно возрастет и ток Iн. В этом случае снизится ток, протекающий стабилитрон Iст, а Iвх останется практически без изменений.
Вольт-амперная характеристика стабилитронаВольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона аналогично ВАХ диода и имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочей для диода, а обратная ветвь характеризует работу стабилитрона, поэтому он включается в электрическую цепь в обратном направлении (катодом к плюсу, а анодом к минусу) по сравнению с диодом.
Поэтому стабилитрон называю опорным диодом, а источник питания с данным полупроводниковым элементом называют опорным источником напряжения. Такой терминологий будем пользоваться и мы.
На обратной ветви вольт-амперной характеристик опорного диода выделим две характерные точки 1 и 3. Точка 1 отвечает минимальному значению тока стабилизации, который находится в пределах единиц миллиампер. Если ток, протекающий через стабилитрон, будет ниже точки 1, то он не сможет выполнять свои функции (не откроется). В случае превышения тока выше точки 3 опорный диод перегреется и выйдет из строя. Поэтому оптимальной точкой в большинстве случае будет точка посредине обратной ветви ВАХ, то есть точка 2. Тогда при изменении тока в широких пределах (смотрите ось Y) точка 2 будет изменять свое положение, перемещаясь вверх или вниз по обратной ветви, а напряжение будет изменяться незначительно (смотрите ось X).
Для повышения напряжения стабилизации можно последовательно соединять два и более стабилитрона. Например на нагрузке нужно получить 17 В, тогда, в случае отсутствия нужного номинала, применяют опорные диоды на 5,1 В и на 12 В.
Параллельное соединение применяется с целью повышения тока и мощности.
Также стабилитроны находят применение для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они соединяются последовательно и встречно.
В один полупериод переменного напряжения работает один стабилитрон, а второй работает как обычный диод. Во второй полупериод полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в таком случае форма выходного напряжения будет отличается от входного и выглядит как трапеция. За счет того, что опорный диод будет отсекать напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхушки синусоиды будут срезаться.
Маркировка стабилитроновМаркировка наносится на корпус стабилитрона в виде цифр и букв (или буквы).
Различают принципиально два разных типа маркировки. Стабилитрон в стеклянном корпусе имеет привычную для нас маркировку, непосредственно обозначающую номинальное напряжение стабилизации. Цифры могут быть разделены буквой V, выполняющую роль десятичной точки. Например, 5V1 означает 5,1 В.
Менее понятный способ маркировки состоит из четырех цифр и буквы в конце. Если вы не опытный радиолюбитель, то без даташита никак не обойтись. Для примера расшифруем параметры опорного диода серии 1N5349B. Больше всего нас интересует первый столбец, в котором приведено номинальное напряжение 12 В. Второй столбец – номинальное значения ток – 100 мА.
Катод стабилитрона любого типа обозначается кольцом черного или синего цвета, которое наносится на корпус со стороны соответствующего вывода.
Маркировка SMD стабилитроновНаибольшее распространение получили опорные диоды в стеклянном корпусе и в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Маркировка SMD стабилитрона в стеклянном корпусе состоит из цветного кольца, цвет которого обозначает параметры данного полупроводникового прибора.
Если вам встретился SMD стабилитрон с тремя выводами, то следует знать, что один вывод – это «пустышка», то есть он не задействован и применяется лишь для надежной фиксации элемента на печатной плате после пайки. Анод и катод такого экземпляра проще всего определить с помощью мультиметра.
Мощность рассеивания стабилитронаМощность рассеивания стабилитрона Pст характеризует его способность не перегреваться выше определенной температуры на протяжении длительного времени. Чем выше значение Pст, тем больше тепла способен рассеять полупроводниковый прибор. Мощность рассеивания рассчитывается для самых неблагоприятных условий работы прибора, поэтому в ниже приведенную формулу подставляют максимально возможное в работе Uвх и наименьшие значения Rб и Iн:
Существует ряд стандартных номиналом по данному параметру: 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт и т. п. Чем больше Pст, тем больше габариты полупроводникового прибора.
Проверить стабилитрон на предмет исправности довольно просто и быстро можно с помощью простейшего мультиметра. Для этого мультиметр следует перевести в режим «прозвонка», как правило, обозначенный знаком диода. Затем, если положительным щупом мультиметра прикоснуться анода, а отрицательным – катода, то на дисплее измерительного прибора мы увидим некоторое значение падения напряжения на pn-переходе. Поскольку к полупроводниковому прибору приложено прямое напряжение (смотрите прямую ветвь вольт-амперной характеристики), то опорный диод откроется.
Теперь, если щупы мультиметра поменять местами, тем самым приложить к выводам полупроводникового прибора обратное напряжение (смотрите обратную ветвь ВАХ), то он окажется заперт и не будет проводить ток. На дисплее измерительного прибора отобразится единица, обозначающая бесконечно высокое сопротивление.
Если в обеих случаях мультиметр покажет единицу или будет звенеть, то стабилитрон непригоден.
Стабилитрон— определение, символ схемы и применение
Стинеровский диод также позволяет току течь в обратном направлении, как только он достигает напряжения Зенера. Они являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми диодами из-за их особенностей.
Определение стабилитрона Сильно легированное полупроводниковое устройство, созданное для противоположной работы, представляет собой стабилитрон , иногда называемый пробивным диодом. Переход стабилитрона разрушается, и ток течет в противоположном направлении, когда напряжение между его выводами меняется на противоположное и потенциал приближается к напряжению Зенера (также известному как напряжение колена). Эффект Зенера — это название этого явления.
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. Он используется в качестве стабилизатора напряжения в стандартной цепи питания, показанной на диаграмме ниже, из-за его общей хорошей стабильности и точности.
Напряжение стабилитрона 12,6 вольт в цепи регулятора.
Работа стабилитрона Обратите внимание, что в приведенной выше схеме он преднамеренно смещен в обратном направлении. Напряжение на диоде упало бы всего на 0,7 В, если бы он был расположен 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 нем будет оставаться на уровне около 12,6 вольт, пока напряжение источника питания выше, чем напряжение Зенера (в данном случае 12,6 вольт).
Он чувствителен к температуре, как и любое полупроводниковое устройство. Высокие температуры разрушат один из них, и, 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 чаще замыкаются, чем размыкаются. При смещении в любом направлении, подобно отрезку провода, неисправный диод падает практически до своего номинального напряжения, что упрощает его идентификацию.
Математический анализ схемы регулирования стабилитрона Давайте проведем математический анализ схемы регулирования этой цепи, чтобы определить все напряжения, токи и рассеиваемую мощность. Чтобы не квалифицировать все числа на рис. напряжение 45 вольт.
Если напряжение источника питания 45 вольт и напряжение на стабилитроне 12,6 вольт, то на резисторе потеряется 32,4 вольта ( 45 вольт – 12,6 вольт = 32,4 вольта ). 32,4 вольт, приложенных к 1000, дает 32,4 мА тока в цепи. (Рисунок b) ниже)
(a) Резистор 1000 Ом и регулятор напряжения Зенера. (b) Расчетный ток и напряжение уменьшаются.
Поскольку ток, умноженный на напряжение, равен мощности ( P = IE ), легко определить рассеиваемую мощность как резистора, так и стабилитрона:
Презистор = (32,4 мА) (32,4 В)8 Вт
P диод = (324 А) (12,6 В) P диод = 4,0824 мВт
Резистор с рассеиваемой мощностью 1,5 или 2 Вт и номинальной мощностью стабилитрона40. подойдет.
Цепь для стабилитрона с большим сопротивлениемПочему 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) (32,4 В) Президент = 10,498 МВт
P Диод = (324a) (12,6 В) P Диод = 4,0824MW
меньше, когда ток составляет всего 1/100 от того, что было раньше (324 А вместо 32,4 мА):
V-I Особенности стабилитрона
Когда на стабилитрон подается напряжение обратного смещения, ток утечки может протекать только в очень небольшой степени, пока напряжение не упадет ниже напряжения Зенера.
A Свойства V-I стабилитрона можно разделить на две категории следующим образом:
- Передовые характеристики
- Реверсивные элементы
Прямые свойства этого показаны в верхнем квадранте графика. Из диаграммы можно сделать вывод, что его свойства, выделенные жирным шрифтом, идентичны свойствам любого другого диода с PN-переходом.
Умеренный обратный ток насыщения, называемый Io, протекает через диод, когда к стабилитрону прикладывается обратное напряжение. 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 стабилитронаНиже приведены примеры этого приложения и его использования:
- Напряжение стабилитрона/пробоя – обратное напряжение пробоя имеет диапазон от 2,4 В до 200 В и, в редких случаях, 1 кВ, максимум 47 В 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.
- Его номинальная мощность указывает на максимальное количество энергии, которое он может рассеять. Он определяется путем деления напряжения диода на его ток. Диоды
- на 5 В обладают наибольшей температурной стабильностью.
- Сопротивление Зенера (Rz) — это сопротивление, которое он показывает. Допуск по напряжению обычно составляет 5%.
Ниже приведены примеры этого применения и его использования:
- Регулировка напряжения
- защита от перенапряжения
- используется в цепях, которые зажимают
- используется для изменения напряжения
Подходит для контроля напряжения, поскольку падение напряжения на диоде постоянно в широком диапазоне напряжений.
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 перенапряженияТок, протекающий через диод, вызывает падение напряжения на резисторе, когда входное напряжение возрастает до точки пробоя стабилитрона. В результате начинается короткое замыкание на землю.
Использование стабилитронов в цепях ограничения
Цепи ограничения останавливают выходной сигнал от превышения определенного значения, не влияя на входной сигнал. Он может 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.
Это изменение 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 по мере необходимости для поддержания постоянного падения напряжения на нагрузке, Стабилитроны как регуляторы напряжения управляют им. 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, лежащую в основе этой конструкции, часто используются схемы стабилизатора на стабилитроне , 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?A Стабилитрон — 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 регулятора напряжения Стабилитрон шунтирующих регуляторов 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 обеспечить обратное смещение приложенного напряжения к стабилитрону в качестве регулятора напряжения, мы подключим его параллельно нагрузке. Следовательно, напряжение на потоке будет постоянным на Стабилитрон , если напряжение обратного смещения превышает напряжение колена.
4. Почему стабилитрон используется в качестве регулятора?
Используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения. Это связано параллельно с нагрузкой для создания обратного смещения, и как только оно достигает коленного напряжения, напряжение на нагрузке стабилизируется.
5. Чем стабилитрон отличается от обычного диода?
Основным отличием диода от обычного диода является протекание тока. Ток может проходить через него в обоих направлениях, но только в одном направлении через обычный диод.
Различные символы стабилитрона спросил
Изменено 6 лет назад
Просмотрено 12 тысяч раз
\$\начало группы\$
В прошлом я видел два разных символа для стабилитрона. На одном показана полная форма «Z» на катоде, а на другом — больше «L» на катоде (см. изображения ниже):
В чем разница между ними? Имеют ли они на самом деле разные значения или это два способа показать одно и то же? Может быть, один европеец, а другой американец? Я всегда думал, что это просто два способа показать одно и то же, но мой коллега усомнился в этом, и теперь я ищу подтверждение.
- диоды
- стабилитрон
- символ
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Базовый символ, за который я не могу определить стандартную ссылку. Я предполагаю, что большинство из нас использовало бы это.
имитация этой цепи – схема создана с помощью CircuitLab
Образцы графики для австралийского стандарта AS 1102 (1989) Графические символы для электротехнического действительно ссылаются на этот символ. У меня нет копии, поэтому я не могу это подтвердить.
Европа: Международная электротехническая комиссия IEC60617 (2012 г.) Графические символы для диаграмм содержат следующее:
с версией IEC60617 (1996 г.), определяющей стержни. для:
- Шоттки
- Туннель
- Зенер
- Двунаправленный
- Юнитуннель
Прямые шины (05-02-04) используются для двунаправленного или пробивного диода.
США: IEEE 315 (1975) Стандарт графических символов для схем электрических и электронных устройств предусматривает символ прямой полосы:
ANSI Y32.2 (1975) Графические символы для схем электрических и электронных устройств был заменен IEEE315. Он ссылается на тот же символ, что и IEEE315.
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Нет никакой разницы в значении двух показанных вами символов.