Стабилитроны и стабисторы. Устройство, принцип работы, основные параметры
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про стабилитрон, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое стабилитрон, диод зенера,защитный диод,стабисторы,стабистор,презиционные стабилитроны , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
Существуует большое многообразие полупроводниковых приборов, — Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитрон ы, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и еще много разных типов и областей применения.
Полупроводниковые диоды, для которых характерна слабая зависимость напряжения от тока в области электрического пробоя при обратном смещении, называют стабилитронами.
У полупроводникового стабилитрона (рис. 11.4, а) — в рабочем режиме используется обратная ветвь его ВАХ (рис. 11.4, б), причем на участке, соответствующем электрическому пробою.
Рис. 11.4. Полупроводниковый стабилитрон:
Характеристики полупроводниковых диодов
Основные параметры стабилитронов
На второй части рисунка приведена схема возможного практического использования стабистора. Принципиально такое устройство работает так же, как со стабилитроном, только к стабистору прикладывается прямое напряжение.
Вот наиболее важные характеристики стабисторов: напряжение стабилизации Uст, ток стабилизации Iст, минимальный ток стабилизации Iст мин и максимальный ток стабилизации Iст.макс.
Параметр Uст — это то падение напряжения, которое образуется между выводами стабистора в рабочем режиме
Минимальный ток стабилизации Iст.мин — наименьший прямой ток, при котором крутизна ВАХ резко снижается. С уменьшением этого тока стабистор перестанет стабилизировать напряжение.
Максимально допустимый ток стабилизации Iст.макс — это максимальный ток идущий через стабистор (не путайте главное с током, идущем в электрической цепи, питающейся от стабилизатора напряжения), при котором температура его p-n перехода не превышает допустимой. Превышение этого параметра приведет к тепловому пробою p-n перехода прибора и, естественно, к выходу стабистора из строя.
Отечественные стабисторы: КС107А — Uст = 0,7 В; КС113А — Uст = 1,3 В; КС119А — Uст = 1,9 В; Д220С — Uст = 0,59 В
Диоды и прочие полупроводники
Выпрямительные диоды (полупроводниковые или трубчатые / вентильные) могут иметь несколько номинальных значений напряжения, таких как пиковое обратное напряжение (PIV) на диоде и максимальное среднеквадратичное входное напряжение в цепи выпрямителя (которое будет намного меньше).
Многие малосигнальные транзисторы должны иметь любые токи пробоя, ограниченные гораздо более низкими значениями, чтобы избежать чрезмерного нагрева. Чтобы избежать повреждения устройства и ограничить влияние чрезмерного тока утечки на окружающую цепь, часто указываются следующие максимальные номиналы биполярных транзисторов:
Полевые транзисторы имеют аналогичные максимальные характеристики, наиболее важным из них для полевых транзисторов с переходом является номинальное напряжение затвор-сток.
Для некоторых устройств также может быть указана максимальная скорость изменения напряжения.
Стабилитроны (Диод Зенера), Стабисторы Электроника, Микроэлектроника,.
Основные параметры устройств
Какие же параметры характеризуют приборы? Основные параметры выпрямительных диодов:
Исходя из максимального значения прямого тока, выпрямительные диоды разделяют на:
- Приборы малой мощности. У них значение прямого тока до 300 мА,
- Выпрямительные диоды средней мощности. Диапазон изменения прямого тока от 300 мА до 10 А,
- Силовые (большой мощности). Значение более 10 А.
Существуют силовые устройства, зависящие от формы, материала, типа монтажа. Наиболее распространенные из них:
- Силовые приборы средней мощности. Их технические параметры позволяют работать с напряжением до 1,3 килоВольт,
- Силовые, большой мощности, могущие пропускать ток до 400 А. Это высоковольтные устройства. Существуют разные корпуса исполнения силовых диодов. Наиболее распространены штыревой и таблеточный вид.
Электрические параметры
- Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
- Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
- Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
- Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;
- Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
- Рабочая частота, кГц;
- Рабочая температура, С.
Выпрямительные схемы
Схемы включения силовых устройств бывают различными. Для выпрямления сетевого напряжения они делятся на однофазные и многофазные, однополупериодные и двухполупериодные. Большинство из них однофазные. Ниже представлена конструкция такого однополупериодного выпрямителя и двух графиков напряжения на временной диаграмме.
Самая простая двухполупериодная схема состоит из двух однополупериодных. Для такой конструкции выпрямления достаточно двух диодов и одного резистора.
Диоды пропускают только положительную волну переменного тока. Недостатком конструкции является то, что в полупериод переменная разность потенциалов снимается лишь с половины вторичной обмотки трансформатора.
Если в конструкции вместо двух диодов применить четыре коэффициент полезного действия повысится.
Выпрямители широко используются в различных сферах промышленности. Трехфазный прибор задействован в автомобильных генераторах. А применение изобретенного генератора переменного тока способствовало уменьшению размеров этого устройства. Помимо этого, увеличилась его надежность.
В высоковольтных устройствах широко применяют высоковольтные столбы, которые скомпонованы из диодов. Соединены они последовательно.
Эксперимент
Оборудование, используемое в лабораторной работе: вритуальный лабораторный стенд, блок No 1 (схемы А1–А4); комбинированный прибор «Сура», мультиметры; соединительные провода.
Изучить схемы включения полупроводниковых приборов А1–А4 (рис. 1.3–1.6) для снятия вольт-амперных характеристик ВАХ диода и стабилитрона.
Ознакомиться с устройством лабораторного стенда, найти на стенде блок №1 и схемы А1–А4.
Порядок выполнения задания №1 «Исследование полупроводникового диода»
Экспериментальное получение прямой ветви ВАХ диода \(I_ = f(U_)\) с использованием схемы A1, представленной на рис. 1.3.
Экспериментальное получение обратной ветви ВАХ диода \(I_ = f(U_)\) с использованием схемы А2, представленной на рис. 1.4.
По ВАХ или таблицам определить:
- Статическое сопротивление диода в прямом включении \(R_=\frac>>\) при U пр = 0,4 В и U пр = 0,1 В.
- Динамическое сопротивление диода в прямом включении \(R_=\frac>>\) на начальном участке ВАХ ( U пр =0 В и U пр = 0,1 В ) и на участке насыщения ВАХ ( U пр = 0,4 В и U пр = 0,45 В ).
- Статическое сопротивление диода в обратном включении \(R_=\frac>>\) при U обр = 5 В и U обр = 25 В.
- Динамическое сопротивление диода в обратном включении \(R_=\frac>>\) на начальном участке ВАХ ( U пр =0 В и U пр = 5 В ) и на участке насыщения ВАХ ( U пр = 20 В и U пр = 25 В ).
Порядок выполнения задания No2 «Исследование полупроводникового стабилитрона»
Экспериментальное получение прямой ветви ВАХ стабилитрона \(I_ = f(U_)\) с использованием схемы A3, представленной на рис. 1.5.
Экспериментальное получение обратной ветви ВАХ стабилитрона \(I_ = f(U_)\) с использованием схемы А4, представленной на рис. 1.6.
