Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Вольт-амперная характеристика — стабилитрон

Внешний вид стабилитрона тлеющего разряда ( а и его.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона ( рис. 2.5, в) имеет вид, типичный для прибора тлеющего разряда. Большая площадь катода позволяет получить значительный рабочий участок в пределах от / min — 5 ма до / тах 30 ма, а у некоторых стабилитронов — от 10 до 60 ма.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона ( рис. 2 — 33) аналогична характеристике обычного полупроводникового диода. Отличие состоит лишь в том, что пробой обратным напряжением не приводит к разрушению прибора, а является нормальным рабочим режимом. Если обратное напряжение, приложенное к стабилитрону, меньше напряжения стабилизации t / CT, то сопротивление диода велико и ток по его цепи не протекает. При больших значениях напряжения через стабилитрон будет протекать ток, определяемый сопротивлением внешней цепи и разницей между приложенным напряжением и напряжением стабилизации.

Характеристика стабилитрона ( а ц схема его включения ( б.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона ( рис. 11 — 16, а) соответствует области пробоя на обратной ветви вольт-амперной характеристики перехода. Как было показано в § 10 — 5, напряжение в случае лавинного1 или туннельного пробоя зависит от удельного сопротивления полупроводников, образующих переход. Используя пластины п — Si с различной концентрацией примесей, можно изготовить стабилитроны с различными значениями Unp0e, соответствующими переходу в область лавинообразного роста обратного тока, а следовательно, и с различными значениями напряжения стабилизации. При использовании высоколегированного n — Si при напряжениях пробоя 27Проб 6 В преобладает туннельный пробой; при С проб — 5 — г — 7 В наряду с туннельным развивается и лавинный пробой, который при С / проб 7 В становится доминирующим.

Схема включения ( а и типовые вольт-амперные характеристики ( б стабилитрона, стабилитрон-делитель ( s.

Из вольт-амперной характеристики стабилитрона ( рис. 10 6) видно, что в пределах от / a.

Как выглядит вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона имеет такой же вид, как и у обычного диода. Падение прямого напряжения при токах, больших 1 ма, составляет около 0 7 — 0 8 в. Это свойство стабилитронов широко используется для взаимной компенсации температурных изменений напряжения стабилизации. У включенных последовательно стабилитрона, работающего в нормальном режиме, и одного или нескольких стабилитронов в прямом направлении суммарный температурный коэффициент напряжения может быть сведен практически к нулю. Например, для термокомпенсации одного стабилитрона с напряжением С / ст 8 — г — 8 5 в потребуются три стабилитрона, включенных в прямом направлении. По такому принципу изготавливаются особо стабильные стабилитроны с ТКН до 0 0005 %, не уступающие по свойствам нормальным элементам третьего-второго классов.

В прямом направлении вольт-амперная характеристика стабилитрона практически не отличается от прямой ветви любого кремниевого диода. Обратная ветвь ее имеет вид прямой вертикальной линии, проходящей почти параллельно оси токов. Поэтому при изменении в широких пределах тока через прибор падение напряжения на нем практически не изменяется. Это свойство кремниевых диодов и позволяет использовать их в качестве стабилизаторов напряжения.

В прямом направлении вольт-амперная характеристика стабилитрона практически не отличается от прямой ветви любого кремниевого диода. Обратная ветвь ее имеет вид прямой вертикальной линии, проходящей почти параллельно оси токов.

Таким образом, вид вольт-амперной характеристики стабилитрона обеспечивает необходимое изменение сопротивления Rv регулирующего элемента.

На рис. 5 — 40 представлена вольт-амперная характеристика стабилитрона, на которой видно, что при обратном включении стабилитрона при напряжении — 8 в в большом диапазоне таков от 1 до 20 ма напряжение на стабилитроне практически не меняется. На этом участке характеристики дифференциальное сопротивление Rz очень мало. Указанный участок характеристики может быть использован для стабилизации напряжения.

Вольт-амперная характе.

Принцип работы

Полупроводниковые или выпрямительные диоды имеют довольно простой принцип работы. Как мы уже говорили, диод изготовлен из кремния таким образом, что один его конец p-типа, а другой конец типа n. Это означает, что оба контакта имеют различные характеристики. На одном наблюдается избыток электронов, в то время как другой имеет избыток отверстий. Естественно, в устройстве есть участок, в котором все электроны заполняют определенные пробелы. Это означает, что внешние заряды отсутствуют. В связи с тем, что эта область обедняется носителями заряда и известна как объединяющий участок.

Читайте так же:  Диммер своими руками

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронаФото – принцип работы

Несмотря на то, что объединяющий участок очень мал, (часто его размер составляет несколько тысячных долей миллиметра), ток не может протекать в нем в обычном режиме. Если напряжение подается так, что площадь типа p становится положительной, а тип n, соответственно, отрицательной, отверстия переходят к отрицательному полюсу и помогают электронам перейти через объединяющий участок. Точно так же электроны движутся к положительному контакту и как бы обходят объединительный. Несмотря на то, что все частицы движутся с разным зарядом в разном направлении, в итоге они образуют однонаправленный ток, что помогает выпрямить сигнал и предупредить скачки напряжения на контактах диода.

Если напряжение прикладывается к полупроводниковому диоду в противоположном направлении, ток не будет проходить по нему. Причина заключается в том, что отверстия привлекаются отрицательным потенциалом, который находится в области р-типа. Аналогично электроны притягиваются к положительному потенциалу, который применяется к области n-типа. Это заставляет объединяющий участок увеличиваться в размере, из-за чего поток направленных частиц становится невозможным.

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронаФото – характеристики полупроводников

Прямое включение диода

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

  1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
  2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
  3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
  4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
  5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
  6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
  7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

7. Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Напряжение на обратной ветви ВАХ
стабилитрона в области электрического
пробоя слабо зависит от значения
проходящего тока. Вольтамперная
характеристика стабилитрона приведена
на рисунке 6.

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Рисунок 6 –
УГО стабилитрона и его вольтамперная
характеристика

Как видно, в области пробоя напряжение
на стабилитроне Uстлишь незначительно изменяется при
больших изменениях тока стабилизацииIст.
Такая характеристика используется для
получения стабильного (опорного)
напряжения.

Стабилитроны характеризуются следующими
параметрами:

  1. напряжение стабилизации Uст.

Напряжение, которое устанавливается
на выводах стабилитрона при протекании
через него обратного тока в пределах
Iст minIст
max,
называется напряжением стабилизации.
Напряжение стабилизацииUстнезначительно зависит от токаIст.
Напряжение стабилизации связано с
напряжением пробоя, но не равно ему, так
как ВАХ имеет определенную крутизну.

В общем случае Uстопределяется шириной запирающего слояp-n-перехода, то есть концентрацией
примесей в полупроводнике. В случае
большой концентрации примесиp-n-переход
получается тонким, и в нем даже при малых
напряжениях возникает электрическое
поле, вызывающее туннельный пробой. При
малой концентрации примесиp-n-переход
имеет значительную ширину, и лавинный
пробой наступает раньше. Иногда помимо
напряжения стабилизации нормируется
разброс величины напряжения стабилизации
ΔUстном,
представляющий собой максимально
допустимое отклонение напряжения
стабилизации от номинального для
стабилитронов одного типа.

  1. минимально допустимый ток стабилизации
    Iст min.

При малых обратных токах стабилитрон
работает на начальном участке вольтамперной
характеристики, где значение обратного
напряжения неустойчиво и может колебаться
в пределах от 0 до Uст.
Величина минимально допустимого тока
стабилизацииIст minзадает минимальный ток, при котором
гарантируется вводp-n-перехода
стабилитрона в режим устойчивого пробоя
и, как следствие, стабильное значение
напряжения стабилизацииUст.

  1. максимально допустимый ток стабилизации
    Iст max.

Читайте так же:  Двухъярусные натяжные потолки с подсветкой

Максимально допустимый ток стабилизации
– это максимальный ток, при котором
гарантируется надежная работа
стабилитрона. Он определяется максимально
допустимой рассеиваемой мощностью
прибора. Рабочий ток стабилитрона (его
обратный ток) не должен превышать
максимально допустимого значения
Iст maxво избежание теплового пробоя
полупроводниковой структуры и выхода
стабилитрона из строя.

  1. номинальный ток стабилизации:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона. (7)

  1. номинальное напряжение стабилизации
    Uст ном– падение напряжения на стабилитроне
    в области стабилизации при номинальном
    значении токаIст ном.

  2. динамическое (дифференциальное)
    сопротивление – отношение приращения
    напряжения стабилизации к вызвавшему
    его малому приращению тока:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона. (8)

Чем меньше rд,
тем лучше стабилизация напряжения.

  1. статическое сопротивление стабилитрона
    Rств данной рабочей точке характеризует
    омические потери:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона. (9)

  1. коэффициент качества стабилитрона:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона. (10)

Коэффициент качества представляет
собой отношение относительного изменения
напряжения на стабилитроне к относительному
изменению тока. Качество стабилитрона
тем выше, чем меньше Q.

  1. температурный коэффициент напряжения
    стабилизации.

Температурный коэффициент напряжения
стабилизации αUстпоказывает, на сколько процентов
изменится относительное изменение
напряжения стабилизации при изменении
температуры окружающей среды на 1°C и
постоянном токе стабилизации:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона,. (11)

В сильно легированных полупроводниках
вероятность туннельного пробоя с
увеличением температуры возрастает
из-за уменьшения ширины запрещённой
зоны. Поэтому напряжение стабилизации
у таких стабилитронов при нагревании
уменьшается, то есть они имеют отрицательный
температурный коэффициент напряжения
стабилизации ТКН.

В слабо легированных полупроводниках
при увеличении температуры уменьшается
длина свободного пробега носителей
вследствие возрастания рассеяния на
фононах решётки, что приводит к увеличению
порогового значения напряжения, при
котором начинается лавинный пробой.
Такие стабилитроны имеют положительный
ТКН.

Минимальный ТКН имеют кремниевые
стабилитроны с напряжением пробоя
5-7 В, когда туннельный и лавинный
пробои развиваются одновременно.

Путем последовательного соединения
двух или более p-n-переходов с
различными по знаку ТКН удается получить
прецизионные стабилитроны с ТКН не
более 0,0005 %/°C в широком диапазоне
температур.

Параметры

0,5W корпус DO35  1,0W корпус DO41

Стабилитрон 1.0V 0.5W BZX55C 1V0
Стабилитрон 2.4V 0.5W BZX55C 2V4, BZX79 C2V4
Стабилитрон 2.7V 0.5W BZX55C 2V7, BZX79 C2V7
Стабилитрон 3.0V 0.5W BZX55C 3V0, BZX79 C3V0
Стабилитрон 3.3V 0.5W BZX55C 3V3, BZX79 C3V3
Стабилитрон 3.3V 1.3W 1N4728A, BZV85C-3V3
Стабилитрон 3.6V 0.5W BZX55C 3V6, BZX79 C3V6
Стабилитрон 3.6V 1.3W 1N4729A, BZV85C-3V6
Стабилитрон 3.9V 0.5W BZX55C 3V9, BZX79 C3V9
Стабилитрон 3.9V 1.3W 1N4730A, BZV85C-3V9
Стабилитрон 4.3V 0.5W BZX55C 4V3, BZX79 C4V3
Стабилитрон 4.3V 1.3W 1N4731A, BZV85C-4V3
Стабилитрон 4.7V 0.5W BZX55C 4V7, BZX79 C4V7
Стабилитрон 4.7V 1.3W 1N4732A, BZV85C-4V7
Стабилитрон 5.1V 0.5W BZX55C 5V1, BZX79 C5V1
Стабилитрон 5.1V 1.3W 1N4733A, BZV85C-5V1
Стабилитрон 5.6V 0.5W BZX55C 5V6, BZX79 C5V6
Стабилитрон 5.6V 1.3W 1N4734A, BZV85C-5V6
Стабилитрон 6.2V 0.5W BZX55C 6V2, BZX79 C6V2
Стабилитрон 6.2V 1.3W 1N4735A, BZV85C-6V2
Стабилитрон 6.8V 0.5W BZX55C 6V8, BZX79 C6V8
Стабилитрон 6.8V 1.3W 1N4736A, BZV85C-6V8
Стабилитрон 7.5V 0.5W BZX55C 7V5, BZX79 C7V5
Стабилитрон 7.5V 1.3W 1N4737A, BZV85C-7V5
Стабилитрон 8.2V 0.5W BZX55C 8V2, BZX79 C8V2
Стабилитрон 8.2V 1.3W 1N4738A, BZV85C-8V2
Стабилитрон 9.1V 0.5W BZX55C 9V1, BZX79 C9V1
Стабилитрон 9.1V 1.3W 1N4739A, BZV85C-9V1
Стабилитрон 10V 0.5W BZX55C,79 10V, 1N5240, 1N758
Стабилитрон 10V 1.3W 1N4740A, BZV85C-10V
Стабилитрон 11V 0.5W BZX55C 11V, BZX79 C11V
Стабилитрон 12V 0.5W BZX55C 12V, BZX79 C12V
Стабилитрон 12V 1.3W 1N4742A, BZV85C-12V
Стабилитрон 13V 0.5W BZX55C 13V, BZX79 C13V
Стабилитрон 13V 1.3W 1N4743A, BZV85C-13V
Стабилитрон 15V 0.5W BZX55C 15V, BZX79 C15V
Стабилитрон 15V 1.3W 1N4744A, BZV85C-15V
Стабилитрон 18V 0.5W BZX55C 18V, BZX79 C18V
Стабилитрон 18V 1.3W 1N4746A, BZV85C-18V
Стабилитрон 20V 0.5W BZX55C 20V, BZX79 C20V
Стабилитрон 20V 1.3W 1N4747A, BZV85C-20V
Стабилитрон 22V 0.5W BZX55C 22V, BZX79 C22V
Стабилитрон 22V 1.3W 1N4748A, BZV85C-22V
Стабилитрон 24V 0.5W BZX55C 24V, BZX79 C24V
Стабилитрон 24V 1.3W 1N4749A, BZV85C-24V
Стабилитрон 27V 0.5W BZX55C 27V, BZX79 C27V
Стабилитрон 27V 1.3W 1N4750A, BZV85C-27V
Стабилитрон 30V 0.5W BZX55C 30V, BZX79 C30V
Стабилитрон 30V 1.3W 1N4751A, BZV85C-30V
Стабилитрон 33V 0.5W BZX55C 33V, BZX79 C33V
Стабилитрон 33V 1.3W 1N4752A, BZV85C-33V
Стабилитрон 36V 0.5W BZX55C 36V, BZX79 C36V
Стабилитрон 36V 1.3W 1N4753A, BZV85C-36V
Стабилитрон 39V 1.3W 1N4754A, BZV85C-39V
Стабилитрон 43V 1.3W 1N4755A, BZV85C-43V
Стабилитрон 47V 0.5W BZX55C 47V, BZX79 C47V
Стабилитрон 47V 1.3W 1N4756A, BZV85C-47V
Стабилитрон 51V 1.3W 1N4757A, BZV85C-51V
Стабилитрон 56V 1.3W 1N4758A, BZV85C-56V
Стабилитрон 75V 1.3W 1N4761A, BZV85C-75V
Стабилитрон 82V 1.3W 1N4762A, BZV85C-82V
Стабилитрон 91V 1.3W 1N4763A, BZV85C-91V
Стабилитрон 100V 0.5W BZX55C 100V, BZX79 C100V
Стабилитрон R2K 150v do-201
Стабилитрон R2KN Vz=150-170 V
Стабилитрон R2KY Vz=130-155 V
Стабилитрон R2M Vz=135-180 V
Стабилитрон RM25 (MA2560) 56V
Читайте так же:  Правильное расположение бра над кроватью в спальне

Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами. Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронаФото – полупроводниковый диод

Для создания полупроводниковых диодов используются германий и селен, как и более 100 лет назад. Их структура позволяет использовать детали для улучшения электронных схем, преобразования переменного и постоянного тока в однонаправленный пульсирующий и для совершенствования разных устройств. На схеме он выглядит так:

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронаФото – обозначение диода

Существуют разные виды полупроводниковых диодов, их классификация зависит от материала, принципа работы и области использования: стабилитроны, импульсные, сплавные, точечные, варикапы, лазер и прочие типы. Довольно часто используются аналоги мостов – это плоскостной и поликристаллический выпрямители. Их сообщение также производится при помощи двух контактов.

Основные преимущества полупроводникового диода:

  1. Полная взаимозаменяемость;
  2. Отличные пропускные параметры;
  3. Доступность. Их можно купить в любом магазине электро-товаров или снять бесплатно со старых схем. Цена начинается от 50 рублей. В наших магазинах представлены как отечественные марки (КД102, КД103, и т. д.), так и зарубежные.

Выпрямление переменного тока.

Заменим источник питания постоянного тока, на источник переменного тока, близкого напряжения.
Лампочка будет гореть, но более тускло, с небольшим мерцанием.
Как известно, переменный ток частотой 50 гц. плавно меняет свое направление 50 раз в секунду.
Диод пропустит полуволны направленные в его прямом направлении, и обрежет направленные
в обратном.
На рисунке ниже, отрицательные полуволны для наглядности, изображены синим цветом,
а положительные — красным.


Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Таким образом на лампочке окажется выпрямленное напряжение, пульсирующее с
два раза, меньшей частотой.
Результируещее напряжение при этом, окажется несколько ниже номинального.

Для более качественного выпрямления переменного тока применяется так называемая,
мостовая схема, из четырех диодов в однофазной цепи.


Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

В трехфазной цепи переменного тока, положительная ветвь диодного мост выглядит вот — так:


Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Устройство

Вольтамперная характеристика и параметры стабилитрона

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

  1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
  2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
  3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
  4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
  5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
  6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Список источников

  • slarkenergy.ru
  • www.asutpp.ru
  • StudFiles.net
  • radioschema.ru
  • www.ngpedia.ru
  • elektrikaetoprosto.ru
Ссылка на основную публикацию