Как проверить напряжение стабилизации стабилитрона: Как работает стабилитрон и для чего он нужен?

Содержание

Как проверить стабилитрон мультиметром и сделать для него тестер своими руками

Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.

Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя.

Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение.

Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.

Проверка тестером

Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.

Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:

  • переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
  • к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
  • мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
  • поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.

Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение.

При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Частные случаи

Иногда, мультиметр при проверке исправного полупроводника в режиме измерения сопротивления при обратной полярности показывает значение сильно отличающееся от ожидаемого.

Вместо сотен килоом – сотни ом. Создается впечатление, что он пробит, и прозванивается в обе стороны.

Это возможно в случае использования в мультиметре внутреннего источника питания, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона.

Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление до тех пор, пока не достигнет напряжения стабилизации. Поэтому при измерениях необходимо это учитывать.

Иногда, при прозвонке мультиметр показывает большое сопротивление при прямом и обратном потенциале. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому для него полярность значения не имеет.

Для проверки исправности потребуется приложить напряжение чуть больше стабилизирующего, при этом менять полярность. Измеряя токи, проходящие через него и сравнивая вольтамперные характеристики прибора можно выяснить состояние устройства.

Проверка диода Зенера на печатной плате затруднена влиянием других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо выпаять один вывод, производить измерения вышеописанным способом.

Тестер для стабилитронов

Проверка стабилитронов мультиметром не дает 100% гарантии их исправности. Это связано с тем, что он не может проверить его основные параметры. Поэтому многие радиолюбители изготавливают тестер стабилитронов своими руками.

Схема самого простого варианта состоит из набора аккумуляторов, постоянного резистора номиналом 200 Ом, переменного сопротивления на 2 кОм и мультиметра.

Аккумуляторы соединяются последовательно для получения потенциала необходимого для измерения параметров стабилитронов. Напряжения стабилизации в основном лежат в пределах 1,8-16 В.

Поэтому собирается батарея на 18 В. Затем к ее выводам параллельно подсоединяем последовательную цепочку из переменного резистора на 2 кОм мощностью 5 Вт и постоянного на 200 Ом.

Второй будет играть роль ограничивающего сопротивления. Выводы переменного резистора присоединяются к трехконтактной клеммной колодке.

К первому контакту присоединяется вывод, подключенный к плюсу батареи, ко второму другой крайний вывод, а к третьему средний подвижный контакт резистора.

В других вариантах тестеров можно применять импульсные источники питания с регулируемым напряжением выходного каскада, но суть не меняется, измерителем остается мультиметр.

Определение характеристик

Для проверки исправности стабилитрона и соответствия паспортным данным необходимо проверить его работу на разных напряжениях. Сначала надо прозвонить в режиме измерения сопротивления.

Убедившись в отсутствии пробоя, на первом и третьем контакте колодки выставляется разность потенциалов 0,1 вольта. Это достигается регулировкой резистора.

Проверка происходит в режиме измерения постоянного напряжения. Анод проверяемого стабилитрона подсоединяется к третьему контакту колодки, а катод подключается к первому. Щупы тестера подсоединяются к ним же.

Регулировкой переменного резистора увеличиваем обратное напряжение на полупроводнике до тех пор, пока оно не перестанет изменяться. Если это произошло, значит, стабилитрон достиг напряжения стабилизации и работает нормально.

Иногда требуется определить его вольтамперную характеристику. Тогда к предыдущей схеме добавляется тестер, работающий в режиме амперметра, соединенный последовательно со стабилитроном.

При изменении вольтажа с определенным шагом, снимаются значения напряжения и тока, строится график, получается вольтамперная характеристика.

Тестер стабилитронов на большое напряжение

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Электроника в общих чертах чем-то похожа на детский конструктор — из различных элементов (радиодеталей), путём их соединения, создаются сложные схемы, выполняющие множество различных функций — буквально всё, что пожелает создатель. Современная электроника предлагает широкую элементную базу, радиодетали на сегодняшний день широко распространены не только для использования производителями электроники, но и для простых людей — радиолюбителей.

Детали могут быть как в планарных корпусах для поверхностного монтажа — они обеспечивают максимальную плотность монтажа и минимальные размеры конечного устройства, так и в выводных корпусах — более объёмные, но зато они просты в ручном монтаже и могут рассеивать большие мощности так, где это требуется. К наиболее часто используемым видам деталей можно отнести резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды — это тот самый минимальный набор, которого хватит для создания какой-нибудь незатейливой схемы, например, мультивибратора. Иногда бывает так, что схема собрана правильно — но не работает, все элементы внешне целы, такие случаи хоть и нечасто, но встречаются, когда исправные внешне детали оказываются нерабочими — особенно актуально тогда, когда используются б.у., но не исключена также возможность производственного брака. Для таких случаев практически для каждого элемента, будь то конденсатор, резистор, индуктивность и т.д. существует свой тестер, который позволяет подключившись отдельно к испытуемому компоненту не только проверить работоспособность, но и узнать его характеристики, у резистора — сопротивление, у конденсатора — ёмкость, у индуктивности соответственно индуктивность в Генри, и так далее.
Помимо перечисленных радиодеталей существует также множество других, хоть и несколько более редкоиспользуемых, но также необходимых для создания сложных схем. Среди них можно выделить стабилитрон — полупроводниковый прибор, служащий в схемах для стабилизации напряжения на заданном уровне. Дело в том, что стабилитроны выпускаются на разные напряжения — буквально от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Узнать, на какое именно напряжение рассчитан тот или мной стабилитрон можно, прочитав маркировку на его корпусе — она написана там, чаще всего прямым текстом, но зачастую на мелких стеклянных стабилитронах эта маркировка видна очень плохо, а-то и вовсе полностью нечитаема. Проверить стабилитрон мультиметром тоже никак нельзя — как минимум потому, что мультиметр работает от 9-ти вольтовой батарейки, и стабилитроны бывают рассчитаны на большее напряжение стабилизации, соответственно и источник напряжения для их проверки должен иметь более высокое напряжение на выходе. Вторая причина, по которой тестер стабилитронов может понадобится — узнать точное напряжение стабилизации.
Ведь стабилитроны даже из одной партии, рассчитанные на одно и то же напряжение могут иметь большой разброс, начиная от десятых вольта, заканчивая целыми вольтами. Тестер стабилитронов позволит узнать точное напряжение стабилитрона вплоть до десятых вольта.




В интернете можно найти большое разнообразие подобных тестеров, но данная же схема особенна тем, что имеет встроенный повышающий преобразователь на трансформаторе, который преобразует низкое питающее напряжение до уровня почти 100В. Такое решение обуславливает универсальность тестера — он позволит проверять даже высоковольтные диоды до 100В. Выше, чем на 100В стабилитроны также существуют, но используются крайне редко, а потому их проверка не так актуальна, однако схема позволяет регулировать выходное напряжение, и, если потребуется, выходное напряжение можно повысить даже до 250В. При этом особой опасности для человека напряжение с выхода этой схемы представлять не будет, ведь ток, который она может выдать на выходе, весьма мал и не может превысить опасный для тела человека порог.
При этом касаться выхода руками, замыкать его на себя специально не стоит — это будет как минимум неприятно.

Ключевое звено схемы — импульсный трансформатор, который повышает напряжение до нужного уровня. Использовать здесь можно готовый трансформатор из маломощного импульсного источника питания, например, телефонной зарядки. Обратите внимание, что использовать нужно именно импульсный трансформатор, сердечник которого сделан из феррита — обычный сетевой трансформатор и железным сердечником не подойдёт. Если изначально такой трансформатор использовался в телефонном зарядном в качестве понижающего, обеспечивая на выходе 5В, то здесь будет работать совсем наоборот, повышая напряжения. Первичных обмотки должно быть две — с сопротивлением около 0,5 Ом и 2 Ома, определить их достаточно просто с помощью мультиметра, прозвонив все выводы выпаянного трансформатора, сопротивления не обязательно должно быть именно такими, возможен разброс в широких пределах. Третья обмотка трансформатора должна иметь самое высокое сопротивление, около 6 Ом — с неё будет сниматься повышенное напряжение.
Трансформатор можно намотать и самому практически на любом небольшом ферритовом сердечнике, например на колечке.

На транзисторе собран автогенератор, который обеспечивает высокочастотные импульсы для работы трансформатора, применить можно практически любой мощный NPN транзистор, например, КТ817 либо КТ805. Питающее напряжение поступает на среднюю точку двух первичных обмоток, одна из которых, на самом деле, является первичной, а вторая — обмоткой связи, её задачей является обеспечение обратной связи для работы генератора на транзисторе. В последовательно с обмоткой связи включен переменный резистор, который позволяет регулировать напряжение на выходе, мощность, соответственно и потребляемый схемой на входе ток. Если тестирование высоковольтных стабилитронов не предполагается, то на выходе можно установить напряжение 20-30В, в большинстве случаев этого будет достаточно, а при необходимости всегда можно увеличить, покрутив резистор. Напряжение питания схемы составляет 4-5В, потребляемый ток не более 0,5А, поэтому для питания схемы идеально подойдёт то же зарядное от телефона, либо любой другой источник, имеющий USB-выход, например, Power Bank.
Также схему можно питать напрямую от одного литий-ионного аккумулятора либо от трёх пальчиковых батареек, включенных последовательно — они обеспечат автономную работу прибора без лишних проводов питания, что весьма удобно.



В правой части схемы можно увидеть выпрямительный диод, служащий для выпрямления напряжения с трансформатора, а также фильтрующий конденсатор на 0,1 мкФ — обратите внимание, что он должен быть рассчитан на напряжение не меньше 100В, ёмкость может варьироваться от 100 нФ до 1 мкФ. Резистор R4 включен последовательно с испытуемым стабилитроном и служит для задания тока через стабилитрон. Также на схеме можно увидеть вольтметр, который подключается по трём проводам — один провод является общим минусом (чёрный), второй — напряжение питания вольтметра (красный), оно подключается параллельно с питанием всей схемы, а третий провод (белый) служит для подачи напряжения для измерения. Таким образом, при включении схемы, если всё собрано правильно, вольтметр будет показывать напряжение, вырабатываемое повышающим преобразователем, а при подключении стабилитрона — напряжение его стабилизации сразу в вольтах. Использовать отдельный вольтметр как на схеме не обязательно, можно просто вручную подключать параллельно стабилитрону мультиметр, но со встроенным вольтметром гораздо удобнее.



Плата для прибора имеет небольшие размеры, встроить её можно даже в миниатюрный корпус. Рисунок платы для открытия в программе Sprint Layout приложен в архиве в конце статьи. Автор использует для создания просторный пластиковый корпус, внутри которого уже располагаются плоский аккумулятор с платой заряда. Кнопка сбоку служит для включения-выключения прибора.

Таким образом, получился весьма полезный прибор, который всегда выручит, если необходимо проверить работоспособность и измерить напряжение стабилизации любого стабилитрона. Удачной сборки!


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Самоделка, проверяющая стабилитроны, диоды и светодиоды


Здравствуйте дорогие друзья Самоделкины и гости сайта!

Многим из вас доводилось проверять стабилитроны. Не все их можно проверить при помощи мультиметра и определить напряжение стабилизации стабилитрона, если на нем стерта надпись. Я предлагаю вашему вниманию простую схему, которая поможет индентифицировать и проверить стабилитроны. Вот схема приставки

Я взял ее из интернета. Предлагаемая схема служит для простого определения номинала напряжения стабилизации стабилитрона с помощью вольтметра, а также для определения его исправности.


Сейчас промышленностью выпускается большое количество различных электронных компонентов и часто при сборке радиоэлектронного изделия возникает много затруднений по определению номинала компонента. Особенно в этом плане отличилась отечественная промышленность – в частности стабилитроны в стеклянном корпусе имеют, порой ,очень похожую маркировку, отличить которую не представляется возможным. Например, это стабилитроны КС 211 и КС 175 – иногда встречаются варианты маркировки, в которых оба выглядят как маленький выводной стеклянный диод с черной полосой. Так или иначе, запоминать цветовую маркировку стабилитронов не самая лучшая идея, учитывая насколько просто их можно проверить.

Для сборки этого устройства нам понадобятся следующие детали и инструменты


1 – небольшая монтажная плата, размером 5 на 2,5 см; микропереключатель МТ – 3; алюминиевый уголок, размером 2 на 2 см и длинной 3 см; Резистор МЛТ – 0, 25 вт 1 ком и 2,2 ком; два разъема «Мама» из военного штекера для подключения мультиметра; и два таких же разъема, только поменьше – для подключения стабилитронов; кембрик; монтажные провода.

2 – паяльник; припой; пинцет; кусачки; пассатижи; дрель и сверла.

Собираем следующим образом


Шаг 1

На уголке закрепляю тумблер, и устанавливаю его на плату.

Шаг 2

Спаиваю всю схему. Проверяю правильность сборки. Обычно диапазон рабочего тока маломощных стабилитронов лежит в пределах 1 -10 МА , поэтому сопротивление резистора R1 выбрано 2,2 ком. Это оптимально для проверки маломощных стабилитронов. Для проверки мощных стабилитронов сопротивление придется уменьшить, для этого и стоит переключатель В1.

Шаг 3. Проверяем работу собранного устройства

Для этого к разъему Х1 и Х2 подключаем мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. К разъему Х3 и Х4 подключаем проверяемый стабилитрон, как показано на схеме. Подаем питание 20 в на схему, если стабилитрон подсоединен правильно, то вольтметр покажет его напряжение стабилизации, а если неправильно – какое-то очень малое напряжение около нуля

Если при одном подключении мультиметр показывает минимум напряжения, а при другом – максимальное, равное напряжению источника питания, значит проверяемый радиоэлемент либо простой диод, либо стабилитрон с напряжением стабилизации выше напряжения источника питания.

Если вы уверены, что это стабилитрон – нужно увеличить напряжение источника до предполагаемой величины и проверить еще раз.


Если вольтметр показывает минимальное напряжение или же напряжение питания при любом подключении – значит этот стабилитрон или диод неисправен.

Если напряжение стабилизации показывается при любом подключении – значит это двухсторонний стабилитрон . Этим способом можно проверять исправность диодов и светодиодов, только полярность будет противоположная. Способ хорош тем, что позволяет узнать падение напряжения, что очень важно. Проверяя светодиоды необходимо уменьшить напряжение источника питания до 9В.

Все способы проверки стабилитрона, диода и светодиода показаны на фото




При простоте схемы достигается быстрая проверка указанных радиодеталей.

Вот и все, желаю всем вам успехов в создании своих самоделок.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Точность напряжения и тока Reference

Это было неизбежно. Проверка точности напряжения — это хорошо, но этого недостаточно. Я думал о том, как обеспечить набор эталонных токов, достаточно точных, чтобы поддерживать работоспособность 34461A в течение нескольких лет. Это сложно, но выполнимо. Технические характеристики 34461A для постоянного тока:

Я попытался разработать для четырех эталонных токов, но отказался от тока 100 мА — слишком большая рассеиваемая мощность (1 Вт) с выбранным мной подходом.Таким образом, эталонный ток будет обеспечивать только три тока: 10 мА, 1 мА и 100 мкА. В большинстве моих работ точность токов, превышающих 10 мА, обычно не критична. Схема ниже — это то, что я придумал после нескольких исправлений.

Ток просто V / R. Вам нужен хороший V и несколько хороших R. Это сильно отличается, что делает точный источник опорного напряжения, где соотношение резисторов имеют важное значение. В этом случае абсолютное значение опорного напряжения и сопротивление определение точности тока.Я выбрал LT1021C-10 для опорного напряжения. Он имеет начальную точность 10 В ± 5 мВ. Я добавил подстройку, чтобы улучшить ее, надеясь получить подстроечную точность 0,1 мВ.

Мне пришла в голову мысль о том, чтобы цифровой мультиметр просто измерял ток через резистор напрямую, но напряжение нагрузки слишком велико и вносит неопределенную ошибку в измерения. В схеме выше цифровой мультиметр будет подключаться между выводом COM и измеряемым источником тока — нет необходимости в больших колебаниях напряжения.Это делает конструкцию намного проще, чем источник тока общего назначения. Обратите внимание, что когда источник тока не измеряется, его ток течет в диод, чтобы ограничить размах напряжения до уровня менее 1 В ниже шины питания, поддерживая нормальную работу операционного усилителя и полевого транзистора. Когда цифровой мультиметр измеряет источник тока, напряжение на диоде будет составлять всего несколько мВ, и диод будет оказывать незначительное влияние на измерение.

Резисторы R1-R3 дорогие, начальный допуск 0,01%, температура 10 ppm / ° C, сквозные типы (~ 7 долларов США / каждый от Digikey).Если операционный усилитель имеет низкое смещение и дрейф, тогда ток на стоке полевых транзисторов, M1-M3, должен быть очень близок к V / R. Я выбрал усилители с прерывистой стабилизацией MCP6V51 по следующим причинам: низкий Vos (15 мкВ макс. ), Низкий дрейф Vos (36 нВ ° C), очень низкий входной ток смещения (80 пА), работа с однополярным питанием до 45 В, с умеренным GBW, низким током питания ( 470 мкА) в небольшом корпусе SOT23-5.

При подстройке задания до 0,001% и резисторах, заданных до 0,01%, я ожидаю, что источники тока будут порядка 0.01%, если я не испорчу разводку платы. Это предполагает, что нет значительной утечки от затвор-исток или затвор-сток от полевого транзистора AO3400 (я проверил — в листе данных указано <100 нА @ 12 В VGS), поэтому я надеюсь, что это меньше, чем 1 нА тока утечки затвора при комнатной температуре и более низком напряжении затвор-исток.

Есть много вещей, чтобы беспокоиться о с разводкой — это опорное напряжение скомпрометированы токами нагрузки через следы ?, или сопротивление следа достаточно низко, чтобы не ухудшить переносимость дорогих резисторов? Или есть паразитные токи утечки из ближайших следов?

Я добавил защитные кольца вокруг чувствительных узлов — точек пробников, используемых для измерения токов, и высоковольтных выводов резисторов R1-R3. В другом месте я убедился, что сопротивление следа печатной платы было незначительным там, где оно имело значение (выводы GND R1-R3). Вывод GND LT1021 подключается к дорожке GND R1-R3 с небольшим током, протекающим по дорожке, поэтому ошибку напряжения следует минимизировать. Кроме того, операционный усилитель и исток полевого транзистора подключены по Кельвину к верхнему выводу резистора.

Если паразиты на печатной плате устранены (или, по крайней мере, минимизированы), то все, что останется, — это ошибки от источников напряжения (Vref и операционных усилителей).Входной ток смещения операционного усилителя 80 пА и номинал резистора. Я ожидаю, что Vref будет уменьшен до примерно ± 0,1 мВ (± 0,001%) ….

Прочитайте больше »

диодов — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 57

Реальные характеристики диода

В идеале , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед. К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды действительно потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Соотношение тока и напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет, какой ток проходит через компонент, учитывая, какое напряжение на нем измеряется.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, не является линейной по отношению к . Выглядит это примерно так:

Отношение тока к напряжению диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:

  1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него. Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V F ), чтобы ток был значительным.
  2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, когда напряжение меньше, чем V F , но больше, чем -V BR . В этом режиме протекание тока (в основном) заблокировано, а диод выключен. Очень небольшой ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
  3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

прямое напряжение

Для того, чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением F ).Его также можно назвать либо , , либо , .

Как мы знаем из кривой i-v , сквозной ток и напряжение на диоде взаимосвязаны. Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать только очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.

Мультиметр с диодной настройкой можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.

V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Тип диода также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь намного большее V F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально, чтобы иметь намного более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддается и позволяет току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства обычных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.

Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.

Таблицы данных диодов

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода. Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

Эта таблица указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или того хуже: расплавится, задымится, …).

Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, например, малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут подходить только для тока около 200 мА.


Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка из всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.


← Предыдущая страница
Идеальные диоды Стабилитрон

: основы, принцип работы, характеристики

Что такое стабилитрон?

Характеристики диода с обычным переходом показывают, что он предназначен в первую очередь для работы в прямом направлении.Прямое смещение вызовет большое значение I F с довольно небольшим значением V F . Обратное смещение обычно не вызывает проводимость тока, пока не будут достигнуты более высокие значения обратного напряжения.

Однако, если V R достаточно велико, произойдет пробой и вызовет обратный ток. При этом обычно повреждаются переходные диоды.

Специальные диоды, такие как стабилитроны, предназначены для работы в обратном направлении без повреждений.

  • В прямом направлении смещения стабилитрон ведет себя как обычный кремниевый диод.
  • В обратном направлении смещения обратный ток практически отсутствует, пока не будет достигнуто напряжение пробоя. Когда это происходит, происходит резкое увеличение обратного тока.
  • Различная величина обратного тока может проходить через диод, не повреждая его. Напряжение пробоя или напряжение стабилитрона (V Z ) на диоде остается относительно постоянным.
  • Максимальный обратный ток ограничен номинальной мощностью диода.



Производители оценивают стабилитроны в соответствии с их значением Vz и максимальной рассеиваемой мощностью (PD) при 25 ° C. Это указывает на максимальный обратный ток (I R ), который диод может безопасно проводить.

  • Например, стабилитрон 1 Вт, 15 В может проводить I R 0,066 А (P = VI).
  • Стабилитроны доступны в широком диапазоне напряжений пробоя (V Z = 1.От 4 В до 200 В).
  • Каждое значение V Z обычно указывается при минимальном токе стабилитрона (I Z ).
  • В обратном направлении, как только это значение достигнуто, V Z остается постоянным в широком диапазоне I Z .
  • Значения рассеиваемой мощности используются для обозначения безопасного рабочего диапазона. Типичные значения рассеиваемой мощности составляют от 150 мВт до 50 Вт.
  • При покупке стабилитрона мы должны спросить, как стабилитрон 1Вт на 8.2V Z с точностью 10%.

Символ стабилитрона:
Мы можем идентифицировать выводы стабилитрона, наблюдая за черным кольцом на выводе катода (см. Первый рисунок в этом сообщении). Если это SMD-компонент, то для катодного вывода будет доступна полоса.

Определив код стабилитрона, нанесенный на устройство, мы можем узнать его значение.

Работа стабилитрона:

  • Стабилитроны обычно используются только в обратном направлении смещения.
  • Это означает, что анод должен быть подключен к отрицательной стороне источника напряжения, а катод должен быть подключен к положительной стороне.
  • Основное различие между стабилитронами и обычными кремниевыми диодами заключается в том, как они используются в схемах.
  • Он в основном используется для регулирования напряжения цепи, так как имеет постоянное значение V Z .
  • Большое изменение I R вызовет лишь небольшое изменение V Z . Это означает, что стабилитрон можно использовать в качестве пути переменного тока.Постоянная V Z , возникающая на диоде, затем может быть приложена к нагрузке.
  • Таким образом, напряжение нагрузки остается постоянным за счет изменения тока, протекающего через стабилитрон.

Читать дальше:
Как стабилитрон работает как регулятор напряжения?
Что такое силовая электроника?
Система силовой электроники: Введение, преимущества, недостатки

Спасибо, что прочитали о стабилитроне… Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже…

Что такое стабилитрон

Привет, друзья, надеюсь, у вас все отлично.В сегодняшнем руководстве мы обсудим , что такое стабилитрон. Обычный диод проводит и пропускает ток в прямом (состояние, когда анод соединен с положительной клеммой, а катод — с отрицательной клеммой питания) смещенном состоянии. В состоянии обратного смещения ток не проходит через этот диод, только небольшой ток проходит в этом состоянии, которое называется током утечки. Чтобы улучшить этот факт обычного диода, в инженерный мир был введен диод специального назначения.Его изобрел американский инженер Кларенс Мелвин Зинер, поэтому он получил название стабилитрон. Он работает как в прямом, так и в обратном направлениях. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его работу, особенности, рейтинги, конструкцию и приложения. Итак, давайте начнем с , что такое стабилитрон.

Что такое стабилитрон

  • Стабилитрон — это специальный диод, который позволяет току течь не только от положительной клеммы (анода) к отрицательной клемме (катод), но и в обратном направлении.
  • Легирование стабилитрона больше, чем у обычного диода, поэтому его обедненная часть имеет меньшую площадь.
  • Обычный диод не работает в состоянии обратного смещения, но стабилитроны специально изготовлены для работы с обратным смещением.
  • Стабилитрон в основном используется в типах электронных устройств, таких как компьютеры, ноутбуки и т. Д., Он является основным компонентом электронных схем.
  • Используется в схемах стабилизатора мощности для поддержания уровня напряжения для конкретного устройства.
  • Стабилитрон также обеспечивает защиту любой схемы от перенапряжения, особенно от электростатического разряда. При электростатическом разряде ток внезапно течет между двумя заряженными точками из-за короткого замыкания или пробоя изоляции.

Пробой в стабилитроне

  • В стабилитроне есть 2 основные зоны пробоя.
    • Лавинный пробой
    • Пробой стабилитрона
  • Давайте обсудим их по очереди с подробностями.
Лавинный пробой
  • Пробой этого типа возникает не только в стабилитроне, но и в общем диоде из-за более высокого напряжения в условиях обратного смещения.
  • Когда диод находится в состоянии обратного смещения, неосновные носители заряда получают большую энергию от источника и быстро перемещаются.
  • Высокоскоростные носители заряда сталкиваются с другими частицами и удаляют больше электронов из атома. Они движутся с большей скоростью, они также удаляют больше электронов из других атомов.
  • Из-за большего количества электронов обратный ток будет течь от катода к аноду, в некоторых условиях диод может быть поврежден.
  • Но стабилитрон может не сгореть, потому что он рассчитан на работу в таких условиях.
  • Напряжение лавинного пробоя стабилитрона составляет шесть вольт.
  • Данная диаграмма поясняет напряжение лавинного пробоя.

Пробой стабилитрона

  • Пробой этого типа возникает в диоде с высоким содержанием легирующих примесей, таком как стабилитрон, поскольку этот диод имеет меньшую площадь обеднения из-за более высокого уровня легирования.
  • Когда напряжение, подаваемое на диод, увеличивается, в тонкой обедненной зоне устанавливается высокоэффективное электрическое поле.
  • Когда напряжение обратной полярности почти равно напряжению стабилитрона, электрическое поле в обедненной части настолько велико, что вытягивает электроны из их оболочек.
  • Электрон на внешней оболочке, получающий достаточно энергии от поля, вырвется из-за воздействия материнского атома.
  • Электрон внешней оболочки, вырвавшийся из-за воздействия своего материнского атома, будет двигаться свободно.
  • Из-за свободного дрейфа этих выборов в диоде будет течь обратный ток.
  • Меньшее приращение напряжения приведет к очень быстрому протеканию тока на участке пробоя стабилитрона.

Сравнение пробоя стабилитрона и лавинного пробоя

  • Пробой стабилитрона происходит при меньшем значении восстановленного напряжения смещения, в то время как лавина при более высоком обратном напряжении смещения.
  • Пробой стабилитрона происходит только в стабилитронах, так как они имеют меньшую площадь обедненной части.
  • Зона пробоя — это такая область, на которой обычно работает стабилитрон.

Эффект Зенера

  • Эффект Зенера — это категория электрического отказа (пробоя), которая возникает при обратном смещении PN-перехода. Сильное статическое поле позволяет электронам перемещаться из зоны валанса в зону проводимости полупроводника.
  • Название свое связано с использованием этого фактора в работе стабилитрона.

ВАХ. Характеристики стабилитрона

Преимущество стабилитрона

  • Стабилитрон имеет некоторые преимущества перед обычными диодами, которые делают его эффективным для работы в условиях высокого напряжения.
    • Его потребляемая мощность выше, чем у обычного диода.
    • Его КПД очень высок.
    • Доступен в меньшем размере.
    • Это менее дорогой диод.

Применения стабилитрона

  • Вот некоторые применения стабилитрона.
    • Он широко используется в качестве устройства опорного напряжения.
    • Применяется в регуляторах напряжения.
    • Используется для коммутации.
    • Стабилитрон — важная часть схем зажима и ограничения.
    • Используется во многих схемах безопасности.
    • Он также используется в электронных устройствах, таких как мобильные ноутбуки, компьютеры и т. Д.
Итак, это подробная статья о стабилитронах, у меня есть все, что связано с стабилитронами. Если у вас есть вопросы по этому поводу, задавайте их в комментариях. Спасибо, что прочитали, до следующего урока. Стабилитрон

— определение, характеристика, символ

Стабилитрон — также называемый стабилизатором или стабилизатором .Он является членом семейства полупроводниковых диодов . Он часто применяется в системах ограничителей (например, в системах частотной модуляции (FM), системах выбора импульсов), стабилизаторах напряжения и в качестве компонента, который обеспечивает защиту цепей от скачков напряжения.

Рис. 1. Обозначение стабилитрона

Его ключевым параметром является напряжение пробоя «p-n перехода». Когда диод смещен в прямом направлении, он работает как обычный полупроводниковый диод. Это означает, что он начинает проводить ток после того, как напряжение пересекает пороговое напряжение этого диода (для кремниевого диода прибл.0,7 В).


Стабилитрон — Задачи для студентов

Если вы студент или просто хотите научиться решать задачи с стабилитроном, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы можете найти широкий спектр электронных задач.


Что отличает стабилитрон от обычного полупроводникового диода, так это то, что стабилитрон имеет обратное смещение, можно заметить, что стабилитрон может проводить электричество после превышения указанного напряжения на переходе, так называемого напряжения пробоя стабилитрона . без повреждения компонента.После превышения этого напряжения значение тока быстро увеличивается. Для малых напряжений (до 5В) Эффект Зенера играет решающую роль. В диапазоне 5-7В эффект Зенера и лавинный пробой с основным. И, наконец, при превышении 7В — происходит только лавинный пробой. Стоит отметить, что пробой Зенера происходит в сильно легированных переходах , тогда как лавинный пробой в слаболегированных. Можно предположить, что пробой напряжения стабилитрона не имеет отношения к току, протекающему через диод (только в случае больших изменений тока пробоя могут быть замечены очень незначительные изменения — низкое динамическое сопротивление )

Стабилитрон — ВАХ

Рис.2. Вольт-амперная характеристика стабилитрона (в данном случае использовался диод 1N718 с напряжением стабилитрона | Vz | = 15В)

Стабилитрон , как и другие диоды, имеет свои уникальные характеристики. В то же время он наследует некоторые из них.

Стабилитрон — Статические и динамические параметры

Список основных статических и динамических параметров этого компонента вы можете увидеть ниже:

Статические параметры:

  • В F — прямое напряжение при фиксированном прямом токе I F ,
  • I R — обратный ток при заданном V R обратное напряжение (чаще всего значение V R составляет 1В)

Следует отметить, что эти параметры могут не иметь значения, когда диод работает в «зоне пробоя » .

  • V Z — напряжение стабилитрона, соответствующее договорному значению стабильности тока (информация доступна в технических паспортах отдельных диодов)
  • TKV Z — коэффициент температуры стабильности напряжения (пропорция относительного изменения напряжения стабильности к абсолютному изменению температуры окружающей среды при определенном токе стабилизации).

Стабилитрон динамический параметр — это динамическое сопротивление , выражаемое формулой:

Стабилитрон

характеризуется следующими ограничивающими параметрами :

  • I FMAX — максимальная, постоянная проводимость,
  • I FMMAX — пиковый допустимый ток диода в прямом смещенном состоянии (состояние проводимости).Обычно приводится для диодов малой и средней мощности,
  • I ZMAX — максимальное, допустимое значение стабилизации тока, в большинстве случаев определяется как частное от P до скорости рассеяния и стабилизации напряжения Pad V Z ,
  • P MAX — максимальная потеря мощности.
Рис. 3. Схема системы стабилизатора на основе стабилитрона

Как использовать TVS-диоды для подавления переходных напряжений

Диоды — это наиболее фундаментальные полупроводниковые устройства, которые обычно используются во многих электронных устройствах, таких как выпрямители, преобразователи, инверторы, схемы защиты, регуляторы и т. Д.. Три наиболее известных типа диодов — это выпрямительный диод (общий диод), стабилитрон и диод Шоттки , мы уже узнали основы диодов и их работы. Но есть еще один тип специальных диодов, известный как TVS Diode , который играет жизненно важную роль в борьбе с переходными выбросами в схемах проектирования силовой электроники. В этой статье мы подробно рассмотрим Ограничители переходных напряжений и зачем нужна ваша схема.

Что подразумевается под переходными процессами?

Переходные процессы — это кратковременных всплесков напряжения или тока , которые могут повредить цепь разными способами. Некоторые переходные процессы происходят только один раз, а некоторые могут повторяться. Эти переходные процессы варьируются от нескольких милливольт до тысяч вольт и могут длиться от наносекунд до сотен миллисекунд.

Что вызывает переходные процессы в цепи?

Переходные процессы могут быть вызваны внутренними или внешними соединениями в цепи. Например, переходные процессы могут возникать внутри из-за переключения индуктивной нагрузки или неисправных контактов в переключателях и разъемах.Внешне он может генерироваться из-за ударов молнии или индуктивного переключения.

Ограничители переходного напряжения (TVS)

Ограничители переходного напряжения или TVS — это устройства защиты , которые используются для защиты ваших цепей от этого внезапного скачка напряжения или тока. Первичный способ защиты схемы от перенапряжения — разместить эти устройства TVS параллельно схеме .

Типы ограничителей переходных напряжений

Существует множество типов TVS-устройств , которые могут использоваться для подавления переходных напряжений, а именно металлический оксидный варистор, TVS-диод , стабилитрон или байпасный конденсатор.

В зависимости от режима работы ограничители переходных напряжений можно разделить на два класса: фиксирующие и ломовые. Зажимные устройства ограничивают напряжение до фиксированного уровня. При этом они поглощают избыточную энергию события перенапряжения. TVS-диоды являются примером зажимных устройств.

С другой стороны, ломовые устройства после срабатывания по существу замыкают защищенную линию, перенаправляя избыточную энергию от защищенной цепи.Как вы можете видеть на приведенном ниже графике, когда обнаруживается триггерное напряжение (всплеск) , устройство лома замыкает цепи, таким образом, линейное напряжение снижается, а затем через некоторое время, когда устройство лома отключает цепь, линейное напряжение снова повышается до стабильного состояние для нормальной работы схемы.

Диод-ограничитель переходных процессов — TVS-диод

Диод-ограничитель переходного напряжения

— это полупроводниковый диод с PN-переходом, который специально разработан для нейтрализации внезапных или мгновенных эффектов перенапряжения на чувствительные полупроводники и цепи.Диод-ограничитель переходного напряжения — это фиксирующее устройство, поэтому всякий раз, когда индуцированное напряжение превышает напряжение лавинного пробоя , он поглощает избыточную энергию события перенапряжения, а затем автоматически сбрасывается после состояния перенапряжения . Хотя это правда, что стандартные диоды и стабилитроны также могут использоваться для защиты от перенапряжения / переходных процессов, но они не так надежны, как диоды-ограничители переходного напряжения, поскольку стандартные диоды и стабилитроны предназначены для выпрямления и регулирования напряжения.

Типы TVS-диодов:

Диоды-ограничители переходного напряжения можно разделить на два типа. Один — однонаправленный, а другой — двунаправленный.

Однонаправленный диод-подавитель переходного напряжения работает как выпрямитель в цепи в прямом направлении , как и любой другой лавинный диод , и этот однонаправленный диод выдерживает очень большие пиковые токи. Символ однонаправленного TVS-диода показан на рисунке ниже, и он очень похож на стабилитрон.

Однонаправленный TVS-диод Symbol

С другой стороны, двунаправленный диод подавления переходных напряжений может быть представлен двумя противоположными лавинными диодами , соединенными последовательно друг с другом. Эти диоды подключаются параллельно защищаемому устройству или цепи. В отличие от символа, эти диоды изготавливаются как единый компонент. Символ двунаправленного TVS-диода показан на рисунке ниже.

Двунаправленный диод TVS Symbol

Как использовать TVS-диоды

TVS-диоды — это , подключенные параллельно с устройством или схемой, которые необходимо защитить. Устройство TVS специально разработано для пробоя при определенном уровне напряжения и проводит большой ток без повреждений.

Схема применения TVS-диода

В условиях нормального напряжения TVS-диод выглядит как разрыв цепи , но присутствует небольшой ток утечки. Когда нормальное напряжение превышает определенный уровень, на диодном переходе TVS происходит лавина, в результате чего перенапряжение отводится от защищаемой цепи и шунтируется через диод TVS. Устройство автоматически сбрасывается при исчезновении перенапряжения.

Характеристики V-I

Характеристики V-I

как для однонаправленного, так и для двунаправленного TVS-диода показаны на графике ниже. Этот график характеристик отображает зависимости напряжения и тока. Двунаправленный диод имеет одинаковую характеристическую кривую в положительном и отрицательном направлении, поэтому не имеет значения, каким образом они подключены к цепи. Однонаправленный диод имеет более высокое напряжение включения в положительном направлении по сравнению с отрицательным.

V-I Характеристики однонаправленного и двунаправленного TVS-диода

Параметры диода TVS:

На рынке существует множество типов TVS-диодов, предназначенных для конкретного применения. Когда вы выбираете TVS Diode , вы можете поискать следующие термины в таблице данных, которые подходят вашему проекту.

Обратное напряжение отключения (В R ): Обратное напряжение отключения — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к устройству защиты без фактической активации устройства.Устройство V R должно быть равно пиковому рабочему напряжению защищаемой цепи или превышать его. Это необходимо для того, чтобы устройство защиты не ограничивало нормальное рабочее напряжение цепи или напряжение сигнала.

Напряжение пробоя (В BR ): Напряжение пробоя — это напряжение, при котором диод начинает защищать и проводить ток. Как правило, V BR рассчитан на 1 мА.

Напряжение фиксации (В C ): Напряжение фиксации — это самое высокое напряжение, которому будет подвергаться защищаемая цепь во время события тестовой формы сигнала.В большинстве таблиц данных напряжение фиксации указано для сигнала 1 А или 2 А с временем нарастания 8 мкс.

Пиковый импульсный ток (I PP ): Пиковый импульсный ток — это максимальный ток, который может выдержать устройство защиты.

Приложения

Диод

TVS обычно используется для переключения / фиксации в цепях и системах с низким энергопотреблением, а также для защиты от электростатических разрядов в цепях. Диоды-ограничители переходного напряжения можно найти в линиях передачи данных и сигналов, микропроцессорах и МОП-памяти, линиях электропередач переменного / постоянного тока и телекоммуникационном оборудовании.Ниже приведены некоторые примеры схем:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *