Устройство, принцип действия, характеристики и параметры стабилитронов
Газоразрядный (ионный) прибор - электровакуумный прибор, электрические характеристики которого определяются в основном ионизацией намеренно введенного газа или пара.
Возникновение в результате ионизации носителей зарядов - свободных электронов и положительных ионов - приводит к увеличению проводимости прибора, а, следовательно, и к уменьшению падания напряжения на нем. Основными переносчиками тока являются электроны, так как подвижность ионов во много раз меньше.
По конструкции газоразрядные приборы выполняются в виде стеклянной колбы с цоколем, внутри которой помещаются анод и катод. Могут также присутствовать одна или несколько сеток между ними. Из колбы выкачивается воздух, и она заполняется либо инертным газом, (например, неоном, гелием), либо парами (например, ртути, серебра). Давление газа в колбе может составлять 10 - 10 Па, то есть обычно значительно ниже атмосферного.
Газоразрядные приборы применяются для выпрямления переменного тока (тиратроны, газотроны, игнитроны, ртутные вентили), стабилизации постоянного напряжения (стабилитроны), в качестве электронных переключателей (тиратроны, ионные разрядники) и индикаторов (тиратроны, газоразрядные индикаторные панели).
Общей специфической особенностью газоразрядных приборов является их относительно высокая инертность, которая определяется большими постоянными времени процессов ионизации и деионизации газа в рабочем пространстве приборов. Поэтому газоразрядные приборы, как правило, используются в сравнительно низкочастотных устройствах с рабочей частотой до нескольких сотен килогерц.
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ СТАБИЛИТРОН
Различают стабилитроны тлеющего разряда и стабилитроны коронного разряда.
Стабилитрон тлеющего разряда является наиболее широко используемым среди электровакуумных стабилитронов. Принцип действия основан на использовании свойств нормального тлеющего разряда.
Электроды стабилитрона имеют форму коаксиальных цилиндров, причем диаметр катода 1 больше диаметра анода 2. К катоду с внутренней стороны приваривается никелевый проводник в форме выступа 3, облегчающий зажигание в приборе.
Схема включения и вольт - амперная характеристика стабилитрона имеет вид (рис.), для участка тлеющего разряда. Параметры типовых стабилитронов могут составлять: напряжение стабилизации - сотни вольт; ток стабилизации - единицы и десятки миллиампер, дифференциальное сопротивление - десятки и сотни Ом. Напряжение стабилизации изменяется в пределах рабочего диапазона токов на 2 - 6 %.
Стабилитрон коронного разряда рассчитан на высокие напряжения (единицы и десятки киловольт) и малые токи (сотни и тысячи микроампер). Коронный разряд возникает в двухэлектродном приборе с холодным катодом при повышенном давлении газа (10 - 10 Па) и сильной неоднородности электрического поля около одного из электродов. Ионы движутся из короны к аноду. При значительном увеличении тока коронный разряд переходит в тлеющий, при этом напряжение на приборе резко падает. Изменение напряжения стабилизации не превышает 4 - 5 %.
ТИПЫ СТАБИЛИТРОНОВ
Стабилитроны тлеющего разряда:
1) Приборы для непосредственной стабилизации;
Imin = 3 - 5 mA, Imax = 30 - 40 mA.
Напряжение стабилизации (70 - 150 В) изменяется в пределах рабочего диапазона токов на 2 - 6 %.
2) Опорные стабилитроны для высококачественных электронных стабилизаторов.
I < 5 mA; Uст изменяется в пределах (80 - 90 В).
Опорные стабилитроны относятся к приборам повышенной стабильности. Их качества характеризуются четырьмя дополнительными параметрами:
— нестабильность U (20,1 В за 20 ч.);
— температурный коэффициент напряжения 6 мВ / С в диапазоне - 60 - 100 С;
— выбег напряжения после включения;
максимальный скачок напряжения в пределах рабочего участка, обусловленный неоднородностью поверхности катода.