2. Стабилитроны (диоды Зенера)

2.1. Характеристики стабилитрона

2.1.1. Общие сведения

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в отпертом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона - в относительно низком напряжении пробоя в запертом состоянии. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает скачком (эффект Зенера). В то время как в выпрямительных диодах такой обратный ток при любых обстоятельствах должен быть предотвращен во избежание выхода диода из строя, стабилитроны нормально работают при обратном токе.

Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

R_бал ⁼ (U_раб - U_z)/(I_z + ihafp),

где U_раб - приложенное рабочее напряжение,

U_z - напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

I_z - допустимый ток стабилизации,

I_Н - ток в резисторе нагрузки R_H, включенном параллельно стабилитрону. Свойства стабилитронов делают их пригодными для стабилизации и ограничения напряжений.

2.1.1. Экспериментальная часть Задание

С помощью осциллографа постройте характеристику и определите напряжение U_ct стабилитрона.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.1.1) и подайте на вход синусоидальное напряжение 24 В частотой 50 Гц. На схеме АСНО-АСН8 и АСН1-АСН9 - дифференциальные аналоговые входы коннектора персонального компьютера с платой сбора данных, используемого в режиме виртуального "XY- запоминающего осциллографа".

Рис. 2.1.1

Перенесите изображение с экрана осциллографа на график (рис.2.1.2).

Рис.2.1.2

Вопрос 1: Какова величина напряжения стабилизации Uct?

Ответ:

U_ct =

Вопрос 2: Каков максимальный ток стабилитрона Ict ? Ответ:

I_ct=u_r/r_h =

Вопрос 3: Какова величина прямого напряжения стабилитрона Uпр?

Ответ:

U_пр ⁼

2.2. Ограничение напряжений постоянного тока с помощью стабилитронов

2.2.1. Общие сведения

Резкий рост тока при обратной полярности напряжений стабилитронов делает их пригодными для ограничения постоянных напряжений. Для этого между нестабильным входным и ограниченным выходным напряжениями последовательно включают резистор, на котором выделяется разность этих напряжений. При этом ограниченное выходное напряжение равно напряжению стабилизации U_ct и зависит от типа выбранного диода.

2.2.2. Экспериментальная часть Задание 1

Исследуйте зависимость выходного напряжения от входного в цепи ограничителя напряжения на основе стабилитрона.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.2.1), устанавливая последовательно

Рис. 2.2.1

величины входного напряжения постоянного тока по табл. 2.2.1. Измерьте соответствующие выходные напряжения посредством мультиметра и результаты занесите в таблицу.

Таблица 2.2.1

ubx,B	0	1	2	"У	4	5	6	1	8	9	10	11	12	13	14	15
ubыx, В

• Постройте на графике (рис. 2.2.2) кривую зависимости выходного напряжения u_bыx от входного u_bx

Рис. 2.2.2