Лабораторна робота № 2

ТЕМА: Дослідження стабілітрону.

МЕТА: Дослідити статичні ВАХ стабілітронів та визначити їх основні параметри.

ОБЛАДНАННЯ:

• лабораторний макет;

• вольтметр (тестер).

Короткі теоретичні відомості

Діод зенера (стабілітрон) — різновид діодів, що в режимі прямих напруг, проводять струм як звичайні діоди, а при зворотній напрузі — струм різко зростає тільки в області напруг близьких до пробою («зенерівська напруга»). Прилад отримав назву на честь імені його першовідкривача Кларенса Зенера.

В основі роботи стабілітрона лежать два механізми:

• лавинний пробій p-n переходу;

• тунельний пробій p-n переходу, також відомий під назвою ефект зенера.

Незважаючи на схожі наслідки, ці два фізичні механізми принципово відрізняються один від одного. Як правило, домінує один із механізмів пробою. В діодах зенера, до напруги 5,6В домінує тунельний пробій, а при вищих напругах — домінуючим стає лавинний пробій (із позитивним температурним коефіцієнтом). При напрузі рівній 5,6В обидва механізми врівноважуються, і тому вибір такої напруги є оптимальним для пристроїв з широким температурним діапазоном використання.

Використання.

Стабілітрони широко використовуються для побудови джерел опорної напруги (параметричних стабілізаторів) в різноманітних електронних схемах. Параметричні стабілізатори використовують властивості ВАХ стабілітрона - зберігати на своєму виході практично постійну напругу при коливаннях струму навантаження. Для цього їх під'єднують до джерела напруги через обмежуючий опір (резистор).

Рис. 1. ВАХ стабілітрона.	Рис. 2. Схема параметричного стабілізатора.

Під дією вхідної напруги через баластний опір буде протікати струм і надлишок вхідної напруги буде гаситися на цьому опорі. Якщо вхідна напруга зросте, це призведе до зростання струму стабілітрона і, отже до підвищення напруги на R_Б, напруга ж на навантаженні залишається приблизно постійною Якщо коливання струму навантаження знаходиться між I_{СТ_min} и I_{СТ_max} (значні коливання), то на стабілітроні напруга буде коливатись в межах U_{СТ min} U_{СТ max} (практично постійна напруга).

Види стабілітронів:

• прецизійні - володіють підвищеною стабільністю напруги стабілізації, для них вводяться додаткові норми на тимчасову нестабільність напруги і температурний коефіцієнт напруги (наприклад: 2С191, КС211, КС520);

• двосторонні - забезпечують стабілізацію і обмеження двополярної напруги, для них додатково нормується абсолютне значення несиметричності напруги стабілізації (наприклад: 2С170А, 2С182А);

• швидкодіючі - мають знижене значення бар'єрної ємності (десятки пікофарад) і малу тривалість перехідного процесу (одиниці наносекунд), що дозволяє стабілізувати і обмежувати короткочасні імпульси напруги (наприклад: 2С175Е, КС182Е, 2С211Е).

Основні параметри.

Напруга стабілізації - значення напруги на стабілітроні при проходженні заданого струму стабілізації. Пробивна напруга діода, а значить, напруга стабілізації стабілітрона залежить від товщини pn-переходу або від питомого опору бази діода. Тому різні стабілітрони мають різні напруги стабілізації (від 3 до 400 В).

Температурний коефіцієнт напруги стабілізації - величина, що визначається відношенням відносної зміни температури навколишнього середовища при постійному струмі стабілізації. Значення цього параметра у різних стабілітронів різні. Коефіцієнт може мати як позитивні так і негативні значення для високовольтних та низьковольтних стабілітронів відповідно. Зміна знаку відповідає напрузі стабілізації порядку 6В.

Диференціальний опір - величина, що визначається відношенням приросту напруги стабілізації до приросту струму, який його викликав в заданому діапазоні частот.

Максимально допустима розсіювана потужність - максимальна постійна або середня потужність, що розсіюється на стабілітроні, при якій забезпечується задана надійність.