7. Контрольные вопросы:

7.1. Какое явление лежит в основе работы выпрямительного диода?

7.2. Какими носителями образован прямой (обратный) ток выпрямительного диода?

7.3. Какими основными параметрами характеризуются выпрямительные диоды?

7.4. Как включаются диоды, если рабочее напряжение превосходит допустимое обратное напряжение одного диода?

7.5. Как включаются диоды, если рабочий ток превосходит допустимый ток одного диода?

Лабораторная работа № 3 исследование стабилитрона

1. Цель работы:

Изучение свойств полупроводниковых стабилитронов (диодных ограничителей).

2. Литература:

2.1. Ф.И.Вайсбурд, Г.А.Панаев, Б.Н.Савельев. Электронные приборы и усилители. – М.: Радио и связь, 1987.

2.2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высшая школа, 1991.

2.3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1985.

3. Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Краткие теоретические сведения:

На практике для питания различной радиоаппаратуры часто необходимо иметь постоянное напряжение, которое относительно мало изменяется при изменении нагрузки и напряжения питающей сети. Для этой цели используются стабилизаторы напряжения – электронные устройства. вырабатывающие напряжение, не зависящее от величины нагрузки (от выходного тока).

Полупроводниковым стабилитроном называется кремниевый диод, работающий в режиме электрического пробоя и предназначенный для стабилизации напряжения.

Электрический пробой делится на лавинный, вызванный лавинным размножением носителей заряда внутри перехода под действием сильного электрического поля, и туннельный, вызванный туннельным эффектом.

Применение кремния в качестве исходного материала при изготовлении стабилитронов объясняется малым значением и слабой зависимостью от температуры обратного тока у кремниевых диодов. Поскольку электрический пробой в диоде имеет место при обратном напряжении, последнее является рабочим напряжением для стабилитрона.

Рис. 6

На рис. 6 приведена вольтамперная характеристика стабилитрона. Из рисунка видно, что в области электрического пробоя (участок АБ) незначительное изменение обратного напряжения вызывает резкое изменение обратного тока. Именно этот участок АБ электрического пробоя и используется для стабилизации напряжения.

При больших значениях обратного тока электрический пробой переходит в необратимый тепловой пробой. Поэтому в стабилитронах максимальный обратный ток ограничивается допустимой мощностью рассеяния P_доп = = U_обр I_{обр. макс}.

Схема простейшего стабилизатора напряжения на основе стабилитрона приведена на рис. 7.

Рис. 7

Процесс стабилизации напряжения протекает следующим образом. Если входное напряжение U₁ изменяется (например, возрастает), сопротивление стабилитрона, находящегося в режиме пробоя, уменьшается, ток через него возрастает, а напряжение на нем практически не меняется. Излишек входного напряжения гасится на балластном сопротивлении R₀ , являющемся обязательным элементом схемы, без которого невозможна стабилизация.

4. Задание к работе:

Снять ВАХ полупроводникового стабилитрона при прямом и обратном включениях в электрическую цепь. Экспериментально определить значения обратного напряжения, при котором стабилитрон попадает в режим электрического пробоя. Определить дифференциальное сопротивление стабилитрона. Изучить работу стабилизатора напряжения.