2. Расчет электрических цепей со стабилитронами

П ростейшая схема применения стабилитрона приведена на рис. 2.10, а. Нагрузка подключается параллельно стабилитрону – таким образом, напряжение на нагрузке U_R и на стабилитроне U_ст будут одинаковы. Для ограничения тока стабилитрона в цепь включен резистор R_огр. Обычно сопротивление R_огр рассчитывается для средней точки М, которая находится на участке стабилизации ВАХ стабилитрона (рис. 2.10, б).

Рассмотрим случай с источником ЭДС постоянного тока, когда Е = const, а сопротивление R_н изменяется в пределах от R_н.min до R_н.max. Для приведенной схемы запишем уравнение баланса цепи согласно второму закону Кирхгофа:

,

(2.11)

из которого можно найти сопротивления R_огр, кОм

,

(2.12)

где I_ст.ср – средний ток стабилитрона, мА;

;

(2.13)

I_н – ток нагрузки (при R_н = const), мА;

;

(2.14)

I_н.ср – средний ток нагрузки (при R_н = var), мА;

,

(2.15)

причем

и .

(2.16)

Работу схемы в данном режиме можно объяснить так. Поскольку величина сопротивления R_огр неизменна и падение напряжения на нем, равное U_огр = (Е − U_ст) также остается неизменным, то и величина тока, протекающего по нему, равная I = (I_ст.ср + I_н.ср), должна оставаться неизменной. Однако это возможно только в том случае, если ток стабилитрона I_ст.ср и ток нагрузки I_н.ср изменяются в одинаковой степени, но в противоположные стороны. Например, если I_н.ср увеличивается, то ток I_ст.ср на столько же уменьшается, а их сумма остается неизменной.

Рассмотрим случай с источником ЭДС переменного тока (рис. 2.11, а).

В положительный полупериод на стабилитрон подается обратное напряжение. Пока напряжение источника не достигнет напряжения пробоя стабилитрона U_проб (рис. 2.11, б) ток в цепи будет отсутствовать – значит, все напряжение будет падать на стабилитроне. Как только напряжение источника станет равным U_проб, произойдет электрический пробой стабилитрона VD – напряжение на нем будет оставаться неизменным и равным напряжению стабилизации U_ст. Все оставшееся напряжение источника ЭДС бу­дет приложено к резистору R до тех пор, пока напряжение источника не уменьшится до величины U_проб.

В отрицательный полупериод стабилитрон включен в прямом направлении, падение напряжения на нем составит порядка U_пр = 1 В. Оставшаяся часть напряжения ис­точника ЭДС, равная U_R = (Е – U_пр) упадет на резисторе R.

Графики временных диаграмм (рис. 2.11, в) иллюстрируют рассмотренный случай.

7. Проверка исправности полупроводниковых диодов

Исправность полупроводниковых диодов можно проверить с помощью мультиметра, работающего в режиме омметра (рис. 2.12). У исправного диода его сопротивление в прямом включении близко к нулю, а в обратном – высоко и составляет единицы-десятки кОм.

12