3. Cтабилитрон и стабистор

Введение

Стабилитрон - это прибор с двумя внешними выводами, то есть диод, напряжение на котором в рабочем режиме слабо зависит от протекающего через него тока и который используется для стабилизации напряжения.

Существуют две основные разновидности стабилитронов - газоразрядные и полупроводниковые. Последние, обладающие большей надежностью, меньшими габаритами и стоимостью, а также совместимостью с базовыми технологиями кремниевых микросхем, почти полностью вытеснили первые.

В кремниевых стабилизаторах используются два физических явления для стабилизации напряжения. Первое явление - нелинейность вольтамперной характеристики невырожденного p-nперехода при прямом включении. В этом случае величина напряжения стабилизации невелика, определяется в первую очередь контактной разностью потенциаловp-n-перехода и уменьшается с повышением температуры стабилитрона. Кремниевый стабилитрон, работающий при прямом включении, часто называют стабистором.

Второе явление - нелинейность вольтамперной характеристики невырожденного обратносмещенного p-n-перехода в режиме электрического пробоя. При этом величина напряжения пробоя регулируется толщинойp-n-перехода - чем больше толщина перехода, тем больше напряжение пробоя (то есть напряжение стабилизации). В этом случае влияние температуры стабилитрона на напряжение стабилизации определяется типом электрического пробоя.

При относительно тонком p-n-переходе (то есть переходе, пробой которого наступает при малых обратных напряжениях) определяющим оказывается туннельный пробой. В этом случае с повышением температуры стабилитрона напряжение стабилизации уменьшается.

При толстом p-n-переходе (то есть переходе, пробой которого наступает при больших обратных напряжениях) основную роль играет лавинный пробой, что ведет к тому, что с повышением температуры стабилитрона напряжение стабилизации увеличивается.

Стабилитроны и стабисторы широко распространены как в интегральном, так и в дискретном исполнении. В лабораторной работе исследуются два дискретных кремниевых стабилитрона при прямом и обратном включениях.

3.1.Цель работы

Научиться определять статические и дифференциальные параметры стабилитрона и стабистора.

3.2.Задачи

Для достижения поставленной цели вам необходимо решить следующие задачи:

- ознакомиться со справочными данными испытуемых стабилитронов и стабистора;

- провести измерения и построить статические вольтамперные характеристики (ВАХ) стабилитронов и стабистора при различных температурах;

- рассчитать дифференциальные параметры стабилитронов и стабистора.

3.3. Порядок работы и методы решения задач

3.3.1. Из справочника /1/ выпишите кратко основные электрические параметры исследуемых стабилитронов и стабистора, начертите их условное графическое обозначение, эскиз внешнего вида. Расшифруйте маркировку.

3.3.2. С помощью лабораторного макета, передняя панель которого с элементами управления и контроля режимов стабилитрона показана на рисунке 3.1, проведите измерения статических вольтамперных характеристик (ВАХ) стабилитронов и стабистора /2, раздел 11-9; 3, раздел 3.3; 4, раздел 3.25/.

Перед включением измерительных приборов лабораторного макета в сеть, не забудьте проверить наличие заземления корпусов приборов.

Измерение статических ВАХ с помощью лабораторного макета производится по точкам, методом вольтметра-амперметра. Принципиальная электрическая схема блока задания режимов стабилитронов показана на рисунке 3.2.

При измерении статических ВАХ стабилитрона необходимо задавать различные значения тока при его обратном смещении и измерять соответствующие им напряжения на стабилитроне. Ток стабилитрона меняйте от нуля до -30 мА.

При измерении статических ВАХ стабистора, также задавайте различные значения тока, но уже при его прямом смещении и измеряйте соответствующие им напряжения на стабисторе. Ток стабистора меняйте от нуля до +30 мА.

Измерения статических ВАХ стабилитронов и стабистора полностью повторите при температуре 60С.

Используя результаты полученных измерений, постройте статические ВАХ отдельно для каждого стабилитрона и стабистора, нанеся на графики ВАХ, измеренные при двух температурах.

3.3.3. По статическим ВАХ определите статические параметры стабилитронов и стабистора и укажите их на графиках /2, раздел 11-9; 3, раздел 3.3; 4, раздел 3.25/:

- напряжение стабилизации U_ст;

- ток стабилизации I_ст;

- минимальный ток стабилизации I_ст.min.

3.3.4. На основе построенных статических ВАХ рассчитайте дифференциальные параметры стабилитронов и стабистора /2, раздел 11-9; 3, раздел 3.3; 4, раздел 3.25/ методом графического дифференцирования:

- дифференциальное сопротивление r_ст;

- температурный коэффициент напряжения стабилизации _ст.

С целью сравнения качества приборов, дифференциальные параметры стабилитронов и стабистора рассчитайте при одном и том же значении тока стабилизации, например, 10 мА.

Отчет о работе должен содержать результаты изучения, измерений и вычислений по всем пунктам задания.

Для успешной защиты выполненной работы вы должны уметь объяснить ход статических ВАХ стабилитрона и стабистора, уметь определять статические и дифференциальные параметры этих приборов, уметь оценить качество стабилитронов различных типов.

Библиографический список

1 Баюков А.В. и др. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1982. - 744 с.

2 Дулин В.Н. Электронные приборы: Учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1977. - 424 с.

3 Батушев В.А. Электронные приборы: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1980. - 383 с.

4 Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы: Учебник. - 3-е изд., переработ. и доп. - М.: Высш. шк., 1981. - 431 с.