11 Расчет цепей со стабилитронами.

В основном применяются аналитический метод, основанный на аппроксимации вольтамперной характеристики стабилитрона

(3)

Для аппроксимации к вольтамперной характеристике проводится касательная и точка пересечения касательной с осью абсцисс определяет пороговые напряжения стабилитрона (рисунок 8). Из точкик оси абсцисс восстанавливается перпендикуляр, а тангенс угла между перпендикуляром и касательной определяет дифференциальное сопротивление стабилитрона:

(4)

для данного типа стабилитрона при постоянной температуре являются величинами постоянными и определяют коэффициенты аппроксимации.

Если вольтамперная характеристика стабилитрона неизвестна, то может быть определено с помощью таких параметров стабилитрона, как,,с использованием управления:

(5)

В прямом направлении к вольтамперной характеристике стабилитрона аналогично проводится касательная и определяются коэффициенты аппроксимации и, а аппроксимирующая функция имеет вид:

(6)

Индекс "д" означает, что в прямом направлении характеристики стабилитрона такие же, как и у диода.

12 Влияние температуры на вольтамперные характеристики стабилитронов.

В прямом направлении при повышении температуры происходит увеличение энергии валентных электронов, в результате чего происходит разрушение ковалентных связей, увеличение количества носителей зарядов и поэтому в прямом направлении проводимость увеличивается (рисунок 9).

Рисунок 9 Влияние температуры на характеристики стабилитрона.

В расчетах влияние температуры на ВАХ в прямом направлении учитывается с помощью температурного коэффициента -0,002 В/, т.е. с повышением температуры порогового напряжения уменьшается.

Напряжение на стабилитроне или диоде в прямом направлении описывается уравнением

(7)

В обратном направлении по уровню напряжения стабилизации, зависящим от ширины p-n – перехода, стабилитроны подразделяют на низковольтные (U_СТН ≤ 6 В), изготовляемые на основе сильнолегированного примесью кремния и на высоковольтные (U_СТН> 6 В), изготовляемые на основе слаболегированного примесью кремния. У низковольтных стабилитронов температурный коэффициент напряжения ТКН имеет отрицательное значение, т.е. с ростом температуры номинальное напряжение стабилизации уменьшается, а у высоковольтных ТКН имеет положительное значение. Для большинства стабилитронов ТКН лежит в пределах -0,05…+0,2%/°C.

На рисунке 9 обратная ветвь ВАХ соответствует стабилитрону с положительным ТКН. Прецизионные стабилитроны (например, типа Д818Е, К191) имеют ТКН порядка 0,001…0,002%/°C, т.е. в среднем в 10 раз меньше, чем у обычных стабилитронов.

Оценку влияния температуры на обратную ветвь ВАХ стабилитрона осуществляют с помощью температурного коэффициента

_СТ = ± ТКН(8)

Тогда напряжение на стабилитроне при изменении температуры описывается уравнением

U_СТ= U_0СТ± α_СТ (t - 20) +r_СТ I_СТ, (9)

где знак «+» соответствует стабилитронам с положительным ТКН, а знак «-» - стабилитронам с отрицательным ТКН.

Стабилитроны широко используются для стабилизации напряжения постоянного тока и для защиты различных узлов и элементов электрических схем от перенапряжений.