Лабораторная работа №2 Тема: Стабилитроны (диоды Зенера)

Цель:

1. Снять с помощью осциллографа вольтамперную характеристику и определить напряжение U_СТ стабилитрона. Работа может быть выполнена как с помощью электронного, так и виртуального осциллографа.

2. Исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.

3. Исследовать влияние тока нагрузки I_Н на величину тока стабилитрона.

4. Изучить стабилизирующее действие диода Зенера в случае выпрямленного напряжения с заметными пульсациями.

2.1. Характеристики стабилитрона

2.1.1. Общие сведения

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона - в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает скачком (эффект Зенера). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитроны нормально работают при обратном токе, не превышающем максимально допустимого значения.

Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

R_БАЛ = (U_РАБ - U_СТ) ¤ (I_СТ + I_НАГР),

где U_РАБ - приложенное рабочее напряжение,

U_СТ - напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

I_СТ - допустимый ток стабилизации,

I_Н - ток в резисторе нагрузки R_Н, включенном параллельно стабилитрону.

Свойства стабилитронов делают их пригодными для стабилизации и ограничения напряжений.

2.1.1. Экспериментальная часть

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.1.1) и подайте на вход синусоидальное напряжение 24 В частотой 50 Гц. На схеме A и V —входы коннектора.

• Включите и настройте виртуальный осциллограф в режиме X-Y (A – горизонтальный вход, V – вертикальный вход).

Рис. 2.1.1

• Перенесите изображение с экрана осциллографа на график (рис.2.1.2).

Рис.2.1.2

2.2. Исследование параметрического стабилизатора напряжения

2.2.1. Общие сведения

Наличие почти горизонтального участка на вольтамперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону и подсоединяют к источнику через балластный резистор.

2.2.2. Экспериментальная часть

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.2.1). Устанавливая последовательно величины входного напряжения постоянного тока по табл. 2.2.1, измерьте соответствующие выходные напряжения и токи стабилитрона посредством мультиметров. Результаты занесите в таблицу.

Рис. 2.2.1

Таблица 2.2.1

UВХ, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
UВЫХ, В
ICT, мA

• Постройте на графике (рис. 2.2.2) кривую зависимости выходного напряжения U_ВЫХ от входного U_ВХ.

Рис. 2.2.2