20. 5. Вопросы

1. Как проверить диод с помощью омметра?

2. Какие меры предосторожности должны быть предпри­няты при проверке диодов с помощью омметра?

3. Каковы показания омметра, когда диод закорочен?

4. Каковы показания омметра, когда у диода разорвана цепь?

5. Как можно использовать омметр для определения вы­вода катода у немаркированного диода?

РЕЗЮМЕ

• Диод создается соединением вместе двух полупроводни­ков п- и р-типа.

• Область вблизи перехода называется обедненным сло­ем. Электроны перемещаются через переход из матери­ала n-типа в материал р-типа, и поэтому концентрация электронов и дырок вблизи перехода уменьшена.

• Размер обедненного слря ограничен зарядом с каждой стороны перехода.

• Заряды вблизи перехода создают разность потенциалов, которая называется потенциальным барьером.

• Потенциальный барьер составляет 0,3 вольта для гер­мания и 0,7 вольта для кремния.

• Ток может протекать через диод только тогда, когда внешнее напряжение больше потенциального барьера.

• Диод, смещенный в прямом направлении, проводит ток. В этом случае положительный вывод источника тока подсоединяется к материалу р-типа, а отрицательный — к материалу п-типа.

• Через диод, смещенный в обратном направлении, про­текает только маленький ток утечки.

• Диод является устройством, проводящим ток только в одном направлении.

• Максимальный прямой ток диода и максимально допус­тимое обратное напряжение указываются производителем.

• Схематическим обозначением диода является:

W

• Катодом диода является материал n-типа, а анодом — материал р-типа.

• Диоды могут быть изготовлены методом выращивания перехода, методом вплавления перехода и диффузион­ным методом.

• В настоящее время чаще всего используется диффузи­онный метод изготовления р-n перехода.

• На корпусах диодов, рассчитанных на ток менее 3 ам­пер, для идентификации катода с его стороны на кор­пус нанесена белая или серебристая полоска.

• Диод проверяется с помощью омметра путем сравнения прямого и обратного сопротивлений.

• Когда диод смещен в прямом направлении, его сопро­тивление низкое.

• Когда диод смещен в обратном направлении, его сопро­тивление высокое.

Глава 20. Самопроверка

1. Каково основное свойство диода на основе р-n перехода?

2. При каких условиях открывается кремниевый диод?

3. Нарисуйте схемы включения диода при прямом и об­ратном смещении. (Используйте схематические обозна­чения).

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Описать назначение и характеристики стабилитрона.

• Нарисовать схематическое обозначение стабилитрона и пометить его выводы.

• Объяснить, как работает стабилитрон в качестве регу­лятора напряжения.

• Описать процедуру проверки стабилитронов.

Стабилитроны очень похожи на диоды с р-n переходом. Они сконструированы для пропускания, главным образом, обратного тока. Стабилитроны широко применяются для управления напряжением в цепях любого типа.

20. 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАБИЛИТРОНОВ

Как установлено ранее, высокое напряжение обратно­го смещения, приложенное к диоду, может создать силь­ный обратный ток, который перегреет диод и приведет к пробою диода. Обратное напряжение, при котором насту­пает пробой, называется напряжением пробоя или мак­симальным обратным напряжением. Специальный диод, который называется стабилитроном, предназначен для работы в режиме обратного смещения. Он рассчитан для работы при напряжениях, превышающих напряжение про­боя. Эта область пробоя называется областью стабилиза­ции.

Когда напряжение обратного смещения достаточно ве­лико для того, чтобы вызвать пробой стабилитрона, через него течет высокий обратный ток (I_z), до наступления про­боя обратный ток невелик. После наступления пробоя об­ратный ток резко возрастает. Это происходит потому, что

сопротивление стабилитрона уменьшается при увеличении обратного напряжения.

Напряжение пробоя стабилитрона (E_z) определяется удельным сопротивлением диода. Оно, в свою очередь, за­висит от техники легирования, использованной при изго­товлении диода. Паспортное напряжение пробоя — это об­ратное напряжение при токе стабилизации (I_ZT). Ток ста­билизации несколько меньше максимального обратного тока диода. Напряжение пробоя обычно указывается с точ­ностью от 1 до 20%.

Способность стабилитрона рассеивать мощность умень­шается при увеличении температуры. Следовательно, рас­сеиваемая стабилитроном мощность указывается для оп­ределенной температуры. Величина рассеиваемой мощно­сти также зависит от длины выводов: чем короче выводы, тем большая мощность рассеивается на диоде. Производи­тель указывает также коэффициент отклонения для того, чтобы определить рассеиваемую мощность при других тем­пературах. Например, коэффициент отклонения 6 милли­ватт на градус Цельсия означает, что рассеиваемая диодом мощность уменьшается на 6 милливатт при повышении температуры на один градус.

Металлический корпус с винтом для стабилитрона большой мощности

Малая мощность

Рис. 21-1. Корпуса стабилитронов.

Стабилитроны выпускаются в таких же корпусах, что и обычные диоды (рис. 21-1). Маломощные стабилитроны выпускаются в корпусах из стекла или эпоксидной смолы. Мощные стабилитроны выпускаются в металлическом

Анод Катод

*

Рис. 21-2. Схема­тическое обозначе­ние стабилитрона.

корпусе с винтом. Схематическое обозначение стабилитро­на такое же, как и у диода, за исключением диагональных линий у черты катода (рис. 21-2).

напряжение стабилизации между 4 и 5 вольтами, могут иметь как положительный, так и отрицательный темпера­турный коэффициент напряжения стабилизации.

Температурно компенсированный стабилитрон обра­зован последовательным соединением стабилитрона и обычного диода, причем диод смещен в прямом направле­нии, а стабилитрон — в обратном. Тщательно выбирая диоды, можно добиться равенства температурных коэффи­циентов по величине, по знаку они будут противополож­ны. Для полной компенсации может понадобиться более одного диода.

ъ

Нерегулируемое входное на­пряжение постоянного тока

Регулируемое выходное на­пряжение постоянного тока

Рис. 21-3. Типичная регулирующая цепь со стабилитроном.

быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона. Падение напряжения на стабилитроне равно напряжению стабилизации стабилитрона. Стабилитроны выпускают с определенным напряжением пробоя, которое часто назы­вают напряжением стабилизации (V_z). Падение напряже­ния на резисторе равно разности входного напряжения и напряжения стабилизации.

Входное напряжение может увеличиваться или умень­шаться. Это обусловливает соответствующее увеличение или уменьшение тока через стабилитрон. Когда стабилит­рон работает при напряжении стабилизации, или в облас­ти пробоя, при увеличении входного напряжения через него может течь большой ток. Однако напряжение на ста­билитроне останется таким же. Стабилитрон оказывает противодействие увеличению входного напряжения, так как при увеличении тока его удельное сопротивление па­дает. Это позволяет выходному напряжению на стабилитро­не оставаться постоянным при изменениях входного напря­жения. Изменение входного напряжения проявляется толь­ко в изменении падения напряжения на последовательно включенном резисторе. Этот резистор включен последова­тельно со стабилитроном, и сумма падений напряжения на них должна равняться входному напряжению. Выходное напряжение снимается со стабилитрона. Выходное напря­жение может быть увеличено или уменьшено путем заме­ны стабилитрона и включенного последовательно с ним резистора.

Описанная цепь выдает постоянное напряжение. При расчете цепи должны учитываться как ток, так и напря-