Т аганрогский Технологический Институт Южного Федерального Университета
Индивидуальное задание по электронике на тему:
«Стабилитроны и стабисторы. Высокочастотные импульсные диоды. Варикапы».
Выполнил:
Головин Михаил,
группа Э-39
Проверил:
Снесарев С.С.
Таганрог 2011
Введение.
В промышленной сети напряжение не постоянно в течение суток: в зависимости от потребления энергии промышленными предприятиями, электрическим транспортом и расхода в наших квартирах напряжение в сети то возрастает, то убывает. Следовательно, при питании аппаратуры от этой сети будет изменяться напряжение и на обмотках трансформатора, а значит, и на выходах выпрямителя и фильтра. Если колебания напряжения сети составляют ±10%, то в таких же пределах изменяется и величина выпрямленного напряжения. При изменении питающего напряжения нарушается режим работы электронных приборов (транзисторов, электронных ламп), что приводит к ухудшению параметров всего устройства. Например, в радиоприемнике при изменении режима работы транзисторов могут возникнуть сильные искажения звука, хрипы, гудение. Такие же явления наблюдаются в нем при питании от химических источников тока, напряжение которых по мере разрядки уменьшается. Чтобы этого не происходило, напряжение питания электронных устройств часто стабилизируют. Здесь возможны два способа: стабилизация переменного напряжения на входе силового трансформатора или стабилизация выпрямленного напряжения. В первом случае применяют специальные феррорезонансные стабилизаторы. Их недостатками являются большие габариты и вес. Чаще прибегают к стабилизации выпрямленного напряжения, осуществляемой с помощью электронных стабилизаторов.
Стабилитроны и стабисторы.
Стабилитроны и стабисторы — это полупроводниковые диоды, предназначенные для стабилизации, т. е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.
Рис.1. Обозначение на схемах стабилитрона, двуханодного стабилитрона и стабистора.
Стабилитроны широкого применения работают на том участке обратной ветви вольт-амперной характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор. Разобраться в сущности действия стабилитрона поможет его вольт-амперная характеристика,
показанная на рис.2.
Рис.2 Вольт-амперная характеристика стабилитрона.
Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности, т. е. включают так, чтобы его анод был соединен с минусом, а катод с плюсом источника питания. При таком включении через стабилитрон течет обратный ток Iобр. По мере увеличения обратного напряжения обратный ток растет очень мало — характеристика идет почти параллельно оси Uобр. Но при некотором напряжении Uобр p-n переход стабилитрона пробивается и через него начинает течь значительный обратный ток. Теперь вольт-амперная характеристика резко поворачивает и идет вниз почти параллельно оси Iобр. Этот участок и является для стабилитрона рабочим. Пробой же p-n перехода не ведет к порче прибора, если ток через него не превышает некоторой допустимой величины.
Стаби́стор — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики.
Рис.3.Вольт-амперная характеристика стабистора.
Стабистор открывается при незначительном прямом напряжении Uпр и через него начинает течь нарастающий по величине прямой ток Iпр. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабистора проходит почти параллельно оси Iпр; при значительном изменении прямого тока через стабистор падение напряжения на нем изменяется очень мало. Это свойство стабистора и используется для стабилизации напряжения.
Наиболее важные параметры стабилитронов и стабисторов:
напряжение стабилизации Uст - это падение напряжения, которое создается между выводами стабилизатора или стабистора в рабочем режиме;
ток стабилизации Iст;
минимальный ток стабилизации Iст.мин - это: для стабилитрона — наименьший ток через прибор, при котором начинается устойчивая работа в режиме «пробоя» (на рис.2 — линия Iст.мин); для стабистора - наименьший прямой ток, при котором крутизна вольт-амперной характеристики резко уменьшается (на рис.3 — на уровне линии Iст.мин). С уменьшением этого тока приборы перестают стабилизировать напряжение.
максимальный ток стабилизации Iст.макс - это наибольший ток через прибор, при котором температура его р-n перехода не превышает допустимой (на рис. 2 и 3 — линии Iст.макс). Превышение тока Iст.макс ведет к тепловому пробою р-n перехода и, естественно, к выходу прибора из строя.
дифференциальное сопротивление r - отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его приращению тока стабилизации;
максимальная рассеиваемая мощность Pмах - максимальная постоянная или средняя мощность, рассеиваемая на стабилитроне или стабисторе, при которой обеспечивается заданная надёжность;
температурный коэффициент напряжения стабилизации Ткоэф., %/С - величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов и стабисторов различны. Коэффициент может иметь как положительные так и отрицательные значения.
Основными отличиями между стабилитронами и стабисторами являются:
а) напряжение стабилизации у стабилитрона от 3 до 400В, когда у стабистора всего от 0,7 до 2v;
б) использование противоположных ветвей вольт-амперной характеристики, вследствие чего разные способы включения в электрическую цепь.
Рис.4. Схема включения стабилитрона и стабистора в цепь.
Сопротивление токоограничивающего резистора рассчитывается по формуле:
Rогр = ( Uнест – Uвых ) / ( Iстаб + Iнагр ),
где Uнест – нестабилизированное напряжение;
Uвых – напряжение на выходе (стабилизированное);
Iстаб – ток стабилизации стабилитрона;
Iнагр – ток потребляемый нагрузкой.