Полупроводниковые стабилизаторы

 

 Основные электрические величины стабилитронов:

 Напряжение стабилизации - рабочее напряжение на стабилитроне, соответствующее средней точке области стабилизации.

 Напряжение зажигания - напряжение, при котором возникает тлеющий разряд.

 Ток стабилитрона - наименьший и наибольший ток, при котором стабилитрон работает устойчиво.

 Ток стабилизации - ток, который бареттер при длительной работе может поддерживать постоянным.

 Напряжение стабилизации - пределы изменения падения напряжения на сопротивлении стабилитрона, при которых ток, протекающий через него, изменяется не более чем на 5 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диод - двухэлектродный прибор, состоящий из катода и анода.

 

       Одна группа диодов предназначена для детектирования, т.е. для выделения напряжения низкой частоты из модулированных высокочастотных колебаний. Они выпускаются с катодами косвенного накала и имеют электроды небольшого размера, рассчитанные на малые анодные токи, малую допустимую мощность потерь на аноде и сравнительно невысокое обратное напряжение. 

       Вторая группа диодов (диоды большой мощности) предназначена для выпрямления переменного напряжения, в основном, тока промышленной частоты. Они выпускаются как с катодами прямого, так и подогревного (косвенного) накала и делятся на два класса: низковольтные и высоковольтные.

К маломощным высокочастотным диодам, предназначенным для детектирования высокочастотных колебаний, относятся диоды типа 6Х6С, 6Х2П, 6Х7Б, а также диоды в комбинации с триодами и пентодами: 1Б1П, 1Б2П, 6Б2П, 6Б8С, 6Г2 и 6Г7.

           К кенотронам, предназначенным для выпрямления напряжения промышленной частоты в выпрямителях радиоаппаратуры, относятся: 5Ц3С, 5Ц4С, 5Ц9С, 6Ц4П и 6Ц5С.

 

Обозначения диодов:

Первый элемент - число, обозначающее (округленно) напряжение накала.

Второй элемент - буква, обозначающая тип лампы:

Д - одинарные диоды.

Х - двойные диоды.

Ц - кенотроны (назависимо от числа анодов).

Третий элемент - число, указывающее порядковый номер типа прибора с одинаковыми остальными элементами обозначения.

Четвертый элемент - буква, указывающая на конструктивное оформление. Лампы в металлическом баллоне этой буквы не имеют.

С - стеклянный баллон;

П- пальчиковая лампа;

Б - миниатюрная лампа диаметром 6 мм;

Ж - лампы типа "желудь", специально для УКВ;

Л - лампы с замковым цоколем, устраняющим возможность выпадения из гнезда при тряске.

 

Постоянное прямое напряжение Uпр - Постоянное напряжение на диоде при заданном прямом токе.

Постоянное обратное напряжение Uобр - Постоянное напряжение приложенное к диоду в обратном направлении.

Постоянный прямой ток Iпр - постоянный ток, протекающий через диод в прямом направлении.

Постоянный обратный ток Iобр - постоянный ток, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

Средний прямой ток Iпр.ср. - прямой ток, усредненный за период.   Средний обратный ток Iобр.ср. - обратный ток, усредненный за период.

Дифференциальное сопротивление диода rдиф - отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока.

Максимально допустимые параметры: К ним относятся все вышеперечисленные только с индексом "max" и словами "максимально допустимый(ое)". Необходимо отметить, что по максимально допустимым параметрам выбираются диоды для работы в каких-либо устройствах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Импульсные диоды

 

Импульсное прямое напряжение Uпр.и. - пиковое прямое напряжение на диоде при заданном импульсе прямого тока.

Импульсное обратное напряжение Uобр.и. - пиковое обратное напряжение на диоде, включая как однократные выбросы, так и периодически повторяющиеся.

Общая емкость Cд - емкость, измеренная между выводами диода при заданных напряжении и частоте.

Время установления прямого напряжения Tуст - интервал времени с момента подачи импульса прямого тока на диод (при нулевом напряжении смещения) до достижения заданного прямого напряжения на диоде.

Время восстановления обратного сопротивления Tвос - интервал времени с момента прохождения тока через нуль после переключения диода из состояния заданного тока в состояние заданного напряжения до момента достижения заданного обратного тока.

Заряд переключения Qпк - часть накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратное.

 

Стабилитроны и стабисторы

 

Напряжение стабилизации Uст - напряжение на стабилитроне при заданном токе стабилизации.

Допускаемый разброс напряжения стабилизации от номинального? Uст.ном. - максимально допустимое отклонение напряжения стабилизации от номинального для стабилитронов данного типа.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rст - отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации ?ст - отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации.

Полная емкость стабилитрона C - емкость между выводами стабилитрона при заданном напряжении смещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III Экспериментальная часть

 

Цель работы: разработка и конструирование лабораторного стенда, определение параметров стабилитрона  Д814А по рабочим ветвям вольтамперных характеристик (ВАХ).

 

Паспортные данные используемого стабилитрона:

 

Электрические параметры	Д814А
Напряжение стабилизации, (I=5мА)	7 - 8,5 В
Минимальный ток стабилизации, мА	3
Максимальный ток стабилизации, мА	40
Дифференциальное сопротивление не более, Ом	6
Рабочая температура	-60 - +125
Максимальная мощность рассеивания	340 мВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Разработка  и конструирование лабораторного  стенда 

 

На основе источника питания с регулируемым выходным напряжением от 0 до 19 В конструируем лабораторный стенд. (Рис. 3.1.1)

 

 
Рис. 3.1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Порядок проведения  измерения

 

1. Собираем схему измерения. (Рис 3.2.1)

 

Рис.3.2.1 Схема измерения

 

2. При различных значения сопротивления нагрузки 510 ом, 270 ом,       1 кОм. Снимаем вольтамперные характеристики стабилитрона.

3. Результаты измерения заносим в таблицы 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3.

4. Строим график.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Измерения вольтамперных  характеристик и параметров. Измерения  выходного напряжения

 

Таблица результатов измерений:

Rн 510 Ом,  Rб 140 Ом

Д814А	Измеряемые параметры	Показания приборов
	U вх., В	15.5	15	14	13	12	11	10
	U вых., В	7.67	7.63	7.6	7.58	7.56	7.54	7.5
	I стаб., мА	36	31	22	16	10	5	3

Таблица 3.3.1

1.   При Uвх = 12 В и сбросе нагрузки ток стабилитрона 25 мА.

2. Начало стабилизации  при Uвх. = 10.5 В ток стабилитрона 3 мА, напряжение стабилизации 7.6 В. 

Rн 270 Ом,  Rб 140 Ом

Д814А	Измеряемые параметры	Показания приборов
	U вх., В	17.5	17	16	15	14	13	12.5
	U вых., В	7.67	7.65	7.63	7.6	7.57	7.54	7.54
	I стаб., мА	36	31	25	19	12	6	3

Таблица 3.3.2

Rн 1кОм,  Rб 140 Ом

Д814А	Измеряемые параметры	Показания приборов
	U вх., В	14.6	14	13	12	11	10	9.5
	U вых., В	7.67	7.67	7.65	7.62	7.59	7.55	7.53
	I стаб., мА	36	32	25	19	14	6	3

 

Таблица 3.3.3

 

 

4. строим график:

 

 

Рис.3.3.1 ВАХ стабилитрона

 

 

Вывод:

1. Напряжения на входе изменяется на 20%, а напряжения на выходе изменяется на 1.25%
2. При увеличении нагрузки (уменьшения сопротивления нагрузки) диапазон входных напряжений сдвигается в сторону увеличения.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

При проведении данной работы целью являлось изучение вольтамперных характеристик стабилитрона.

Построенный график позволяет наглядно объяснить работу стабилитрона при изменении напряжения.

Полученные результаты с небольшими корректировками можно применить к большинству полупроводниковых приборов, так как в основе их работы лежат общие принципы.

Данный лабораторный стенд может использоваться для измерения характеристик различного типа диодов и стабилитронов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Соболев Б.Д. Физические основы электронной техники. Учебник для вузов – М.: Высш. Шк., 1979 – 448 с.
2. Фридрихов С.А., Мовнин С. Н. Физические основы электронной техники. Учебник для вузов – М.: Высш. Шк., 1982 – 608 с.
3. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. Учебник для вузов – М.: Высш. Шк., 1975 – 2969 с.
4. Бобровников Л.З. Электроника – СПб: Питер, 2004. 321 с.
5. Эпифанов Г.Н. Физические основы микроэлектроники. Учебник для вузов – М.: Советское радио., 1971. - 376 с.
6. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебник для вузов. Под ред. Н.Д. Федорова. – М.: Радио и связь, 1998. – 560 с.
7. Электронные приборы. Учебник для вузов. Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 489 с.