Pooljuhtdioodil on palju "professionaale". See võib pinget alaldada, elektriahelaid lahti ühendada, kaitsta seadmeid vale toiteallika eest. Kuid on olemas mitte nii tavaline dioodi "töö", kui selle ühesuunalist juhtivust kasutatakse väga kaudselt. Pooljuhtseadet, mille tavaline töörežiim on pöördpinge, nimetatakse stabiliseerivaks dioodiks.
Sisu
Mis on zeneri diood, kus seda kasutatakse ja millised on olemas
Stabilitroon ehk Zeneri diood (nimetatud Ameerika teadlase järgi, kes esmakordselt uuris ja kirjeldas selle pooljuhtseadme omadusi) on tavaline diood, millel on p-n-siirde. Selle eripära seisneb selle toimimises karakteristiku negatiivse nihke osaga, st kui pinge on rakendatud vastupidises polaarsuses. Sellist dioodi kasutatakse sõltumatu stabilisaatorina, mis hoiab tarbija pinge konstantsena sõltumata koormusvoolu kõikumisest ja sisendpinge kõikumisest.Samuti kasutatakse stabilitronide sõlmede võrdluspingeallikatena muude täiustatud vooluahelaga stabilisaatorite jaoks. Harvemini kasutatakse pöörddioodi impulsi kujundava elemendi või liigpinge summutajana.
Seal on tavapärased stabilitronid ja kahekanoonilised dioodid. Kahe süsinikuga stabilitron on kaks dioodi, mis on samal juhul vastassuunas. Seda saab asendada kahe eraldi seadmega, ühendades need vastavalt sobivale vooluringile.
Stabilitroni Volt-ampere omadused ja kuidas see töötab
Stabilisaatori toimimise mõistmiseks peate uurima selle tüüpilist volt-ampri karakteristikut (VAC).
Kui rakendate zenerile pinget tavadioodina edasisuunas, käitub see nagu tavaline diood. Umbes 0,6 V pingel (räniseadme puhul) see avaneb ja läheb CVC lineaarsesse sektsiooni. Artikli teemal on huvitavam näha, kuidas käitub stabiliseeriv diood, kui rakendatakse vastupidise polaarsusega pinget (karakteristiku negatiivne külg). Alguses suureneb selle takistus järsult ja seade lõpetab voolu kandmise. Kuid kui pinge jõuab teatud väärtuseni, suureneb vool järsult, mida nimetatakse purunemiseks. See on laviinitaoline ja kaob toite eemaldamisel. Kui vastupidine pinge kasvab jätkuvalt, hakkab p-n-ristmik soojenema ja läheb termilise läbilöögi režiimi. Termiline purunemine on pöördumatu ja tähendab, et diood ebaõnnestub, nii et te ei tohiks dioodi sellesse režiimi panna.
Huvitav on pooljuhtseadme töölõik laviini purunemise režiimis. Selle kuju on lähedane lineaarsele ja sellel on suur järsus. See tähendab, et voolu suure muutuse (ΔI) korral on stabilisaatori pingelanguse muutus suhteliselt väike (ΔU). Ja see on stabiliseerimine.
Selline käitumine vastupidise pinge rakendamisel on iseloomulik igale dioodile. Kuid stabiliseeriva dioodi eripära on see, et selle parameetrid CVC selles osas on normaliseeritud. Selle stabiliseerimispinge ja karakteristiku kalle on antud (teatud hajutusega) ja on olulised parameetrid, mis määravad seadme sobivuse vooluringis kasutamiseks. Neid võib leida teatmeteostest. Stabiliseerivate dioodidena saab kasutada ka tavalisi dioode - kui nende SVC-st pilti teha ja nende hulgast sobiva karakteristikuga leida. Kuid see on pikk ja aeganõudev protsess, mille tulemus ei ole garanteeritud.
Stabiliseeriva dioodi peamised omadused on
Oma rakenduse jaoks Zeneri dioodi valimiseks peate teadma mõnda olulist parameetrit. Need omadused määravad kindlaks valitud seadme sobivuse käesoleva ülesande jaoks.
Nimistabiliseerimispinge
Esimene Zeneri parameeter, mida valimisel vaadata, on stabiliseerimispinge, mille määrab laviini purunemise alguspunkt. See on lähtepunkt vooluringis kasutatava seadme valimisel. Tavalise zeneri erinevatel koopiatel, isegi sama tüüpi, on pinge kõikumine mõne protsendi piires, täppistel on erinevus väiksem. Kui nimipinge on teadmata, saab seda määrata lihtsa vooluahela kokkupanemisega. On vaja ette valmistada:
- Liiteseadis takisti 1...3 kOhm;
- reguleeritav pingeallikas;
- Voltmeeter (võite kasutada testerit).
Toiteallika pinget on vaja tõsta nullist, kontrollides voltmeetriga stabilisaatori pinge tõusu. Mingil hetkel see peatub, hoolimata sisendpinge edasisest tõusust. See on tegelik stabiliseerimispinge. Kui reguleeritud allikat pole, võite kasutada toiteallikat, mille konstantne väljundpinge on teadaolevalt kõrgem kui stabiliseerimisväärtus U. Ahel ja mõõtmispõhimõte jäävad samaks.Kuid ülemäärase töövoolu tõttu on pooljuhtseadme rikke oht.
Stabilitroneid kasutatakse pingete jaoks 2...3 V kuni 200 V. Stabiilse pinge moodustamiseks alla selle vahemiku kasutatakse teisi seadmeid – stabilitroneid, mis töötavad CVC sirgel lõigul.
Töövoolu vahemik
Voolude vahemik, mille juures stabiliseerivad dioodid oma funktsiooni täidavad, on üla- ja alaosas piiratud. Allosas piirdub see tunnuskõvera pöördharu lineaarse segmendi algusega. Väiksemate voolude korral ei anna karakteristik pinge püsivust.
Ülemine väärtus on piiratud maksimaalse võimsuse hajumisega, milleks pooljuhtseade on võimeline, ja sõltub selle konstruktsioonist. Metallkorpuses olevad stabilitroonid on mõeldud suurema voolu jaoks, kuid unustada ei tohi ka jahutusradiaatorite kasutamist. Ilma nendeta on suurim lubatud võimsuse hajumine oluliselt väiksem.
Diferentsiaaltakistus
Teine parameeter, mis määrab regulaatori jõudluse, on diferentsiaaltakistus Rc. See on määratletud kui pinge muutuse ΔU ja sellest tuleneva voolu muutuse ΔI suhe. Sellel väärtusel on takistuse mõõde ja seda mõõdetakse oomides. Graafiliselt on see tunnuse töölõigu kalde puutuja. Ilmselgelt, mida väiksem on takistus, seda parem on stabiliseerimise kvaliteet. Ideaalse (praktikas mitte eksisteeriva) stabilisaatori jaoks on Rst null - voolu suurenemine ei põhjusta pingemuutusi ja kõvera lõik on paralleelne ordinaatide teljega.
Stabilisaatori märgistus
Kodused ja imporditud metallist kapseldatud stabiliseerivad dioodid on märgistatud lihtsalt ja selgelt. Neile on märgitud seadme nimi ning anoodi ja katoodi asukoht skemaatilise tähistuse kujul.
Plastpakendis seadmed on tähistatud erinevat värvi rõngaste ja täppidega katoodi ja anoodi külgedel. Värvi ja märkide kombinatsiooni järgi saate määrata seadme tüübi, kuid peate uurima teatmeteost või kasutama kalkulaatorprogramme. Mõlemaid võib leida Internetist.
Stabiliseerivad pinged trükitakse mõnikord väikese võimsusega stabiliseerimisdioodidele.
Stabiliseerivate dioodide lülitusskeemid
Stabilisaatori põhiahel on jadas a-ga takistimis seab voolu läbi pooljuhtseadme ja võtab ülepinge. Kaks elementi moodustavad ühine jagaja. Kui sisendpinge muutub, jääb stabilisaatori langus konstantseks ja takisti muutub.
Sellist vooluringi saab kasutada iseseisvalt ja seda nimetatakse parameetriliseks regulaatoriks. See hoiab koormuse pinge konstantsena vaatamata sisendpinge või voolutarbimise kõikumisele (teatud piirides). Sellist seadet kasutatakse ka abiahelana, kus on vaja võrdluspingeallikat.
Seda kasutatakse ka tundlike seadmete (andurite jne) kaitsmiseks toite- või mõõteliini ebatavaliste kõrgete pingete (alalisvoolu või juhuslikud impulsid) eest. Kõik, mis on üle pooljuhtseadme stabiliseerimispinge, on "ära lõigatud". Sellist vooluringi nimetatakse "Zeneri barjääriks".
Varem kasutati impulsside kujundamise ahelates laialdaselt stabilisaatori omadust "ära lõigata" pinge tippe. Vahelduvvooluahelates kasutati kahe kanaliga seadmeid.
Kuid transistortehnoloogia arengu ja integraallülituste tulekuga on seda põhimõtet harva kasutatud.
Kui teil pole soovitud pinge jaoks regulaatorit, võite teha ühe kahest. Stabiliseerimispinge kogusumma võrdub kahe pinge summaga.
Tähtis! Töövoolu suurendamiseks ei tohi stabilitroone paralleelselt ühendada! Volt-ampri karakteristikute erinevus toob kaasa väljundi ühe stabilitroni termilise purunemise tsoonis, seejärel ebaõnnestub teine ülekoormuse tõttu.
Kuigi nõukogudeaegne tehniline dokumentatsioon lubab paralleelselt paralleelühendus zener paralleelselt, kuid tingimusel, et seadmed peavad olema sama tüüpi ja tegelik tegelik võimsuse hajumine töö ajal ei tohiks ületada ühe stabilitroni jaoks lubatavat. See tähendab, et sellises olukorras ei saa töövoolu suurendada.
Lubatud koormusvoolu suurendamiseks kasutatakse teist skeemi. Parameetrilist stabilisaatorit täiendab transistor ja saame emitteri repiiteri, mille koormus on emitteri ahelas ja stabiilne pinge transistori alusel.
Sel juhul on stabilisaatori väljundpinge U-stabiliseerimisest väiksem pingelangu väärtuse võrra emitteri ristmikul - ränitransistori puhul umbes 0,6 V. Selle vähenemise kompenseerimiseks võib dioodi ühendada stabilisaatoriga järjestikku. suund edasi.
Sel viisil (ühe või mitme dioodi kaasamisega) saate reguleerida regulaatori väljundpinget väikestes piirides ülespoole. Kui on vaja UV-d drastiliselt suurendada, on parem lisada seeriasse veel üks diood.
Stabilitroni kasutusala elektroonilistes vooluringides on lai. Valikule teadliku lähenemisega aitab see pooljuhtseade lahendada paljusid arendajale seatud ülesandeid.
Seotud artiklid:
