Stabilitrone - to je to, co je a proč?

Zenerova dioda je polovodičová dioda s jedinečnými vlastnostmi. Pokud obyčejný polovodič, když je zpětný zahrnutí je izolátor, provádí tuto funkci do určitého růstu aplikovaného napětí, načež dochází k reverzibilní lavinový průraz. S dalším zvýšením průtoku Zenerovy diody závěrném napětí zůstává konstantní vzhledem k poměrné snížení odporu. Tímto způsobem je možné dosáhnout stabilizačního režimu.

V uzavřeném stavu nejprve projde zenerovou diodou malý svodový proud. Prvek se chová jako odpor, jehož veličina odporu je skvělá. Při poruše se zenerova dioda stává nevýznamnou. Pokud budeme nadále zvyšovat napětí na vstupu, začne se element zahřát a pokud proud překročí přípustnou hodnotu, dojde k nevratnému tepelnému rozbití. Pokud se mu to nepodaří, když se napětí změní z nuly na horní hranici pracovní plochy, zůstanou vlastnosti zenerovy diody.

Když je zenerova dioda zapnuta přímo, vlastnosti se neliší od diody. Když je plus připojen k p-oblasti a mínus k n-oblasti, odpor přechodu je malý a proud proudí volně přes to. Zvyšuje se zvyšujícím se vstupním napětím.

Stabilitron je speciální dioda, spojená většinou v opačném směru. Prvek je nejprve uzavřen. V případě poruchy elektrickým proudem udržuje zenerová dioda napětí konstantní napětí v rozsáhlém rozsahu proudu.

Anoda je napájena mínusem a katoda - plus. Mimo stabilizace (pod bodem 2) dochází k přehřátí a zvyšuje se pravděpodobnost selhání prvku.

Charakteristiky

Parametry zenerovy diody jsou následující:

• U_umění. - Stabilizační napětí při jmenovitém proudu I_umění.;
• I_{umění. min} - minimální proud počátku poruchy elektrickým proudem;
• I_{umění. max} - maximální přípustný proud;
• ТКН - teplotní koeficient.

Na rozdíl od konvenčních dioda, Zenerova dioda - polovodičového zařízení, ve kterém je charakteristika proud-napětí oblasti elektrické a tepelné poruchy jsou umístěny dostatečně daleko od sebe navzájem.

Při maximálním přípustném proudu je často spojen parametr, který je často uveden v tabulkách - ztrátový výkon:

P_max = I_{umění. max}∙ U_umění..

Závislost zenerovy diody na teplotě může být buď pozitivní TCH nebo negativní. V případě sériového připojení prvků s různými koeficienty se vytvářejí přesné zenerové diody nezávislé na vytápění nebo chlazení.

Schémata zařazení

Typický jednoduchý stabilizační obvod se skládá z odporu zátěže R_b a zenerovou diodou, posunující zátěž.

V některých případech dochází k narušení stabilizace.

1. Napájení stabilizátoru velkého napětí z napájecího zdroje za přítomnosti kondenzátoru filtru na výstupu. Aktuální proudy při nabíjení mohou způsobit selhání zenerové diody nebo odpor R_b.
2. Odpojení zátěže. Při použití maximálního napětí na vstup může proud zenerovy diody překročit přípustnou hodnotu, což povede k jejímu ohřevu a zničení. Je důležité zachovat bezpečnost pasu.
3. Odolnost R_b je vybrána malá, takže při co nejnižším napájecím napětí a maximálním přípustném proudu na zátěži je zenerova dioda v pracovní zóně řízení.

Pro ochranu stabilizátoru se používají ochranné tyristorové obvody nebo pojistky.

Rezistor R_b vypočítané podle vzorce:

R_b = (U_pit - U_nom ) (I_umění. + I_Pane).

Zenerovy diodový proud I_umění. se volí mezi přípustnou maximální a minimální hodnotou v závislosti na napětí na vstupu U_pit a zatěžovací proud I_Pane.

Výběr zenerových diod

Prvky mají široké rozložení v stabilizačním napětí. Získat přesnou hodnotu U_Pane, Zenerovy diody jsou vybrány ze stejné šarže. Existují typy s užším rozsahem parametrů. Při vysokém rozptylu jsou prvky namontovány na radiátorech.

Pro výpočet parametrů zenerovy diody jsou potřebné počáteční údaje, například následující:

• U_pit = 12-15 V - vstupní napětí;
• U_umění. = 9 V - stabilizované napětí;
• R_Pane = 50-100 mA - zatížení.

Parametry jsou typické pro zařízení s nízkou spotřebou energie.

Pro minimální vstupní napětí 12 V je zvolen proud na zátěži maximálně 100 mA. Ohmovým zákonem lze nalézt celkové zatížení řetězce:

R_sum- = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Na zenerové diodě je pokles napětí 9 V. Pro proud 0,1 A je ekvivalentní zatížení:

R_ekv = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Nyní můžete stanovit odpor zátěže:

R_b = 120 ohmů - 90 ohmů = 30 ohmů.

Vybírá se ze standardních řad, kde se hodnota shoduje s vypočtenou hodnotou.

Maximální proud přes zenerovou diodu je určen s ohledem na mezní zatížení, takže se neztratí v případě, že nějaký vodič zmizí. Úbytek napětí přes rezistor je:

U_R = 15 - 9 = 6 V.

Poté se určuje proud přes rezistor:

I_R = 6/30 = 0,2 A.

Jelikož je zenerova dioda spojena sériově, I_c = I_R = 0,2 A.

Rozptýlení výkonu bude P = 0,2 ∙ 9 = 1,8 W.

Podle získaných parametrů je vybrána vhodná Zenerova dioda D815B.

Symetrická zenerová dioda

Symetrický diodový tyristor je spínací zařízení, které vede střídavý proud. Funkcí jeho práce je pokles napětí na několik voltů při zapnutí v rozmezí 30-50 V. Může být nahrazen dvěma protikontaktními konvenčními zenerovými diodami. Přístroje se používají jako spínací prvky.

Analogový diod zenerové

Pokud není možné vybrat příslušný prvek, použijte analogovou zenerovou diodu na tranzistorech. Jejich výhodou je možnost regulace napětí. Za tímto účelem lze použít stejnosměrné zesilovače s několika stupni.

Na vstupu je dělič napětí trimovací odpor R1. Pokud se vstupní napětí zvyšuje, zvyšuje se také na základě tranzistoru VT1. To zvyšuje proud přes tranzistor VT2, který kompenzuje zvýšení napětí a tím udržuje stabilní výkon.

Označení zenerových diod

K dispozici jsou skleněné zenerové diody a zenerové diody v plastových pouzdrech. V prvním případě jsou umístěny dvě číslice, mezi nimiž je umístěno písmeno V. Nápis 9V1 znamená, že U_umění. = 9,1 V.

Na plastovém pouzdru se nápisy dešifrují pomocí datového listu, kde můžete také zjistit další parametry.

Tmavý prsten na těle označuje katodu, ke které je připojen plus.

Závěr

Zenerova dioda je dioda se speciálními vlastnostmi. Výhodou zenerových diod je vysoká úroveň stabilizace napětí pro širokou škálu změn provozního proudu, stejně jako jednoduché schémata zapojení. Stabilizace zařízení s nízkým napětím se otáčí směrem dopředu a začnou pracovat jako obyčejné diody.