Стабилитрон или диод Зенера

Принцип действия стабилитрона

Принцип работы устройства заключается в подаче на диод напряжения блокировки через резистор, величина которого превышает напряжение пробоя самого диода. До этого момента, до момента отказа, через стабилитрон протекают токи утечки, величина которых очень незначительна, при этом сопротивление устройства очень велико.

В момент отключения значение тока резко возрастет, а значение дифференцированного сопротивления уменьшится до меньших значений. Благодаря этому свойству пробойный режим характеризуется стабильным значением напряжения в широких пределах обратного тока. Другими словами, стабилитрон служит для распределения тока резистора, который учитывает избыточное напряжение, а также ток, составляющий полезную нагрузку.

Рис. №1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона. Для работы стабилитрона используются участки ВАХ, на которых при значительных изменениях тока напряжение практически не меняется, что происходит при переподключении прибора в участке электрического пробоя.

Рисунок 2. Стабилитрон с резистором

Рис. Номер 3. Стабилитрон, состоящий из двух последовательно соединенных противоположным образом диодов, служит для ограничения напряжения обеих полярностей.

В основе устройства лежат два механизма: туннельный разрыв и pn-переход, это называется эффект Зенера и лавинный разрыв pn-перехода.

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис n. 4. Электрические характеристики важны для стабилитрона.

Разъяснение основных значений, характеризующих стабилитрон:

• Напряжение стабилизации — U ведомое, соответствует средней точке в точке стабилизации. Напряжение стабилизации — среднее значение между минимальным и максимальным-максимальным значением стабилизированного напряжения.
• Минимальный ток стабилизации, при этом значении происходит лавинный пробой pn перехода обратимого действия, он неизменно соответствует минимальному значению стабилизируемого напряжения.
• Максимально допустимый ток стабилитрона.
• Ток стабилизации или постоянный ток определяется как — Ist.nom = Imax — Imin. (способен длительное время выдерживать р-n переход без термического разрушения.
• Температурный коэффициент — это величина, используемая для определения взаимосвязи между изменением температуры окружающей среды при постоянном токе. У каждого типа стабилитрона свой температурный коэффициент.
• Дифференциальное сопротивление — это величина, которая зависит от увеличения напряжения стабилизации по мере увеличения тока в заданном диапазоне частот.
• Рассеиваемая мощность: величина мощности, которая обеспечивает требуемую надежность и рассеивается стабилитроном.

Как определить полярность диода по маркировке?

Самый простой и надежный способ определения полярности — использовать измерительный прибор типа «мультиметр», который включен в режим «Звонок». При измерении всегда следует помнить, что преимущество имеет красный изолированный кабель от встроенной батареи и знак минус — черный изолированный кабель.

Туннельные диоды

Знак, напоминающий прямую скобку, указывает катод туннельных диодов (рис. 4, а). Они изготовлены из полупроводниковых материалов с очень высоким содержанием примесей, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Из-за необычной формы вольт-амперной характеристики (имеет участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используются для усиления и генерации электрических сигналов и в коммутационных устройствах. Важным преимуществом этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Туннельный диод и его обозначение.

Разнообразные туннельные диоды представляют собой инвертированные диоды, у которых при низком напряжении на p-n переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Такие диоды используются при обратной связи. В условном обозначении перевернутого диода изображен пунктирный катод с двумя штрихами, касающимися центра (рис. 4.6).

Стабилитроны, соединенные последовательно

Значения отдельных стабилитронов могут быть выбраны в соответствии с приложением, в то время как кремниевый диод всегда будет падать примерно на 0,6–0,7 вольт в режиме прямого смещения. Напряжение питания V> IN, конечно, должно быть выше, чем максимальное выходное опорное напряжение, и в нашем примере выше оно составляет 19 В.

Типичный стабилитрон для обычных электронных схем — это серия BZX55 мощностью 500 мВт или серия BZX85 большей мощностью 1,3 Вт, где напряжение стабилитрона установлено, например, как C7V5 для диода 7,5 В, что обеспечивает справочный номер диода BZX55C7V5 .

Стабилитроны серии 500 МВт доступны в диапазоне от 2,4 до 100 Вольт и обычно имеют ту же последовательность значений, что и резисторы серии 5% (E24), а индивидуальные значения напряжения для этих небольших, но очень полезных диодов показаны на таблица ниже.

Выпрямление переменного тока.

Следовательно, наиболее важными параметрами стабилитрона являются напряжение стабилизации и максимальный рабочий ток. Рабочий ток стабилитрона ограничен последовательным резистором.

Выходное напряжение обычного нерегулируемого источника постоянного тока подвержено колебаниям из-за колебаний напряжения на его входе. Рисунок. При подключении разных потребителей, потребляющих разные токи, меняется и напряжение: при меньшей нагрузке оно увеличивается, при большей — падает. Для нормальной работы электронных устройств необходимо стабилизировать это напряжение, сделав его значение независимым от факторов, указанных выше. Стабилитроны — это полупроводниковые диоды, используемые для стабилизации напряжения в различных источниках питания. В отличие от обычных диодов, они работают при обратном подключении, в аварийном режиме. Это не вредит им до тех пор, пока не будет превышен предел рассеиваемой мощности, значение которого является производной падения напряжения на переходе и тока, протекающего через него.

Стабилитрон или диод Зенера-подробное описание

Полупроводниковый прибор, такой как стабилитрон, или, как его еще называют, стабилитрон, служит для стабилизации выходного напряжения.

Принцип действия стабилитрона

Принцип работы устройства заключается в подаче на диод напряжения блокировки через резистор, величина которого превышает напряжение пробоя самого диода. До этого момента, до момента отказа, через стабилитрон протекают токи утечки, величина которых очень незначительна, при этом сопротивление устройства очень велико.

В момент отключения значение тока резко возрастет, а значение дифференцированного сопротивления уменьшится до меньших значений. Благодаря этому свойству пробойный режим характеризуется стабильным значением напряжения в широких пределах обратного тока. Другими словами, стабилитрон служит для распределения тока резистора, который учитывает избыточное напряжение, а также ток, составляющий полезную нагрузку.

Рис. №1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона. Для работы стабилитрона используются участки ВАХ, на которых при значительных изменениях тока напряжение практически не меняется, что происходит при переподключении прибора в участке электрического пробоя.

Рисунок 2. Стабилитрон с резистором

Рис. Номер 3. Стабилитрон, состоящий из двух последовательно соединенных противоположным образом диодов, служит для ограничения напряжения обеих полярностей.

В основе устройства лежат два механизма: туннельный разрыв и pn-переход, это называется эффект Зенера и лавинный разрыв pn-перехода.

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис n. 4. Электрические характеристики важны для стабилитрона.

Разъяснение основных значений, характеризующих стабилитрон:

• Напряжение стабилизации — U ведомое, соответствует средней точке в точке стабилизации. Напряжение стабилизации — среднее значение между минимальным и максимальным-максимальным значением стабилизированного напряжения.
• Минимальный ток стабилизации, при этом значении происходит лавинный пробой pn перехода обратимого действия, он неизменно соответствует минимальному значению стабилизируемого напряжения.
• Максимально допустимый ток стабилитрона.
• Ток стабилизации или постоянный ток определяется как — Ist.nom = Imax — Imin. (способен длительное время выдерживать р-n переход без термического разрушения.
• Температурный коэффициент — это величина, используемая для определения взаимосвязи между изменением температуры окружающей среды при постоянном токе. У каждого типа стабилитрона свой температурный коэффициент.
• Дифференциальное сопротивление — это величина, которая зависит от увеличения напряжения стабилизации по мере увеличения тока в заданном диапазоне частот.
• Рассеиваемая мощность: величина мощности, которая обеспечивает требуемую надежность и рассеивается стабилитроном.

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

1. Прецизионные стабилитроны — отличаются более высокой стабильностью напряжения. Пример: 2С191 или КС211.
2. Двусторонний: ограничивает и стабилизирует биполярное напряжение. Пример: 2C170A или 2C182A.
3. Быстрый стабилитрон — пониженная барьерная способность и низкая переходная работа — это дает возможность работать в области кратковременных импульсов напряжения. Это такие стабилитроны: 2С175E; КС182Э; 2С211Э.

Распределение мощности представляет собой мощный маломощный стабилитрон.

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

• Прецизионные стабилитроны — отличаются более высокой стабильностью напряжения. Пример: 2С191 или КС211.
• Двусторонний: ограничивает и стабилизирует биполярное напряжение. Пример: 2C170A или 2C182A.
• Быстрый стабилитрон — пониженная барьерная способность и низкая переходная работа — это дает возможность работать в области кратковременных импульсов напряжения. Это такие стабилитроны: 2С175E; КС182Э; 2С211Э.

Распределение мощности представляет собой мощный маломощный стабилитрон.

Тиристоры

На основе основного обозначения диода строятся также обозначения тиристоров (от греческого тира — затвор и от английского (переведенного) stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типа p и n. Таких слоев в тиристоре четыре, то есть он имеет три pn перехода (структура pnprn).

Тиристоры широко используются в различных регуляторах переменного напряжения, генераторах релаксации, коммутационных устройствах и т.д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с проводниками только от крайних слоев конструкции называются динисторимнами и обозначаются символом диода, отрезком линии с перемычкой, параллельным катоду тире (рис. 7, а). Такой же прием был использован при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выходом (из одного из внутренних слоев конструкции) называются тринисторами. Контроль катода в обозначении этих устройств показан пунктирной линией, соединенной с обозначением катода (рис.7, в), вдоль анода — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7, Г).

Символ симметричного (двунаправленного) симистора получается из символа симметричного динистора путем добавления третьей клеммы (рис.7, (5).

Характеристики стабилитрона I-V

Стабилитрон используется в режиме «обратного смещения» или в режиме обратного разделения, то есть И анод диода подключен к минусу источника питания. Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что стабилитрон имеет область обратного смещения почти постоянного отрицательного напряжения независимо от величины тока, протекающего через диод, и остается почти постоянным даже при больших изменениях тока, таких как пока ток стабилитрона остается между током отключения IZ (мин.) и максимальным номинальным током IZ (макс.) .

Эта способность самоконтроля может в значительной степени использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения от колебаний напряжения или нагрузки. Практически постоянное напряжение на диоде в области пробоя является важной особенностью стабилитрона, так как его можно использовать в простейших типах устройств с регулятором напряжения.

Функция регулятора заключается в обеспечении постоянного выходного напряжения на нагрузку, подключенную к нему параллельно, несмотря на пульсации напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.

Проверка диодов различных видов мультиметром

Определение пригодности радиодеталей — основная процедура, выполняемая при ремонте или обслуживании радиоэлектронного оборудования. И если с пассивными элементами все более-менее понятно, то активные требуют особых подходов. Проверить сопротивление резистора или целостность катушки индуктивности несложно.

С активными ингредиентами дела обстоят немного сложнее. Необходимо отдельно понимать, как проверить диод мультиметром своими руками, так как это самый простой и распространенный полупроводниковый элемент в электронных схемах.

Виды диодов и их предназначение

Короче говоря, диод — это полупроводниковый компонент в электронной схеме, предназначенный для однонаправленного пропускания тока. Другими словами, устройство пропускает ток в одном направлении, блокируя поток в противоположном направлении, образуя своего рода соленоидный клапан.

На принципиальных схемах диод обозначен стрелкой-указателем, в конце которой есть линия, обозначающая блок. Стрелка указывает направление тока.

Следует помнить, что в теоретической физике ток формируется положительно заряженными частицами. Следовательно, чтобы открыть pn переход, прикладывают положительный потенциал в начале стрелки и отрицательный потенциал на ее конце. В этих условиях через устройство будет протекать постоянный ток.

Рассмотрим наиболее распространенные типы диодов, так как с точки зрения тестирования интерес представляют лишь некоторые, а именно:

• обычные диоды на pn переходе;
• с барьером Шоттки, чаще называемые просто диодами Шоттки;
• стабилитрон, служащий для стабилизации потенциала и других типов.

Есть много других типов диодов, например варикапы, светодиоды или фотодиоды. Однако из-за схожести ударных испытаний или их низкой распространенности эти устройства здесь не рассматриваются.

Определение типа элемента

Ничего страшного, если размер корпуса позволяет нанести на него хоть какую-то понятную маркировку. Но очень часто диоды настолько малы, что их сложно промаркировать даже цветом. В этом случае невозможно отличить диод от стабилитрона, например, потому что они похожи на братьев-близнецов.

В таких ситуациях поможет только принципиальная схема аппарата, из которого снимается элемент. По нему можно определить тип компонента и его марку.

Если эта информация недоступна, вы можете попытаться найти схематическую диаграмму ремонтируемого устройства в Интернете или сфотографировать элемент, а также перейти в Сеть и выполнить поиск изображения.

Проверку диодов мультиметром или другим тестером следует производить только после определения типа и марки, так как разные типы испытываются по-разному.

Применение тестера

Самый простой, но не менее эффективный прибор для проверки элементов электронных схем, полупроводниковых диодов, в том числе тестер радиодеталей.

Кроме того, этот инструмент более популярен среди радиомастеров благодаря своей простоте, малым весогабаритным параметрам, а также возможности измерения практически всех характеристик важных радиоэлементов и схем при ремонте.

Считается, что цифровые мультиметры благодаря своей точности и простоте использования постепенно вытесняют аналоговые. Однако ошибаться в точности старой «лавки» не стоит».

В него уже включены микросхемы, а резисторы моста имеют погрешность 1-2% (это очень высокая точность даже для интегральных микросхем). Поэтому для проверки исправности диода или транзистора необязательно покупать новый мультиметр, если у вас аналоговый.

Цифровая индикация прижилась из-за отсутствия в мультиметре механических компонентов. Это повысило его ударопрочность и долговечность.

Проверка диодов стала проще благодаря звуковому сигналу, который даже позволяет игнорировать дисплей. У большинства мультиметров есть специальный режим, который позволяет диоду звучать в прямом и переносном смысле. Он отмечен на корпусе соответствующей отметкой.

просто вставьте черный штекер в разъем COM, а красный штекер в разъем для измерения сопротивления (Ω), установите переключатель в режим непрерывности диода и начните проверку.

Методика проверки

Проверка диодов мультиметром заключается в выяснении работоспособности их pn перехода. А вообще ошибок по электронике всего две. Первый — обрыв цепи (выгорание), когда ток не течет ни в одном направлении. Вторая вызвана коротким замыканием (обрывом) электродов, которое превращает компонент в обычный кусок проволоки.

Методика тестирования предельно проста. При подключении анода к плюсовому щупу мультиметра и катода к минусу pn переход должен быть открытым, поэтому его сопротивление близко к нулю.

Цифровые счетчики должны давать характерный сигнал. При повторном подключении pn переход должен быть заблокирован, о чем свидетельствует его бесконечное сопротивление (теоретически.

На цифровом индикаторе отображается цифра 1. Так звучит хороший диод. Если ток проходит независимо от полярности подключения, происходит короткое замыкание. Если устройство не звонит ни в одном направлении, происходит прерывание.

Часто можно услышать вопрос, как проверить диод Шоттки. Действительно, эти компоненты принципиально отличаются от других.

Дело в том, что pn переход даже в открытом состоянии имеет сопротивление, пусть и небольшое. Это, в свою очередь, приводит к рассеиванию потерь энергии в виде тепла.

Для уменьшения последнего один из полупроводниковых электродов диода был заменен на металлический. И хотя ток утечки в этом случае немного увеличивается, в открытом состоянии сопротивление перехода очень низкое, что определяет КПД устройства.

В остальном проверка диода Шоттки с помощью мультиметра ничем не отличается от проверки обычного pn перехода.

Стабилитроны

Отдельно стоит вопрос об управлении стабилитронами. Проверять их по описанной выше методике нет никакого смысла, кроме того, что можно убедиться, что p-n переход в целости и сохранности. В отличие от обычного выпрямительного диода, стабилитрон использует обратную ветвь вольт-амперной характеристики (ВАХ). Поэтому для изучения стабилизирующих свойств рабочую точку нужно переместить именно в этот участок графика.

Для этого используется простая схема от источника питания и токоограничивающего резистора. В этом случае мультиметр измеряет не сопротивление перехода, а напряжение с постепенным увеличением потенциала питания.

Стабилитрон считается исправным, если при увеличении напряжения питания разность потенциалов между его электродами остается постоянной и равной указанной в документации на устройство.

Как проверить стабилитрон с помощью мультиметра?

Как проверить стабилитрон мультиметром?

1. Стабилитрон очень похож на диод, но его использование в радиотехнике совершенно иное. …
2. Проверка стабилитрона мультиметром проводится по аналогии с проверкой диода. …
3. Исправный стабилитрон всегда должен проводить ток только в одном направлении, по сути, как диод.

Особенности использования стабилитронов

Для использования стабилитронов, особенно российских производителей, не рекомендуется работать вне зоны повреждения, что является следствием увеличения со временем тока утечки. Например, на стабилитрон, рассчитанный на U15 В, не рекомендуется подавать напряжение, отличное от расчетного, хотя бы необходимо следить за минимальным током стабилизации.

При неудачном распределении напряжения при выборе предельного значения устройство может перегреться и наступит режим отказа.

Стабилитроны нежелательно подключать к сети в качестве предохранителя, последствия для стабилитрона будут плачевными, при превышении текущего значения они выйдут из строя. Для защиты лучше использовать в некоторых случаях специализированные стабилитроны (супрессоры) марки ZY5.6. Установка стабилитрона (стабилитрона) в схему низковольтного источника питания крайне нежелательна, так как U-туннельный пробой имеет отрицательный температурный коэффициент.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то упустил. Взгляните на карту сайта Electronic Engineer, я буду рад, если вы найдете что-то еще полезное на моем сайте. Делитесь информацией в социальных сетях, как будто она вам нравится — это поможет развитию канала

Стабилитрон. Принцип работы, вольт-амперная характеристика.

Изучив диоды, их принцип действия и устройство, логичнее всего было бы рассмотреть еще один полезный элемент многих электрических схем: стабилитрон! Его также называют стабилитроном в честь физика Кларенса Зенера, который носит гордый титул изобретателя стабилитрона. В 1930-х годах Зинер изучал явления электрического пробоя в диэлектриках, и результаты его исследований легли в основу работы стабилитронов.

Стабилитрон — это диод, предназначенный для работы на обратной ветви вольт-амперной характеристики в режиме пробоя. Как вы помните, у обычного диода рабочая зона, наоборот, находится на прямой ветви. Я уже упоминал термин «провал», поэтому давайте подробнее рассмотрим это явление…

Следовательно, существует три типа или механизма разрыва:

• туннель
• лавина
• термический

это была первая неудача, которую обнаружил в своих работах К. Зинер. Разрыв туннеля, в свою очередь, связан с туннельным эффектом, то есть явлением проникновения электронов через узкий потенциальный барьер на границе pn-перехода. Это приводит к тому, что электроны начинают перемещаться из p-области в область n-типа, что, в свою очередь, вызывает резкое увеличение обратного тока через pn переход.

Срыв лавин связан с тем, что частицы, движущиеся в сильном электрическом поле, могут приобретать кинетическую энергию, величина которой достаточна для ударной ионизации молекул или атомов материала. То есть электрон или дырка, разогнавшись, сталкивается с атомом вещества, в результате чего образуется пара частиц с противоположными зарядами. Все это становится возможным, если кинетическая энергия этих частиц до столкновения имела достаточное значение. Так в итоге образовавшиеся частицы (или одна из них) тоже начинают разгоняться под действием сильного поля и тоже врезаются в атом материала ???? В результате весь процесс повторяется снова и снова, как лавина, собственно, из-за этого неисправность и получила свое название.

Термический пробой гораздо прозаичнее. Из-за увеличения обратного напряжения pn переход нагревается, а затем разрушается. В отличие от туннелирования и лавинообразного разрыва, которые обратимы, термический разрыв необратим.

В целом принцип работы стабилитрона основан на обратимости отключающих механизмов. Для стабилитрона работает ситуация, когда он находится в состоянии лавины или туннельного замыкания! Это также подразумевает основное отличие стабилитрона от обычного диода. Стабилитрон спроектирован таким образом, что туннель, лавина или оба этих типа отказов гарантированно произойдут задолго до того, как произойдет тепловой отказ в устройстве (в конце концов, тепловой отказ просто выведет элемент из строя — окончательно и безвозвратно).

принято считать, что значения обратных напряжений соответствуют различным механизмам отказа:

• U_ {отказ} <4,5 В — преобладает разрыв туннеля
• 4.5 В leqslant U_ {fault} leqslant 6.7 V — оба типа неисправностей возникают одновременно
• U_ {fault}> 6.7V — лавинная неисправность

Все эти характеристики стабилитрона можно представить следующим образом:

Здесь следует отметить два важных момента. Во-первых, эти значения не совсем точны. Для разных диодов, разных способов изготовления значения могут быть разными. Но в целом идея неизменна: есть определенная область, внутри которой сосуществуют оба механизма разрыва. Второй интересный момент — температурные коэффициенты лавин и осадок тоннелей имеют разные знаки:

• в случае туннельного разрыва температурный коэффициент напряжения (TKN) отрицательный, поскольку с повышением температуры напряжение разрыва уменьшается.
• при лавинном разрыве ТКН положительный, то есть все наоборот: повышение температуры приводит к увеличению напряжения разрыва.

Таким образом, мы поняли принцип работы стабилитрона, происходящие процессы и то, что режим работы стабилитрона находится в области обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона:

При повышении обратного напряжения в определенное время происходит пробой, и ток через стабилитрон резко возрастает. В этом случае напряжение, наоборот, практически не меняется, т.е стабилизируется. Это идея использования стабилитронов в электрических цепях ????

На схеме я выделил отдельно несколько точек, давайте рассмотрим их:

• I_ {st medspace min} — минимальное значение обратного тока. Если ток меньше, стабилитрон закрыт.
• I_ {st} — номинальное значение обратного тока. Обычно указывается производителем в документации и может составлять около 30% от максимального тока стабилизации.
• I_ {st medspace max} — вот он, указанный выше максимальный ток стабилизации. Это значение ограничено максимальной мощностью, рассеиваемой устройством. Если это значение будет превышено, произойдет пресловутый термический пробой, который выведет из строя стабилитрон.

Каждое из этих значений тока соответствует определенному значению напряжения, которое также указано в руководстве / документации для конкретного элемента.

Теперь для наглядной демонстрации рассмотрим практический пример схемы со стабилитроном. Кстати, на схемах подключения он обозначен так:

А так выглядит принципиальная схема, в отличие от диода полярность зажигания стабилитрона обратная:

Выбираем конкретный экземпляр, например 1N4733A. Его особенности показаны ниже:

Минимальное напряжение стабилизации, В	4.8
Номинальное напряжение стабилизации, В	5.1
Максимальное напряжение стабилизации, В	5,3
Минимальный ток стабилизации, мА	49
Максимальный ток стабилизации, мА	178

Итак, приступим к подаче напряжения на вход:

U_ {out} = 3 В

Как видите, подаваемое напряжение не превышает напряжения стабилизации, поэтому на выходе мы наблюдаем то же значение, что и на входе. Увеличиваем напряжение:

U_ {output} = 5 В

И тут ситуация уже меняется, стабилитрон начинает делать свое дело! Поднимем напряжение еще выше:

U_ {выход} = 5,05 В U_ {выход} = 5,11 В

Стабилизация напряжения налицо! Итак, в целом мы четко проверили принцип работы стабилитрона, теоретические аспекты которого мы ранее изучили ????

На этом мы завершаем сегодняшнюю статью, большое спасибо за внимание!

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. В этом случае роль диэлектрика играет сам pn переход, в котором мало свободных носителей заряда, а роль пластин играют соседние полупроводниковые слои с разным знаком электрического заряда — электроны и дырки. Изменяя напряжение, приложенное к pn переходу, можно изменять его толщину и, следовательно, емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление используется в специальных полупроводниковых приборах — варикапах от английских слов varicaps — переменный и cap (acitor) — конденсатор. Варикапы широко используются для настройки схем генераторов, в устройствах автоматической регулировки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. Рис. 6, а) четко отражает их суть: нижние параллельные линии воспринимаются как символ конденсатора. Ударные и переменные конденсаторы, варикапы часто выполняются в виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и отдельными анодами. Например, на рис. 6.6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6, в — из трех.

Что такое стабилитрон, как он работает и для чего используется

Стабильное напряжение питания в электронике — пожалуй, самый важный параметр, который проверяется в обязательном порядке. К сожалению, напряжение в наших электрических сетях может довольно часто изменяться от определенного значения, но для того, чтобы электронные устройства работали долгое время, необходимо обеспечить стабильное напряжение питания, то есть исключить все виды скачков напряжения. Для этих целей используются стабилитроны. В этой статье мы рассмотрим их подробнее.

Что такое стабилитрон

Итак, для начала разберемся, что такое стабилитрон. Стабилитрон (стабилитрон) — это полупроводниковый диод, который работает в режиме разделения с обратным смещением. Звучит непонятно и заумно. Проще говоря, стабилитрон — это полупроводниковый прибор, стабилизирующий напряжение. Это кажется более понятным, теперь давайте разберемся, как он это делает.

Как работает стабилитрон

Итак, чтобы понять, как это работает, представим себе такую ​​вазу:

Кроме того, в этом сосуде всегда должен поддерживаться один и тот же уровень воды. Для этих целей в емкости сделана переливная труба, по которой удаляется «лишняя» жидкость, и тем самым поддерживается постоянный уровень воды. А переливная труба начинает работать только тогда, когда «лишняя» вода начинает течь через наливную трубу.

Точно так же работает стабилитрон.

Следовательно, стабилитрон работает исключительно в цепях постоянного тока и передает напряжение в прямом направлении анод-катод, как обычный диод. Но он (стабилитрон) имеет любопытную особенность, при подаче напряжения (катод-анод) ток не будет проходить через стабилитрон только до тех пор, пока значение напряжения не будет выше указанного значения, для которого установлен стабилитрон.

Как видно из рисунка выше, как только напряжение достигает рабочей области стабилитрона, в нем возникает неисправность и через него начинает течь ток.

Внешний вид стабилитронов

Старомодные (советские) стабилитроны выпускались в алюминиевом корпусе с буквенной маркировкой, и для определения их номинала необходимо поискать характеристики этого стабилитрона.

В этом плане с зарубежными образцами намного проще, их номинал указывается прямо на корпусе изделия и выглядит так:

Основные параметры стабилитронов

Основными параметрами стабилитронов являются:

1. Напряжение. Этот параметр показывает, при каком значении напряжения стабилитрон начнет пропускать ток в обратном направлении.

2. Текущий. Это значение указывает максимальный ток, который продукт может пропускать без сбоев.

Остальные параметры стабилизаторов представлены в таблице:

Стабилитрон в схеме

Теперь соберем простую схему, которую еще называют параметрическим стабилизатором.

Итак, используем в схеме стабилитрон D814B на напряжение стабилизации 8,9 Вольт. Получается, что через наш стабилитрон ток начинает течь в обратном направлении, напряжение питания должно быть больше напряжения стабилизации. Другими словами, источник должен подавать 9 Вольт или больше, чтобы стабилизатор открылся (заработал).

И все лишние U будут сбрасываться через стабилизатор разве что. То есть стабилитрон — наша переливная трубка, он отводит (сбрасывает) лишнее напряжение (воду).

К тому же стабилизатор будет корректно работать как при постепенном изменении напряжения, так и при резком скачке.

Если напряжение блока питания упадет ниже 8,9 Вольт, стабилизатор закроется и также изменит напряжение на его выходе. То есть стабилизации не будет в принципе.

Проверка стабилитрона

Проверка стабилизатора ничем не отличается от проверки работоспособности обычного диода, а для этого вам понадобится мультиметр.

Переводим мультиметр в положение композиции, красный зонд приставляем к аноду, а черный — к катоду. В этом случае падение напряжения прямого PN перехода должно отображаться на экране устройства. При замене зондов на дисплее должно отображаться «1».

Эти параметры будут свидетельствовать о полном исправности стабилитрона.

Применение тестера

Самый простой, но не менее эффективный прибор для проверки элементов электронных схем, полупроводниковых диодов, в том числе тестер радиодеталей. Кроме того, этот прибор более распространен среди радиомастеров благодаря своей простоте, малым весогабаритным параметрам, а также возможности измерения практически всех характеристик радиоэлементов и схем, важных при ремонте.

Считается, что цифровые мультиметры благодаря своей точности и простоте использования постепенно вытесняют аналоговые. Однако ошибаться в точности старой «лавки» не стоит. В него уже включены микросхемы, а резисторы моста имеют погрешность 1-2% (это очень высокая точность даже для интегральных микросхем). Поэтому для проверки исправности диода или транзистора необязательно покупать новый мультиметр, если у вас аналоговый.

Цифровая индикация прижилась из-за отсутствия в мультиметре механических компонентов. Это повысило его ударопрочность и долговечность.

Как узнать напряжение стабилизации неизвестного стабилитрона

Перебирая накопившиеся радиоэлементы, ввел внушительное количество стабилитронов, некоторые не промаркировались. Подобная беда подтолкнула меня написать эту инструкцию. Чтобы навести порядок на рабочем столе. Сегодня мы рассмотрим пару способов определения наименования стабилитрона.

Устройство для определения напряжения стабилизации неизвестного стабилитрона

Схема этого устройства очень проста в использовании и изготовлении, сейчас я объясню принцип его работы. Для этого нам понадобится блок питания с регулировкой напряжения и его индикацией, если такой нет, то ниже рассмотрим способ тестирования без него. Кроме того, требуется ограничительный резистор от 1 до 2 кОм и соединительные кабели.

На фото все хорошо видно, последовательно с регулируемым блоком питания подключаем блок питания ограничителя соответствующего номинала, далее подключаем сам тестируемый стабилитрон, катодом к плюсу. Далее замыкаем цепь на минусовой клемме блока питания. Параллельно неизвестному стабилитрону подключаем его в режиме измерения напряжения.

Будет очень хорошо, если ваш лабораторный блок питания будет иметь встроенную защиту от короткого замыкания, в некоторых случаях это избавит вас от лишнего ремонта. Давайте начнем медленно, добавим выходное напряжение и наблюдаем за изменением на дисплее мультиметра.

Для определения напряжения стабилитрона возьмем очень распространенную модель 1N4742A. Для любопытных его аналог — С12 5Т, стабилизация на 12 вольт. Подключаем все по схеме и регулируем питание, у меня придел 14 вольт. Все работает нормально с небольшими ошибками инструмента, но в целом все нормально.

Точно так же можно проверить любой стабилитрон, насколько позволяет выбранный источник питания. Метод действительно хороший и простой.

Как проверить диод мультимтером и отличить его от стабилитрона

Определение пригодности радиодеталей — основная процедура, выполняемая при ремонте или обслуживании радиоэлектронного оборудования. И если с пассивными элементами все более-менее понятно, то активные требуют особых подходов. Проверить сопротивление резистора или целостность катушки индуктивности несложно.

С активными ингредиентами дела обстоят немного сложнее. Необходимо отдельно понимать, как проверить диод мультиметром своими руками, так как это самый простой и распространенный полупроводниковый элемент в электронных схемах.

Виды диодов и их предназначение

Короче говоря, диод — это полупроводниковый компонент в электронной схеме, предназначенный для однонаправленного пропускания тока. Другими словами, устройство пропускает ток в одном направлении, блокируя поток в противоположном направлении, образуя своего рода соленоидный клапан.

На принципиальных схемах диод обозначен стрелкой-указателем, в конце которой есть линия, обозначающая блок. Стрелка указывает направление тока.

Следует помнить, что в теоретической физике ток формируется положительно заряженными частицами. Следовательно, чтобы открыть pn переход, прикладывают положительный потенциал в начале стрелки и отрицательный потенциал на ее конце. В этих условиях через устройство будет протекать постоянный ток.

Рассмотрим наиболее распространенные типы диодов, так как с точки зрения тестирования интерес представляют лишь некоторые, а именно:

• обычные диоды на pn переходе;
• с барьером Шоттки, чаще называемые просто диодами Шоттки;
• стабилитрон, служащий для стабилизации потенциала и других типов.

Есть много других типов диодов, например варикапы, светодиоды или фотодиоды. Однако из-за схожести ударных испытаний или их низкой распространенности эти устройства здесь не рассматриваются.

Определение типа элемента

Ничего страшного, если размер корпуса позволяет нанести на него хоть какую-то понятную маркировку. Но очень часто диоды настолько малы, что их сложно промаркировать даже цветом. В этом случае невозможно отличить диод от стабилитрона, например, потому что они похожи на братьев-близнецов.

В таких ситуациях поможет только принципиальная схема аппарата, из которого снимается элемент. По нему можно определить тип компонента и его марку.

Если эта информация недоступна, вы можете попытаться найти схематическую диаграмму ремонтируемого устройства в Интернете или сфотографировать элемент, а также перейти в Сеть и выполнить поиск изображения.

Проверку диодов мультиметром или другим тестером следует производить только после определения типа и марки, так как разные типы испытываются по-разному.

Применение тестера

Самый простой, но не менее эффективный прибор для проверки элементов электронных схем, полупроводниковых диодов, в том числе тестер радиодеталей.

Кроме того, этот инструмент более популярен среди радиомастеров благодаря своей простоте, малым весогабаритным параметрам, а также возможности измерения практически всех характеристик важных радиоэлементов и схем при ремонте.

Считается, что цифровые мультиметры благодаря своей точности и простоте использования постепенно вытесняют аналоговые. Однако ошибаться в точности старой «лавки» не стоит».

В него уже включены микросхемы, а резисторы моста имеют погрешность 1-2% (это очень высокая точность даже для интегральных микросхем). Поэтому для проверки исправности диода или транзистора необязательно покупать новый мультиметр, если у вас аналоговый.

Цифровая индикация прижилась из-за отсутствия в мультиметре механических компонентов. Это повысило его ударопрочность и долговечность.

Проверка диодов стала проще благодаря звуковому сигналу, который даже позволяет игнорировать дисплей. У большинства мультиметров есть специальный режим, который позволяет диоду звучать в прямом и переносном смысле. Он отмечен на корпусе соответствующей отметкой.

просто вставьте черный штекер в разъем COM, а красный штекер в разъем для измерения сопротивления (Ω), установите переключатель в режим непрерывности диода и начните проверку.

Методика проверки

Проверка диодов мультиметром заключается в выяснении работоспособности их pn перехода. А вообще ошибок по электронике всего две. Первый — обрыв цепи (выгорание), когда ток не течет ни в одном направлении. Вторая вызвана коротким замыканием (обрывом) электродов, которое превращает компонент в обычный кусок проволоки.

Методика тестирования предельно проста. При подключении анода к плюсовому щупу мультиметра и катода к минусу pn переход должен быть открытым, поэтому его сопротивление близко к нулю.

Цифровые счетчики должны давать характерный сигнал. При повторном подключении pn переход должен быть заблокирован, о чем свидетельствует его бесконечное сопротивление (теоретически.

На цифровом индикаторе отображается цифра 1. Так звучит хороший диод. Если ток проходит независимо от полярности подключения, происходит короткое замыкание. Если устройство не звонит ни в одном направлении, происходит прерывание.

Часто можно услышать вопрос, как проверить диод Шоттки. Действительно, эти компоненты принципиально отличаются от других.

Дело в том, что pn переход даже в открытом состоянии имеет сопротивление, пусть и небольшое. Это, в свою очередь, приводит к рассеиванию потерь энергии в виде тепла.

Для уменьшения последнего один из полупроводниковых электродов диода был заменен на металлический. И хотя ток утечки в этом случае немного увеличивается, в открытом состоянии сопротивление перехода очень низкое, что определяет КПД устройства.

В остальном проверка диода Шоттки с помощью мультиметра ничем не отличается от проверки обычного pn перехода.

Стабилитроны

Отдельно стоит вопрос об управлении стабилитронами. Проверять их по описанной выше методике нет никакого смысла, кроме того, что можно убедиться, что p-n переход в целости и сохранности. В отличие от обычного выпрямительного диода, стабилитрон использует обратную ветвь вольт-амперной характеристики (ВАХ). Поэтому для изучения стабилизирующих свойств рабочую точку нужно переместить именно в этот участок графика.

Для этого используется простая схема от источника питания и токоограничивающего резистора. В этом случае мультиметр измеряет не сопротивление перехода, а напряжение с постепенным увеличением потенциала питания.

Стабилитрон считается исправным, если при увеличении напряжения питания разность потенциалов между его электродами остается постоянной и равной указанной в документации на устройство.

Без выпаивания

Отдельно стоит рассмотреть вопрос, можно ли проводить тесты мультиметром прямо на плате, не распаивая с нее элемент.

Все зависит от сложности схемы и квалификации мастера. Установленное на плате изделие может звучать через обмотки трансформатора, резистивные элементы, перегоревший конденсатор или что-то еще. Поэтому получить более или менее адекватные показатели зачастую не удается.

Конечно, если мастер прочитает принципиальную схему как раскрытую книгу или приложит руку к таким устройствам, он сможет оценить производительность устройства. Существуют также процедуры испытаний без разборки, например, для автомобильных источников питания.

Но все же лучше припаять элемент из схемы. Кроме того, достаточно «повесить в воздухе» только одну ножку изделия, что занимает 2-3 секунды. И после тестирования мультиметром в течение того же времени диод возвращается в исходное положение на плате.