Лабораторна робота № 2

Тема: Дослідження стабілітрона

1 Мета роботи: Вивчення особливостей роботи стабілітрону, побудова ВАХ та визначення його параметрів.

2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, програма Electronics Worbench.

3 Схема дослідження:

S1

2 3

Рис.1

4 Основні теоретичні положення:

Стабілітрон – це напівпровідниковий діод, напруга на якому в області електричного пробою майже не залежить від сили струму.

Принцип дії стабілітрону – електричний пробій p-n переходу.

Основна характеристика – вольт-амперна характеристика (ВАХ) (рис.2).

Робоча ділянка (АБ) -пряма майже паралельна осі струмів.

Рис.2

Робочий режим – при зворотному включенні (режим електричного пробою).

Стабілітрони виготовляють з кремнію, який має порівняно з германієм більшу ширину забороненої зони, а значить значно менший зворотний струм. Це приводить до того, що тепловий пробій настає при значно більших зворотних напругах, ніж в германієвих приладах.

Застосовуються стабілітрони для стабілізації напруги, як обмежувач постійної та імпульсної напруги, як поділювач напруги, як джерело еталонної напруги.

Основні параметри:

- напруга стабілізації U_ст – падіння напруги на стабілітроні в області стабілізації при номінальному значенні струму;

- мінімальний струм стабілізації І_min – найменше значення струму крізь стабілітрон, при якому виникає стійкий електричний пробій (точка А на ВАХ);

- максимальний струм стабілізації І_max – найбільший струм крізь стабілітрон, при якому потужність, що розсіюється на стабілітроні, не перевищує допустимого значення (точка Б на ВАХ);

- диференційний опір r_ст – характеризує зміну величини напруги на приладі зі змінами струму крізь нього, тобто, характеризує ступінь стабільності напруги стабілізації при зміні струму пробою

r_ст = ∆U_ст /∆І_ст;

де ∆U_ст = U_{ст. max} - U_{ст. min} - змінення напруги в режимі стабілізації;

∆І_ст = І_{ст. max} - І_{ст. min} - крайні значення струму стабілізації.

- температурний коефіцієнт напруги стабілізації α,

α = ∆U_ст /U_ст ∙ ∆T (1/град);

- максимальна потужність розсіювання Р_max – найбільша потужність, яка виділяється в p-n переході, при якій ще не виникає теплового пробою.

5 Послідовність виконання роботи:

5.1. Зняття ВАХ при прямому включенні стабілітрону (рис.1)

Для зняття ВАХ при прямому включенні діоду перемикач S1 поставити в положення 1-3. Змінюючи значення U_пр, зняти залежність І_пр = f(U_пр) (пряма гілка). Дані вимірювань занести у таблицю 1.

Таблиця 1

5.2. Зняття ВАХ при зворотному включенні стабілітрону (рис.1)

Для зняття ВАХ при зворотному включенні діоду перемикач S1 поставити в положення 2-3. Змінюючи значення U_зв, зняти залежність І_зв = f(U_зв) (зворотна гілка). Особливо ретельно слід знімати характеристику на ділянці стабілізації, так як тут у широкому інтервалі змінення струму діоду напруга U_ст змінюється незначно. Дані вимірювань занести у таблицю 2.

Таблиця 2

5.3. Побудова ВАХ

За результатами вимірювань (таблиці 1 і 2) побудувати графік ВАХ (на міліметровому папері).

5.4 Визначення основних параметрів стабілітрону

За ВАХ визначити: U_ст; І_ст; І_min; І_max; r_ст.

6 Зміст звіту:

- найменування та мета роботи;

- схема дослідження;

- перелік приладів;

- результати вимірювань (таблиці 1 і 2);

- графік ВАХ (на міліметровому папері);

- розрахунок та визначення основних параметрів стабілітрону;

- висновки. Розшифрувати маркування дослідженого стабілітрону.

7 Контрольні питання:

7.1 Принцип дії стабілітрону.

7.2 Чому основним матеріалом для стабілітрону є кремній?

7.3 Умовне графічне зображення стабілітрону.

7.4 Як стабілітрон вмикається у схемі відносно навантаження?

7.5 Приведіть схему включення стабілітрону, якщо потрібно збільшити напругу стабілізації на навантаженні.

7.6 Основні параметри стабілітрону.

7.7 Як визначається диференційний опір стабілітрону в режимі стабілізації?

7.8 Що таке стабістор?

8 Література:

8.1 Васильєва Л.Д, Медведенко Б.І., Якименко Ю.І. «Напівпровідникові прилади: Підручник. – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»», 2003. – 388 с.

8.2 Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков, “Електроніка і мікросхемотехніка»: Підручник. 2-е вид./ за ред. А.Г. Соскова.-К.: Каравела, 2009.-416 с.

8.3 В.Ю. Лавриненко, «Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд., перераб. И доп. – К.: Техника, 1984. – 424 с.

8.4 Конспект лекцій.