Краткие теоретические сведения. Стабилитроны – это полупроводниковые диоды, работающие в режиме лавинного пробоя

Стабилитроны – это полупроводниковые диоды, работающие в режиме лавинного пробоя. Они предназначены для стабилизации уровня напряжения в нелинейных цепях постоянного тока. В качестве стабилитронов используются плоскостные кремниевые диоды (обозначают КС 168А). При использовании высоколегированного кремния (высокая концентрация примесей, а, следова- тельно, и свободных носителей заряда) напряжение стабилизации понижается,

а с уменьшением степени легирования – повышается. Напряжение стабилиза- ции лежит в диапазоне от 3 до 180 В. Вольтамперная характеристика полупро- водникового стабилитрона изображена на рисунке 3.1.

На характеристике точками А и В отмечены границы рабочего участка.

Положение точки А соответствует напряжению пробоя p-n перехода, которое зависит от удельного сопротивления исходного материала. Точка В соответст- вует предельному режиму, в котором на стабилитроне рассеивается максималь-

но допустимая мощность.

Iпр

ERн/(Rн+R)

Uпроб

А В

Uст

0

Iст min

Iст

Iст max

E/R

Uпр

Рисунок 3.1 - Вольтамперная характеристика стабилитрона

При подключении стабилитрона к источнику постоянного напряжения через резистор получается схема для исследования стабилитрона (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 Схема для исследования стабилитрона

Ток стабилизации стабилитрона Iст может быть определен вычислением падения напряжения на резисторе R

Iст = (E — Uст)/R (3.1)

Напряжение стабилизации стабилитрона Uст определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличива- ется. Мощность рассеивания стабилитрона Рст вычисляется как произведение тока Iст на напряжение Uст: Рст = IстUст. Дифференциальное сопротивле- ние стабилитрона вычисляется так же, как для диода, по наклону вольтампер- ной характеристики: Rдиф= dUст/dIст.

На практике схема стабилизатора напряжения содержит нагрузочное со- противление, присоединѐнное параллельно стабилитрону (рисунок 3.3).

Для этой схемы справедливо уравнение

E=(Iст + Iн)R + Uст=(Iст + Uст/Rн)R + Uст (3.2)

Из этого уравнения получим выражение для тока стабилизации

Iст = E/R –Uст (R + Rн)/RRн (3.3)

На основании уравнения (3.3) может быть построена нагрузочная пря- мая, точка пересечения которой с вольтамперной характеристикой является рабочей (рисунок 3.1).

При изменении напряжения источника питания E нагрузочная прямая перемещается параллельно самой себе (пунктирная линия на рисунке 3.1), а

при изменении сопротивления нагрузки изменяется еѐ наклон.