Повышая концентрацию примесей в кремниевых диодах можно добиться обратимости процесса электрического пробоя. При этом на обратной ветви ВАХ образуется участок, на котором большие изменения тока через переход вызывают небольшие изменения напряжения(рис.1-7). Диоды, имеющие такую ВАХ, называются стабилитронами, или опорными диодами, так как они используются для стабилизации напряжения.
Основными параметрами стабилитронов являются: Iмин, Iмакс соответственно минимальный и максимальный токи стабилизации, определяющие рабочий участок ВАХ. Обычно значение Iмин лежит в пределах от 3 мА до 100 мА, а Iмакс - от 10 мА до 3 А.
Uстаб.ном - номинальное напряжение стабилизации, обычно от 1 до200 В;
Rдин=dU/dI - динамическое сопротивление, где dI,dU - приращения тока и напряжения на рабочем участке ВАХ, обычно Rдин=10- 100 Ом.
У стабилитрона обратное напряжение остается практически постоянным при условии
Iобрмакс>= I>= Iобр, мин.
Рис.1-8 Схема включения стабилитрона
Uнестаб = Uстаб+Iстаб Rогран
Uстаб= 3,3 В – 150 В
Iстаб, мин = 2 – 5 мА
Iстаб, макс = 30 – 500 мА
Стабилизирующие свойства характеризуются коэффициентом стабилизации:
Для повышения коэффициента стабилизации применяется каскадное соединение стабилизирующих ячеек.
Рис.1-9 Каскадное соединение стабилитронов
Недостаток многоячеечного стабилизатора - большие потери напряжения на ограничительных резисторах. Для увеличения стабилизированного напряжения применяется последовательное соединение стабилитронов.
Рис.1-10 Последовательное соединение стабилитронов
Если стабилитроны включить встречно,то при подаче на них переменного напряжения происходит двустороннее ограничение выходного напряжения(рис).
Рис.1-11 Встречное соединение стабилитронов
Параллельное соединение стабилитронов не применяется т.к. в момент включения всегда открывается стабилитрон с наименьшим Uстаб.и остальные стабилитроны остаются закрытыми.
Рис.1-12 Внешний вид стабилитронов
1-маломощный стабилитрон;
2-мощный стабилитрон с креплением на теплоотводе
2. Задание: Исследовать параметры стабилитрона
2.1. Соберите схему для исследования параметров стабилитрона.
Схема аналогична схеме для исследования параметров полупроводникового диода. Из библиотеки Diodes на рабочее поле поместите стабилитрон:
2.2. Снимите вольтамперные характеристики стабилитрона, меняя значение подстроечного резистора от 0% до 100% через интервал 20%:
2.2.1. Исследуйте прямую ветвь стабилитрона. Для переключения ключа используйте клавишу Space (Пробел).
2.2.2. Исследуйте обратную ветвь стабилитрона.
2.2.3. Полученные данные занесите в таблицу (точность измерения – два знака после запятой):
Прямая ветвь
Обратная ветвь
I, мА
U, мВ
I, мА
U, В
2.3. Постройте график вольтамперной характеристики стабилитрона.
2.4. Измените температуру работы стабилитрона и повторите пункты 2.2. и 2.3.