Как определить стабилитрон на сколько вольт: Как проверить напряжение стабилитрона? — Diodnik

Простой способ проверки стабилитронов (диодов Зенера) на их напряжение стабилизации и целостность, используя вольтметр и простой блок питания.

 

 

 

 

В этой статье предлагаю Вам разобраться с вопросом – как можно достаточно простым методом проверять стабилитроны (которые также называются диодами Зенера) на их напряжение стабилизации, а также на пригодность вообще. Напомню, что стабилитрон представляет собой обычный полупроводник, у которого есть некоторое свое стабильное напряжение, что присутствует между катодом и анодом, при обратном включении к источнику постоянного напряжения, при электрическом пробое этого полупроводника.

 

Видео по этой теме:

 

 

 

 

 

Если взять самый обычный диод, то при обратном включении между анодом и катодом будет величина постоянного напряжения равная напряжению источника этого питания. При таком подключении диод подобен обычному диэлектрику, который через себя не пропускает ток (точнее ток есть, называемый током утечки, но он очень мал).

 

Прямое и обратное подключение диода в электрическую цепь

 

И это при условии, что данный диод рассчитан на обратное напряжение больше, чем на него подается. В противном случае (если подаваемое напряжение будет больше того, на какое рассчитан диод) этот диод просто пробьется, выйдя из строя. При этом скорее всего он либо начнет электрический ток проводить в обе стороны, как обычный проводник, либо станет диэлектриком, ток проводить уже вовсе не будет.

 

обозначение стабилитрона, где у него анод и катодУ стабилитрона же, в отличие от обычного диода, имеется более низкое обратное напряжение, при котором этот стабилитрон пробивается. И этот пробой не выводит стабилитрон из строя, а напряжение на нем стабилизируется на определенном уровне. У разных стабилитронов это напряжение стабилизации может отличаться, и оно соответствует конкретной маркировке этих стабилитронов. Естественно, когда у стабилитрона возникает пробой, то через него начинает течь ток. И чем больше мы будем подавать напряжение на этот стабилитрон, тем больше будет сила тока, протекающая через него. Напряжение же будет меняться очень незначительно.

 

При прямом же включении, что у обычного диода, что у стабилитрона, будет происходить практически одно и тоже. А именно, до напряжения где-то 0,6 вольт полупроводник будет закрыт. Но, как только подаваемое напряжение превысит это значение, то через полупроводник начнет течь электрический ток. Чем больше ток будет протекать через полупроводник, тем больше будет падение напряжения на нем, в пределах где-то от 0,6, до 1,2 вольта. К примеру, у диодов Шоттки падение напряжения при прямом включении имеет минимальное значение – от 0,2 В. Если при проверке, хоть диода, хоть стабилитрона, при прямом включении мы не увидим этого падения напряжения (0,6 В), то скорей всего диод пробит и уже не пригоден к работе.

 

какой блок питания нужен для проверки стабилитронов

Ну и теперь ближе к теме о простом способе проверки стабилитронов на их целостность и напряжение стабилизации. Тут все просто. Нам нужен обычный источник постоянного напряжения, у которого это самое напряжение должно быть больше напряжения стабилизации проверяемого стабилитрона. Иначе при более низком напряжении стабилитрон просто не пробьется и не выйдет на свой рабочий номинальный режим стабилизации. Нужно учесть, что мощность блока питания может быть маленькой, поскольку в режиме стабилизации стабилитрон через себя пропускает незначительные токи (до 100 мА).

 

модуля повышающего преобразователя напряжения для схемы проверки стабилитроновЕсли Вы планируете таким способом проверять стабилитроны с достаточно большим напряжением стабилизации, то и блок питания нужен с соответствующим постоянным напряжением. Хотя не всегда под рукой можно найти такие БП с относительно большим выходным напряжением. Простым выходом из такой ситуации будет использования обычного дешевого повышающего напряжение DC-DC модуля. На вход этого модуля можно подавать любое стандартное напряжение, ну а на его выходе уже можно получать более высокое напряжение. Причем, как я заметил ранее, сила тока при проверки будет крайне незначительна.

 

простой вольтметр для схемы проверки стабилитроновКроме блока питания нам еще понадобится обычный вольтметр постоянного тока, которым мы и будем оценивать величину напряжения стабилизации диода Зенера (стабилитрона). Подойдет абсолютно любой вольтметр, лишь он мог показывать постоянное напряжение от 0 до 50 и более. Подойдет самый простой мультиметр.

 

Ну, и еще немаловажная деталь, это обычный постоянный резистор с сопротивлением где-то около 2 килоом, хотя можно от 1 кОм до 10 кОм.  Роль этого сопротивления очень простая. Он ограничивает силу тока, который будет протекать через проверяемый стабилитрон. Что предотвратит полупроводник от случайного выхода из строя в случае, когда подаваемое напряжение будет большое, а напряжение стабилитрона будет мало. Сопротивление же ограничивать силу тока при любых типах стабилитрона, тем самым обезопасит процесс измерения и проверки. По мощности подойдет самый обычный резистор на 0,125 Вт.

 

Ну, и вот сама схема, которая и позволяет делать проверку стабилитронов:

 

Простой способ проверки стабилитронов (диодов Зенера) на их напряжение стабилизации

 

Тут все просто. Плюс блока питания подключается через резистор к катоду стабилитрона, что соответствует обратному включению, а минус БП подается на анод проверяемого полупроводника. Щупы вольтметра прикладываются параллельно стабилитрону. На экране вольтметра мы увидим то самое напряжение стабилизации, на которое и рассчитан данный стабилитрон. Когда же мы перевернем стабилитрон и подсоединяем его прямым включением, то есть плюс БП к аноду полупроводника, а минус БП к катоду стабилитрона. То на вольтметре мы должны увидеть значение около 0,6 вольт, что свидетельствует о полной работоспособности данного полупроводника. Прямым включением, этим способом, можно проверять и обычные диоды. При обратном подключении диода вольтметр должен показывать напряжение блока питания, поскольку диод будет полностью закрыт.

 

ps smail

P.S. Если у Вас нет под рукой блока питания на нужное напряжение, допустим 50 вольт. А также нет возможности приобрести модуль, повышающий постоянное напряжение. То с этой ситуации легко выйти таким образом. Чтобы получить высокое напряжение даже от одной батарейки на 1,5 вольт, можно воспользоваться обычной катушкой (витков так на 100 и более), намотанной на куске феррита. При кратковременной подаче напряжения от батарейки на эту катушку на ее выводах будет возникать ЭДС самоиндукции, которая в разы может превышать напряжение батарейки. Добавив простой диод и конденсатор вы легко получите самодельный увеличитель постоянного напряжения. Разве что его придется при проверке стабилитронов периодически нажимать переключатель этой схемы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА

Как мы проверяем стабилитрон? Подключив к регулируемому блоку питания и отслеживая ток. А если такого БП под рукой нет, а если он на максимум 20, а стабилитрон на 30 вольт (да и конденсатор в источнике питания может повредить измеряемый диод)? Поэтому не лишним будет обзавестись простым цифровым тестером стабилитронов. При этом схема должна быть эквивалентна функции «проверки диодов» в мультиметре, диапазон напряжений не менее 30 В, питание типовое 5 В, сборка из самых простых и дешманских радиоэлементов. 

Схема и чертеж печатной платы измерителя

Вот принципиальная схема тестера для определения напряжения стабилитрона - на сколько он вольт. Тут выбран инвертор на базе NE555 в качестве преобразователя. Сначала использовался дроссель 470uH и транзистор BC337 в качестве ключа. Удалось выжать около 70 В из схемы, но и транзистор, и дроссель были сильно нагретыми. Заменили ключевой транзистор на MJE13007 от какого-то блока питания ATX.

Далее источник тока. Ничего нового, простая схема с транзистором, здесь применен BC327, два выпрямительных диода и измерительный резистор. 

Теперь измерение. Берем цифровой китайский вольтметр, измеряющий напряжение на стабилитроне. Эти индикаторы имеют диапазон 3-30 В обычно. Этот факт, а также применяемый транзистор с Uce max 40V вынуждают выполнить некоторое ограничение напряжения на тестируемом устройстве.

Элементами ответственными за ограничение являются D4, T1, R3, R4 - перенапряжение 33 В вызывает сброс низкого состояния на входе сброса NE555 и инвертор выключается.

Источник питания - импульсный 5 В 1 A. Соответствующее гнездо установлено в корпусе. Готовое устройство также имеет переключатель настройки источника тока - трехпозиционный переключатель, замыкающий точку A на точку B или C или оставляющий ее не подключенной, что дает установки тока 1,4 мА, 3,8 мА и 0,7 мА. С этими значениями полезно проверить, как стабилитроны держат разный ток. 

Если напряжение питания будет выше 8,5 В, то можно использовать UC3843 + Мосфет, который дает очень высокую эффективность (более 90%) и возможность тестировать диоды с еще более высокими напряжениями, после добавления делителя 1:10 на вольтметре. Схему похожего прибора можно посмотреть в этой статье.

   Форум по измерительным приборам

   Обсудить статью ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА


Стабилитрон: принцип работы, маркировка, обозначение, параметры, свойства

Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера, представляет собой диод особого типа. При прямом включении обычный диод и стабилитрон ведут себя аналогично. Разница между ними проявляется при обратном включении. Обычный диод при подаче обратного напряжения и превышении его номинального значения просто выходит из строя. А  для стабилитрона подключение обратного напряжения и его рост до установленной точки является штатным режимом. При достижении определенной точки обратного напряжения в стабилитроне возникает обратимый пробой. Через устройство начинает течь ток. До наступления пробоя стабилитрон находится в нерабочем состоянии и через него протекает только малый ток утечки.  На электросхемах стабилитрон обозначается как стрелка-указатель, на конце которой имеет черточка, обозначающая запирание. Стрелка указывает направление тока. Буквенное обозначение на схемах – VD.

Содержание статьи

Устройство

Полупроводниковые стабилитроны пришли на смену морально устаревшим стабилитронам тлеющего разряда – ионным газоразрядным электровакуумным приборам. Для изготовления стабилитронов используются кремниевые или германиевые кристаллы (таблетки) с проводимостью n-типа, в которые добавляют примеси сплавным или диффузно-сплавным способом. Для получения электронно-дырочного p-n перехода используются акцепторные примеси, в основном алюминий. Кристаллы заключают в корпуса из полимерных материалов, металла или стекла.

Кремниевые сплавные стабилитроны Д815 (А-И) выпускаются в металлическом герметичном корпусе, который является положительным электродом. Такие элементы имеют широкий интервал рабочих температур – от -60°C до +100°C. Кремниевые сплавные двуханодные стабилизирующие диоды КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б выпускают в пластмассовом корпусе. Кремниевые сплавные термокомпенсированные детали КС211 (Б-Д), используемые в качестве источников опорного напряжения, имеют пластмассовый корпус.

SMD стабилитроны, то есть миниатюрные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, изготавливаются в основном в стеклянных и пластиковых корпусах. Такие элементы могут выпускаться с двумя и тремя выводами. В последнем случае третий вывод является «пустышкой», никакой смысловой нагрузки не несет и предназначается только для надежной фиксации детали на печатной плате.

Принцип действия

Стабилитрон был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером, именем которого его и назвали. Электрический пробой p-n перехода может быть обусловлен туннельным пробоем (в этом случае пробой носит название Зенеровского), лавинным пробоем, пробоем в результате тепловой неустойчивости, который наступает из-за разрушительного саморазогрева токами утечки.

И инженеры конструируют эти элементы таким образом, чтобы возникновение туннельного и/или лавинного пробоя произошло задолго до того, как в них возникнет вероятность теплового пробоя.

Величина напряжения пробоя зависит от концентрации примесей и способа легирования p-n-перехода. Чем больше концентрация примесей и чем выше их градиент в переходе, тем ниже обратное напряжение, при котором образуется пробой.

  • Туннельный (зенеровский) пробой появляется в полупроводнике в тех случаях, когда напряженность электрического поля в p-n зоне равна 106 В/см. Такая высокая напряженность может возникнуть только в высоколегированных диодах. При напряжениях пробоя, находящихся в диапазоне 4,5…6,7 В, сосуществуют туннельный и лавинный эффекты, а вот при напряжении пробоя менее 4,5 В остается только туннельный эффект.
  • В стабилитронах с небольшими уровнями легирования или меньшими градиентами легирующих добавок присутствует только лавинный механизм пробоя, который появляется при напряжении пробоя примерно 4,5 В. А при напряжении выше 7,2 В остается только лавинный эффект, а туннельный полностью исчезает.

Как было сказано ранее, при прямом подключении стабилитрон при прямом включении ведет себя так же, как и обычный диод, – он пропускает ток. Различия между ними возникают при обратном подключении.

Обычный диод при обратном подключении запирает ток, а стабилитрон при достижении обратным напряжением величины, которая называется напряжением стабилизации, начинает пропускать ток в обратном направлении. Это объясняется тем, что при подаче на стабилитрон напряжения, которое превышает U ном. устройства, в полупроводнике возникает процесс, называемый пробоем. Пробой может быть туннельным, лавинным, тепловым. В результате пробоя ток, протекающий через стабилитрон, возрастает до максимального значения, ограниченного резистором. После достижения напряжения пробоя ток остается примерно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка, в которой напряжение запускает ток, может очень точно устанавливаться в процессе производства легированием. Поэтому каждому элементу присваивают определенное напряжение пробоя (стабилизации).

Стабилитрон используется только в режиме «обратного смещения», то есть его анод подключается к «-» источника питания. Способность стабилитрона запускать обратный ток при достижении напряжения пробоя применяется для регулирования и стабилизации напряжения при изменении напряжения питания или подключенной нагрузки. Использование стабилитрона позволяет обеспечить постоянное выходное напряжение для подключенного потребителя при перепадах напряжения ИП или меняющемся токе потребителя.

Вольт-амперная характеристика

ВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви – прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочим режимом для традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона. Стабилитрон называют опорным диодом, а источник напряжения, в схеме которого есть стабилитрон, называют опорным.

ВАХ стабилитрона

На рабочей обратной ветви опорного диода выделяют три основные значения обратного тока:

  • Минимальное. При силе тока, которая меньше минимального значения, стабилитрон остается закрытым.
  • Оптимальное. При изменении тока в широких пределах между точками 1 и 3 значение напряжения меняется несущественно.
  • Максимальное. При подаче тока выше максимальной величины опорный диод перегреется и выйдет из строя. Максимальное значение тока ограничивается максимально допустимой рассеиваемой мощностью, которая очень зависит от внешних температурных условий.

Области применения

Основная область применения этих элементов – стабилизация постоянного напряжения в маломощных ИП или в отдельных узлах, мощность которых не более десятков ватт. С помощью опорных диодов обеспечивают нормальный рабочий режим транзисторов, микросхем, микроконтроллеров.

В стабилизаторах простой конструкции стабилитрон является одновременно источником опорного напряжения и регулятором. В более сложных конструкциях стабилитрон служит только источником опорного напряжения, а для силового регулирования применяется внешний силовой транзистор.

Термокомпенсированные стабилитроны и детали со скрытой структурой востребованы в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения. Для защиты электрической аппаратуры от перенапряжений разработаны импульсные лавинные стабилитроны. Для защиты входов электрических приборов и затворов полевых транзисторов в схему устанавливают рядовые маломощные стабилитроны. Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП) изготавливаются с одним кристаллом, на котором расположены: защитный стабилитрон и силовой транзистор.

Основные характеристики

В паспорте стабилизирующего диода указывают следующие параметры:

  • Номинальное напряжение стабилизации Uст. Этот параметр выбирает производитель устройства.
  • Диапазон рабочих токов. Минимальный ток – величина тока, при которой начинается процесс стабилизации. Максимальный ток – значение, выше которого устройство разрушается.
  • Максимальная мощность рассеивания. В маломощных элементах это паспортная величина. В паспортах мощных стабилитронов для расчета условий охлаждения производитель указывает: максимально допустимую температуру полупроводника и коэффициент теплового сопротивления корпуса.

Помимо параметров, указываемых в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими величинами, среди которых:

  • Дифференциальное сопротивление. Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и по току нагрузки. Первый недостаток устраняется запитыванием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй – включением между стабилитроном и нагрузкой буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем.
  • Температурный коэффициент напряжения. В соответствии со стандартом эта величина равна отношению относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению наружной температуры. В нетермостабилизированных стабилитронах при нагреве от +25°C до +125°C напряжение стабилизации сдвигается на 5-10% от первоначального значения.
  • Дрейф и шум. Эти характеристики для обычных стабилитронов не определяются. Для прецизионных устройств они являются очень важными свойствами. В обычных (непрецизионных) стабилитронах шум создают: большое количество посторонних примесей и дефекты кристаллической решетки в области p-n перехода. Способы снижения шума (если в этом есть необходимость): защитная пассивация оксидом или стеклом (примеси направляются вглубь кристалла) или перемещением вглубь кристалла самого p-n-перехода. Второй способ является более радикальным. Он востребован в диодах с низким уровнем шума со скрытой структурой.

Способы включения – последовательное и параллельное

На детали импортного производства в сопроводительных документах ситуации, при которых возможно последовательное или параллельное соединение, не регламентируются. В документации на отечественные опорные диоды можно встретить два указания:

  • В приборах маленькой и средней мощности можно последовательно или параллельно подсоединять любое количество односерийных стабилитронов.
  • В приборах средней и значительной мощности можно последовательно соединять любое число стабилизирующих диодов единой серии. При параллельном соединении необходимо произвести расчеты. Общая мощность рассеивания всех параллельно подсоединенных стабилитронов не должна быть выше аналогичного показателя одной детали.

Допускается последовательное подключение опорных диодов разных серий в том случае, если рабочие токи созданной цепи не превышают паспортные токи стабилизации для каждой серии, установленной в схеме.

На практике для умножения напряжения стабилизации чаще всего применяют последовательное соединение двух-трех стабилитронов. К этой мере прибегают в том случае, если не удалось достать деталь на нужное напряжение или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжение отдельных элементов суммируется. В основном этот вид соединения используется при сборке высоковольтных стабилизаторов.

Параллельное соединение деталей служит для того, чтобы повышать ток и мощность. Однако на практике этот вид соединения применяется редко, поскольку различные экземпляры опорных диодов даже одного типа не имеют совершенно одинаковых напряжений стабилизации. Поэтому при параллельном соединении разряд возникнет только в детали с наименьшим напряжением стабилизации, а в остальных пробой не произойдет. Если пробой и возникает, то одни стабилитроны в такой цепи будут работать с недогрузкой, а другие с перегрузкой.

Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны соединяются последовательно и встречно. В первый полупериод синусоиды переменного тока один элемент работает как обычный диод, а второй выполняет функции стабилитрона. Во втором полупериоде элементы меняются функциями. Форма выходного напряжения отличается от входного. Ее конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет отсекаться и верхушки синусоиды будут срезаны. Последовательное и встречное соединение стабилитронов может применяться в термостабилизированном стабилитроне.

Составные стабилитроны

Составной стабилитрон – устройство, применяемой в ситуациях, когда необходимы токи и мощность большего значения, чем это допускают технические условия. В этом случае между стабилизирующим диодом и нагрузкой подсоединяют буферный усилитель постоянного тока. В схеме коллекторный переход транзистора включен параллельно стабилизирующему диоду, а эммиттерный переход – последовательно.

Схема обычного составного стабилитрона не предназначена для применения на прямом токе. Но добавление диодного моста превращает составной стабилитрон в систему двойного действия, которая может работать и при прямом, и при обратном токе. Такие стабилитроны еще называют двойными или двуханодными. Стабилитроны, которые могут работать с напряжением только одной полярности, называют несимметричными. А составные стабилитроны, дееспособные при любом направлении тока, называют симметричными.

Виды стабилитронов

На современном рынке электроники имеется широкий ассортимент стабилитронов, адаптированных к определенным условиям применения.

Прецизионные

Эти устройства обеспечивают высокую стабильность напряжения на выходе. К ним предъявляются дополнительные требования к временной нестабильности напряжения и температурного коэффициента напряжения. К прецизионным относятся устройства:

  • Термокомпенсированные. В схему термокомпенсированного стабилитрона входят последовательно соединенные: стабилитрон номинальным напряжением 5,6 В (с плюсовым значением температурного коэффициента) и прямоосвещенный диод (с минусовым коэффициентом). При последовательном соединении этих элементов происходит взаимная компенсация температурных коэффициентов. Вместо диода в схеме может использоваться второй стабилитрон, включаемый последовательно и встречно.
  • Со скрытой структурой. Ток пробоя в обычном стабилитроне сосредотачивается в приповерхностном кремниевом слое, где находится максимальное количество посторонних примесей и дефектов кристаллической решетки. Эти несовершенства конструкции провоцируют шум и нестабильную работу. В деталях со скрытой структурой ток пробоя «загоняют» внутрь кристалла путем формирования глубокого островка p-типа проводимости.   

Быстродействующие

Для них характерны: низкое значение барьерной емкости, всего десятки пикофарад, и краткий период переходного процесса (наносекунды). Такие особенности позволяют опорному диоду ограничивать и стабилизировать кратковременные импульсы напряжения.

Стабилизирующие диоды могут быть рассчитаны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Высоковольтные стабилитроны устанавливаются на специальные охладители, способные обеспечить нужный теплообмен и уберечь элемент от перегрева и последующего разрушения.

Регулируемые стабилитроны

При изготовлении стабилизированных блоков питания необходимый стабилитрон может отсутствовать. В этом случае собирают схему регулируемого стабилитрона.

Схема регулируемого стабилитрона

Нужное напряжение стабилизирующего диода подбирают при помощи резистора R1. Для настройки схемы на место резистора R1 подключают переменный резистор номиналом 10 кОм. После получения нужного значения напряжения определяют полученное сопротивление и устанавливают на постоянное место резистор нужного номинала. Для этой схемы можно применить транзисторы КТ342А, КТ3102А.

Способы маркировки

На корпусе детали имеется буквенная или буквенно-цифровая маркировка, которая характеризует электрические свойства и назначение устройства. Различают два типа маркировки. Детали в стеклянном корпусе маркируются привычным образом. На поверхности элемента пишут напряжение стабилизации с использованием буквы V, которая выполняет функцию десятичной запятой. Маркировка из четырех цифр и буквы в конце менее понятна. Расшифровать ее можно только с помощью даташита.

Еще один способ обозначения стабилизирующих диодов – цветовая маркировка. Часто применяется японский вариант, который представляет собой два или три цветных кольца. При наличии двух колец, каждое из них обозначает определенную цифру. Если второе кольцо нанесено в удвоенном варианте, то это означает, что между первой и второй цифрой надо поставить запятую.

Цветовая маркировка стабилитрона

Как отличить стабилитрон от обычного диода

Оба эти элемента имеют схожее обозначение на схеме. На практике отличить стабилитрон от обычного диода  и даже узнать его номинал, если оно не более 35 В, можно с помощью приставки к мультиметру.

Схема приставки к мультиметру Схема приставки к мультиметру

Для выполнения генератора с широтно-импульсной модуляцией используется специализированная микросхема MC34063. Чтобы обеспечить гальваническую развязку между ИП и измерительной частью схемы напряжение контролируют на первичной обмотке трансформатора. Это позволяет сделать выпрямитель на VD2. Точка стабилизации выходного напряжения устанавливается с помощью резистора R3. Напряжение на конденсаторе С4 – примерно 40 В. Стабилизатор тока А2 и проверяемый опорный диод составляют параметрический стабилизатор, а мультиметр, подключенный к выводам схемы, позволяет определить напряжение стабилитрона.

Если диод подключить в обратной полярности (анод к «-», а катод к «+»), то мультиметр для обычного диода покажет 40 В, а для стабилитрона – напряжение стабилизации.

Для определения работоспособности стабилитрона с известным номиналом используют простую схему, состоящую из источника питания и токоограничительного резистора на 300…500 Ом. В этом случае с помощью мультиметра определяют не сопротивление перехода, а напряжение. Включают элементы, как показано на схеме, и меряют напряжение на стабилитроне.

Схема для определения работоспособности стабилитрона

Медленно поднимают напряжение блока питания. На значении напряжения стабилизации напряжение на стабилитроне должно прекратить свой рост. Если это произошло, значит, элемент исправен. Если при последующем увеличении напряжения ИП диод не начинает стабилизировать, значит, он не исправен.

Как правильно подобрать стабилитрон?

Стабилитроны относятся к стабилизаторам небольшой мощности. Поэтому их необходимо подбирать так, чтобы через них без перегрева мог проходить весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации.

Для правильного выбора стабилитрона для электрической схемы необходимо знать следующие параметры: минимальное и максимальное входное напряжение, напряжение на выходе, минимальный и максимальный ток нагрузки. Напряжение стабилизации стабилитрона равно выходному напряжению. А рассчитать максимальный ток, который может пройти через стабилитрон в конкретной схеме, и мощность рассеивания при максимальном токе, лучше всего с помощью онлайн-калькулятора. 

Содержание драгоценных металлов в стабилитронах

В стабилитронах, как и в других полупроводниках – обычных диодах, тиристорах, варикапах, из драгоценных металлов содержится, в основном, серебро, в некоторых – золото. Конкретное количество указывается в специальных таблицах. Содержание палладия и платины, даже если они и присутствуют в полупроводниках, обычно не указывается, поскольку их концентрация ничтожно мала.



Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Схема для определения работоспособности стабилитрона

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Принцип работы и маркировка стабилитронов ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

Стабилитрон относится к одному из применяемых радиоэлектронных элементов. Каждый более-менее качественный блок питания содержит узел стабилизации напряжения, которое может изменяться при изменении сопротивления нагрузки либо при отклонении входного напряжения от номинального значения.

Стабилитрон

Стабилизация напряжения выполняется главным образом с целью обеспечения нормального режима работы остальных радиоэлементов устройства, например микросхем, транзисторов, микроконтроллеров и т.п.

Стабилитроны широко используются в маломощных блоках питания либо в отдельных его узлах, мощность которых редко превышает десятки ватт.

Главное преимущество стабилитронов – их малая стоимость и габариты, поэтому они до сих пор не могут вытисниться интегральными стабилизаторами напряжения типа LM7805 или 78L05 и т.п.

Стабилитрон очень похож на диод, поскольку его полупроводниковый кристалл помещен в аналогичный корпус.

Стабилитроны

Условное графическое обозначение стабилитрона на чертежах электрических схем также похоже на обозначение диода, только со стороны катода добавлена короткая горизонтальная черточка, направленная в сторону анода.

Обозначение стабилитрона в схеме

Принцип работы стабилитрона

Рассмотрим принцип работы стабилитрона на примере схемы его включения и вольт-амперной характеристике. Для выполнения своей основной функции стабилитрон VD соединяется последовательно с резистором Rб и вместе они подключаются к источнику входного нестабилизированного напряжения Uвх. Уже стабилизированное выходное напряжение Uвых снимается только с выводов 2, 3 VD. Поэтому нагрузка Rн подключается к соответствующим точкам 2 и 3. Как видно из схемы, VD и Rб образуют делитель напряжения. Только сопротивление стабилитрон имеет не постоянно значение и называется динамическим, поскольку зависит от величины электрического тока, протекающего через полупроводниковый прибор.

Схема включения стабилитрона

Величина напряжения Uвх, подаваемого на стабилитрон с резисторов должна быть выше на минимум на пару вольт выходного напряжения Uвых, в противном случае полупроводниковый прибор VD не откроется и не сможет выполнять свою основную функцию.

Допустим, в какой-то произвольный момент времени на выходах 1 и 3 значение Uвх начало возрастать. В схеме начнут протекать следующие процессы. С ростом напряжения согласно закону Ома начнет возрастать ток, назовем его входным током Iвх. С увеличением ток возрастет падение напряжения на резисторе Rб, а на VD она останется неизменным (это будет пояснено далее на характеристике), поэтому и Uвых останется на прежнем уровне. Следовательно, прирост входного напряжения упадет или погасится на резисторе Rб. Поэтому Rб называют гасящим или балластным.

Теперь, допустим, изменилась нагрузка, например, снизилось сопротивление Rн, соответственно возрастет и ток Iн. В этом случае снизится ток, протекающий стабилитрон Iст, а Iвх останется практически без изменений.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона аналогично ВАХ диода и имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочей для диода, а обратная ветвь характеризует работу стабилитрона, поэтому он включается в электрическую цепь в обратном направлении (катодом к плюсу, а анодом к минусу) по сравнению с диодом. Поэтому стабилитрон называю опорным диодом, а источник питания с данным полупроводниковым элементом называют опорным источником напряжения. Такой терминологий будем пользоваться и мы.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона ВАХ

На обратной ветви вольт-амперной характеристик опорного диода выделим две характерные точки 1 и 3. Точка 1 отвечает минимальному значению тока стабилизации, который находится в пределах единиц миллиампер. Если ток, протекающий через стабилитрон, будет ниже точки 1, то он не сможет выполнять свои функции (не откроется). В случае превышения тока выше точки 3 опорный диод перегреется и выйдет из строя. Поэтому оптимальной точкой в большинстве случае будет точка посредине обратной ветви ВАХ, то есть точка 2. Тогда при изменении тока в широких пределах (смотрите ось Y) точка 2 будет изменять свое положение, перемещаясь вверх или вниз по обратной ветви, а напряжение будет изменяться незначительно (смотрите ось X).

Встречное, параллельное, последовательное соединение стабилитронов

Для повышения напряжения стабилизации можно последовательно соединять два и более стабилитрона. Например на нагрузке нужно получить 17 В, тогда, в случае отсутствия нужного номинала, применяют опорные диоды на 5,1 В и на 12 В.

Схема последовательного соединения стабилитронов

Параллельное соединение применяется с целью повышения тока и мощности.

Также стабилитроны находят применение для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они соединяются последовательно и встречно.

Схема стабилизации переменного напряжения, встречное соединение стабилитронов

В один полупериод переменного напряжения работает один стабилитрон, а второй работает как обычный диод. Во второй полупериод полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в таком случае форма выходного напряжения будет отличается от входного и выглядит как трапеция. За счет того, что опорный диод будет отсекать напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхушки синусоиды будут срезаться.

Переменное напряжение подаваемое на стабилитрон

Осциллограмма стабилизированного стабилитроном переменного напряжения

Маркировка стабилитронов

Маркировка наносится на корпус стабилитрона в виде цифр и букв (или буквы). Различают принципиально два разных типа маркировки. Стабилитрон в стеклянном корпусе имеет привычную для нас маркировку, непосредственно обозначающую номинальное напряжение стабилизации. Цифры могут быть разделены буквой V, выполняющую роль десятичной точки. Например, 5V1 означает 5,1 В.

Маркировка стабилитронов в стеклянном корпусе

Менее понятный способ маркировки состоит из четырех цифр и буквы в конце. Если вы не опытный радиолюбитель, то без даташита никак не обойтись. Для примера расшифруем параметры опорного диода серии 1N5349B. Больше всего нас интересует первый столбец, в котором приведено номинальное напряжение 12 В. Второй столбец – номинальное значения ток – 100 мА.

Маркировка стабилитронов

Катод стабилитрона любого типа обозначается кольцом черного или синего цвета, которое наносится на корпус со стороны соответствующего вывода.

Обозначение выводов стабилитрона анод, катод

Маркировка SMD стабилитронов

Наибольшее распространение получили опорные диоды в стеклянном корпусе и в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Маркировка SMD стабилитрона в стеклянном корпусе состоит из цветного кольца, цвет которого обозначает параметры данного полупроводникового прибора.

SMD стабилитрон в стеклянном корпусе

Если вам встретился SMD стабилитрон с тремя выводами, то следует знать, что один вывод – это «пустышка», то есть он не задействован и применяется лишь для надежной фиксации элемента на печатной плате после пайки. Анод и катод такого экземпляра проще всего определить с помощью мультиметра.

SMD стабилитрон с тремя выводами

Мощность рассеивания стабилитрона

Мощность рассеивания стабилитрона Pст характеризует его способность не перегреваться выше определенной температуры на протяжении длительного времени. Чем выше значение Pст, тем больше тепла способен рассеять полупроводниковый прибор. Мощность рассеивания рассчитывается для самых неблагоприятных условий работы прибора, поэтому в ниже приведенную формулу подставляют максимально возможное в работе Uвх и наименьшие значения и :

Мощность рассеивания стабилитрона формула

Существует ряд стандартных номиналом по данному параметру: 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт и т.п. Чем больше Pст, тем больше габариты полупроводникового прибора.

Стабилитрон мощностью 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт

Как проверить стабилитрон

Проверить стабилитрон на предмет исправности довольно просто и быстро можно с помощью простейшего мультиметра. Для этого мультиметр следует перевести в режим «прозвонка», как правило, обозначенный знаком диода. Затем, если положительным щупом мультиметра прикоснуться анода, а отрицательным – катода, то на дисплее измерительного прибора мы увидим некоторое значение падения напряжения на pn-переходе. Поскольку к полупроводниковому прибору приложено прямое напряжение (смотрите прямую ветвь вольт-амперной характеристики), то опорный диод откроется.

Как проверить стабилитрон

Теперь, если щупы мультиметра поменять местами, тем самым приложить к выводам полупроводникового прибора обратное напряжение (смотрите обратную ветвь ВАХ), то он окажется заперт и не будет проводить ток. На дисплее измерительного прибора отобразится единица, обозначающая бесконечно высокое сопротивление.

Как проверить стабилитрон мультиметром

Если в обеих случаях мультиметр покажет единицу или будет звенеть, то стабилитрон непригоден.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТАБИЛИТРОНОВ

Долгое время использовал такой пробник стабилитронов. У него только один единственный недостаток – необходимо наличие стационарной телефонной линии, ибо питается он от неё, от её 50 вольт с уникальным током в 20 миллиампер. Очевидно, что напряжение линии покрывает всю обозримую линейку вольтажа применяющихся в практике радиолюбителей стабилитронов. Слов нет как удобно.

ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТАБИЛИТРОНОВ - схема 1

Но вот телефона не стало, а потребность в измерениях осталась, пришлось делать новый пробник, схема при этом подверглась изменениям только в плане количества задействованных электронных компонентов, причём в сторону уменьшения. Питание пробника будет осуществляться от лабораторного БП с регулируемым выходным напряжением 0 – 30 вольт.

ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТАБИЛИТРОНОВ - Схема 2

В набор необходимого для изготовления входят:

  • конденсатор на 22 нФ, резистор 2,4 МОм / 0,5 Вт, резистор 10 кОм / 2 Вт
  • две крышки и горлышко от любой подходящей пластиковой ёмкости 
  • пара соединительных контактов, пара сетевых штырей и гайки с винтами М4 

В крышках шилом протыкаются отверстия, в одной на расстоянии 19 мм друг от друга и в них устанавливаются штыри, в другой на произвольном расстоянии для соединительных контактов. Электронные компоненты соединяются между собой пайкой (смотрите на фото и схему).

Детали для ПРОБНИКА СТАБИЛИТРОНОВ

Компонентная сборка устанавливается по месту, крепиться при помощи гаек. Одна из крышек закручивается по резьбе, втора надевается «в натяг» на противоположную сторону горлышка (получается подобие защёлки, надо только правильно подрезать края – «поймать» необходимый диаметр). И не забываем организовать подвод питания.

Детали для ПРОБНИКА СТАБИЛИТРОНОВ

На верхнюю крышку корпуса готового пробника ставим информационные наклейки и им можно пользоваться. Схема пробника и метод проверены пятью годами эксплуатации. Это именно тот случай, когда изделие характеризуют поговоркой «и дёшево и сердито». Время необходимое на его изготовление составляет не более часа.

Детали для ПРОБНИКА СТАБИЛИТРОНОВ

Как пользоваться пробником

Порядок пользования пробником следующий: пробник вставляется штырями в соответствующие гнёзда мультиметра, предел измерения выбирается «20» или «200» вольт постоянного тока в зависимости от ожидаемого напряжения стабилизации стабилитрона. Далее идёт подключение к источнику постоянного тока, лучший вариант блок питания с регулировкой выходного напряжения от нуля и током до 1 ампера. Правильно ставим на контакты тестируемый стабилитрон, не спеша увеличиваем выходное напряжение и смотрим на дисплей мультиметра. Там и увидим напряжение стабилизации интересующего нас стабилитрона. Но всё получиться, даже если и нет регулируемого блока питания, можно использовать обычные батарейки, подключая их последовательно до достижения необходимого напряжения.

ПРОБНИК СТАБИЛИТРОНОВ для тестера

Из пользовательского опыта: контакты для установки проверяемого стабилитрона не должны быть короткими, зато должны иметь возможность поворота вокруг своей оси, это даст удобство тестирования деталей, как с короткими выводами, так и с длинными. А если на верхнем ребре сделать парные пропилы, то отпадёт необходимость удержания электронного компонента при его проверке. Пробник собирал Babay iz Barnaula.

   Форум

   Обсудить статью ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТАБИЛИТРОНОВ


Как определить номинал стабилитрона

Всех приветствую на станицах сайта посвящённых электроники, сегодня изучим способ, как определить номинал стабилитрона. Это статья немного дополняет предыдущую, не менее важную страницу. Для определения рабочего напряжения стабилитрона, маркировка которого не вида, затёрта или просто очень мелко написана, задача выполнимая любому начинающему ремонтнику электроники.

Как узнать напряжение стабилизации неизвестного стабилитрона

Перебирая скопившиеся радиоэлементы, я набрал внушительное количество стабилитронов, некоторые были без опознавательных знаков. Подобная незадача и подтолкнула, написаю данной инструкции. Для внесения порядка на рабочем столе. Сегодня рассмотрим пару способом определения номинала стабилитрона.

Устройство для определения напряжения стабилизации неизвестного стабилитрона

Схема данного устройства, очень проста в использовании и изготовлении, сейчас поясню принцип её работы.
Для этого нам необходимо, блок питания с регулировкой напряжения и его индикации, если такого нет в наличии, ниже рассмотрим способ проверки без него. Плюс ко всему необходим ограничительный резистор номиналом от 1 до 2 кОм и соединительные провода.

На фото все видно наглядно, к блоку питания с регулировкой последовательно подключается ограничительный резистор соответствующего номинала, далее подключаем сам испытуемый стабилитрон, катодом к плюсу. После, замыкаем цепь на отрицательный вывод блока питания. Параллельно неизвестному стабилитрону, подключаем мультиметр в режиме измерения напряжения.

kak-opredelit-nominal-stabilitrona

Будет очень хорошо, если ваш лабораторный блок питания имеет встроенную защиту от короткого замыкания, в некоторых случаях это, спасёт вас от лишнего ремонта. Начинаем потихоньку, добавлять выходное напряжение, и смотрим за изменением на дисплее мультиметра.

Для определения напряжения стабилитрона, мы возьмём 1N4742A очень распространённая модель. Для любопытных, его аналогом является С12 5Т, они стабилизируют 12 вольт. Подключаем всё согласно схеме и регулируем источник питания, мой имеет придел 14 вольт. Всё работает отлично и небольшими погрешностями приборов, но в целом всё нормально.

sxema-ustrojstva-dlya-opredelenie-stabilitrona
Подобным способом можно проверить любой стабилитрон, насколько вам позволит выбранный источник питания. Способ действительно хороший и простой.

Как узнать, насколько стабилитрон без регулируемого блока питания

Это действительно сложнее, но в некоторых случаях под силу. Можно использовать зарядное устройство для сотового телефона, или зарядку от видео регистратора, зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Но лучше всего, иметь в наличии несколько батареек, из них постепенно собираем батарею и меряем напряжение на них и сравниваем с напряжением на стабилитроне, бюджетный вариант, но рабочий. Главное условие, без мультиметра, не обойтись. Интересуйтесь подобными вопросами, и сложности станут под силу.

Сегодня мы научились способам, как определить номинал стабилитрона, у кого есть соображения поэтому и другим вопросам, пишите, все почитаем и обсудим.

ПРОВЕРКА СТАБИЛИТРОНОВ НА БОЛЬШОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

В радиолюбительской практике бывает накапливается много мелких стеклянных диодов, у которых не всегда понятные обозначения, среди них могут попадаться и стабилитроны. Для отыскания таковых и предназначен подобный тестер, а так же для выявления более точных стабилизирующих данных проверяемого стабилитрона. Смысл этого прибора - в проверке неизвестных стабилитронов, которые могут быть на напряжение выше 30 вольт, а значит обычным блоком питания или вот таким тестером их испытать не получится.

Схема стабилитрономера

Схема стабилитрономера

Схема стабилитрономера

Схема была срисована с другой, взятой из интернета, упрощена и дорисована под цифровой индикатор 0-100 В из Китая, с обозначением выводов так как не многие понимают как его тут подключать. Конечно, если они есть в продаже и недорого стоят, то почему бы и не использовать, получается компактное и функциональное полезное для радиолюбителя устройство которое порой очень необходимо.

испытатель рабочего напряжения разных стабилитронов - детали

За основу тестера был взят корпус от БП сигнализации МИП-Р, можно взять любой другой - подходящий по размерам. На передней панели планируется закрепить платку с панелькой для микросхем, и ещё одну платку для проверки cmd стабилитронов. Поскольку само устройство получилось очень компактным, встроить его можно куда удобно, размеры будут зависеть только от применяемого аккумулятора.

испытатель рабочего напряжения стабилитронов

Для прибора разработана маленькая платка, на которой установлены все детали. Трансформатор взят готовый от ЗУ сотового телефона, вторичная повышающая обмотка на нём отмечена с самым большим сопротивлением.

ПРОВЕРКА СТАБИЛИТРОНОВ - ПРИБОР САМОДЕЛЬНЫЙ

Выше смотрите на результат проверки работы устройства, тест стабилитрона на 5,1 В.

ПРОВЕРКА СТАБИЛИТРОНОВ НА БОЛЬШОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - прибор

Корпус снаружи пока ещё не закончен, продумываю что и как на нём удобно установить для проверки различных стабилитронов. Внутри осталось место, так что думаю что бы ещё полезное туда установить с питанием от 4 В... Сборка и испытание схемы - Igoran.

   Форум по прибору

   Обсудить статью ПРОВЕРКА СТАБИЛИТРОНОВ НА БОЛЬШОЕ НАПРЯЖЕНИЕ


Как использовать стабилитроны

AN008 - Как использовать стабилитроны
ESP Logo
Продукты Elliott Sound АН-008
Род Эллиотт (ESP)
App. Note Index Прил. Индекс банкнот
ESP Home Основной индекс

О стабилитронах Стабилитроны
очень часто используются для базовых задач регулирования напряжения. Они используются в качестве дискретных компонентов, а также в пределах ИС, которые требуют опорного напряжения.Стабилитроны (также иногда называемые опорное напряжение диоды) действует как обычный диод кремния в прямом направлении, но предназначены для разрушения при определенном напряжении, когда подвергается воздействию обратного напряжения.

Все диоды делают это, но обычно при напряжениях, которые непредсказуемы и слишком высоки для обычных задач регулирования напряжения. В стабилитронах используются два разных эффекта ...

  • Ударная ионизация (также называемая лавинным пробоем) - положительный температурный коэффициент
  • Пробой Зенера - отрицательный температурный коэффициент

Ниже около 5.При напряжении 5 В преобладает стабилитрон, а при лавинном пробое - первичный эффект при напряжении 8 В и более. Хотя у меня нет намерения вдаваться в подробности, в сети есть много информации (см. Ссылки) для тех, кто хочет знать больше. Поскольку эти два эффекта имеют противоположные тепловые характеристики, стабилитроны при напряжении около 6 В обычно имеют очень стабильную работу по отношению к температуре, поскольку положительный и отрицательный температурные коэффициенты компенсируются.

Очень высокая термическая стабильность может быть получена путем последовательного включения стабилитрона с обычным диодом.Здесь нет жестких правил, и обычно требуется выбор устройства, чтобы комбинация была как можно более стабильной. Можно выбрать стабилитрон около 7-8 В для работы с диодом, чтобы компенсировать температурный дрейф. Излишне говорить, что диодный и стабилитронный переходы должны находиться в тесном тепловом контакте, иначе температурная компенсация не будет успешной.

Стабилитрон - это уникальный полупроводниковый прибор, который выполняет множество различных задач в отличие от любого другого компонента. Похожее устройство (которое, по сути, является самим специализированным стабилитроном) - это TVS-диод (ограничитель переходных напряжений).Однако есть несколько альтернатив TVS-диодам, в отличие от стабилитронов. Прецизионные опорное напряжение ИС можно рассматривать как аналогичные Zeners, но они не являются - они ИСЫ, которые используют ссылку запрещенной зоны (как правило, около 1.25V). Это ИС, содержащие множество внутренних деталей. Стабилитрон - это цельная деталь с одним P-N переходом.


Использование стабилитронов
По непонятным мне причинам в сети почти нет информации о том, как именно использовать стабилитрон.Вопреки тому, что можно было ожидать, существуют ограничения для правильного использования, и если они не будут соблюдены, производительность будет намного хуже, чем ожидалось. На рисунке 1 показаны стандартные характеристики стабилитрона, но, как и почти на всех подобных диаграммах, отсутствует важная информация.


Рисунок 1 - Проводимость стабилитрона

Итак, чего не хватает? Важная часть, которую легко упустить, - это то, что наклон секции разбивки составляет , а не прямую . Стабилитроны обладают так называемым «динамическим сопротивлением» (или импедансом), и это следует учитывать при проектировании схемы с использованием стабилитрона.

Фактическое напряжение, при котором начинается пробой, называется изломом кривой, и в этой области напряжение довольно нестабильно. Он довольно сильно меняется в зависимости от тока, поэтому важно, чтобы стабилитрон работал выше колена, где наклон наиболее линейный.

В некоторых технических паспортах приводится значение динамического сопротивления, которое обычно составляет около 0,25 от максимального номинального тока. Динамическое сопротивление при таком токе может составлять всего пару Ом, а стабилитроны в районе 5-6 В дают лучший результат.Обратите внимание, что это также соответствует лучшим тепловым характеристикам.

Это все хорошо, но что такое динамическое сопротивление? Это просто «кажущееся» сопротивление, которое можно измерить, изменив силу тока. Лучше всего это пояснить на примере. Предположим, что динамическое сопротивление для конкретного стабилитрона составляет 10 Ом. Если изменить ток на 10 мА, напряжение на стабилитроне изменится на ...

В = R × I = 10 Ом * 10 мА = 0.1 В (или 100 мВ)

Таким образом, напряжение на стабилитроне изменится на 100 мВ при изменении тока на 10 мА. Хотя, например, для стабилитрона 15 В это может показаться не очень большим, это все же представляет собой значительную ошибку. По этой причине стабилитроны в схемах регуляторов обычно запитываются от источника постоянного тока или через резистор от регулируемого выхода. Это минимизирует колебания тока и улучшает регулирование.

В технических паспортах производителей часто указывается динамическое сопротивление как в колене, так и при заданном токе.Стоит отметить, что, хотя динамическое сопротивление стабилитрона может составлять всего 2-15 Ом при 25% максимального тока (в зависимости от номинального напряжения и мощности), оно может быть более 500 Ом на уровне колена, так же как и стабилитрон начинает выходить из строя. Фактические цифры меняются в зависимости от напряжения пробоя, при этом стабилитроны высокого напряжения имеют гораздо более высокое динамическое сопротивление (на всех участках кривой пробоя), чем блоки низкого напряжения. Точно так же детали с более высокой мощностью будут иметь более низкое динамическое сопротивление, чем версии с низким энергопотреблением (но для достижения стабильной рабочей точки требуется больший ток).

Наконец, полезно посмотреть, как определить максимальный ток стабилитрона, и установить практическое правило для оптимизации тока для достижения наилучших характеристик. В технических паспортах стабилитронов обычно указывается максимальный ток для различных напряжений, но это может быть легко решено, если у вас нет таблицы данных под рукой ...

I = P / V , где I = ток, P = номинальная мощность стабилитрона и V = номинальное напряжение стабилитрона.

Например, стабилитрон 27 В, 2 Вт может выдерживать максимальный непрерывный ток...

I = 2/27 = 0,074 A = 74 мА (при 25 ° C)

Как указано в примечании к приложению «Стабилитрон с использованием транзисторов» (AN-007), для оптимальной работы стабилитрона лучше всего поддерживать ток на уровне максимум 0,7 номинального тока, поэтому стабилитрон 27 В / 2 Вт не должен работать с током более 47 мА. Идеальное значение составляет 20-30% от максимума, так как это сводит к минимуму потери энергии, поддерживает разумную температуру стабилитрона и гарантирует, что стабилитрон работает в наиболее линейной части кривой.Если вы посмотрите на таблицу данных стабилитрона ниже, вы увидите, что испытательный ток обычно составляет от 25% до 36% от максимального продолжительного тока. Проницательный читатель поймет, что этот диапазон был выбран, чтобы показать диод в наилучшем свете, и поэтому рекомендуется рабочий ток :-).

Хотя все это не является сложным, оно показывает, что в скромном стабилитроне (не очень) есть нечто большее, чем склонны осознавать новички (и многие профессионалы в том числе).Только поняв, какой компонент вы используете, вы сможете добиться от него максимальной производительности. Конечно, это относится не только к стабилитронам - большинство (так называемых) простых компонентов имеют характеристики, о которых многие не подозревают.

Помните, что стабилитрон очень похож на обычный диод, за исключением того, что он имеет определенное обратное напряжение пробоя, которое намного ниже, чем у любого стандартного выпрямительного диода. Стабилитроны всегда и подключены с обратной полярностью по сравнению с выпрямительным диодом, поэтому катод (клемма с полосой на корпусе) подключается к наиболее положительной точке в цепи.


Зажимы Зенера

Часто необходимо применять зажим, чтобы напряжение переменного тока не превышало заданное значение. На рис. 2 показаны два способа сделать это. Первый явно неверен - хотя он будет работать как фиксатор, пиковое выходное напряжение (на стабилитронах) будет всего 0,65 В. Стабилитроны действуют как обычные диоды с примененной обратной полярностью, поэтому первая цифра идентична паре обычных диодов.


Рисунок 2 - Зажим для переменного тока на стабилитроне

В первом случае оба стабилитрона будут вести себя как обычные диоды, потому что напряжение стабилитрона никогда не будет достигнуто.Во втором случае фактическое зафиксированное напряжение будет на 0,65 В выше напряжения стабилитрона из-за последовательного диода. Таким образом, стабилитроны на 12 В будут фиксировать напряжение около 12,65 В - R1 предназначен для ограничения тока до безопасного значения для стабилитронов, как описано выше.

Важно помнить, что стабилитроны идентичны стандартным диодам при напряжении ниже своего стабилитрона - на самом деле, обычные диоды могут использоваться как стабилитроны. Фактическое напряжение пробоя обычно намного выше, чем обычно используется, и каждый диод (даже из одного производственного цикла) будет иметь другое напряжение пробоя, которое обычно слишком велико, чтобы быть полезным.


Данные стабилитрона

Приведенные ниже данные довольно типичны для стабилитронов мощностью 1 Вт в целом и показывают напряжение стабилитрона и одно из наиболее важных значений - динамическое сопротивление. Это полезно, потому что показывает, насколько хорошо стабилитрон будет регулировать и (с небольшими вычислениями) сколько пульсаций вы получите, когда стабилитрон будет питаться от типичного источника питания. Пример расчета показан ниже.

Если вы хотите самостоятельно измерить динамическое сопротивление, это довольно просто сделать.Во-первых, используйте ток около 20% от номинального максимума от регулируемого источника питания через подходящий резистор. Измерьте и запишите напряжение на стабилитроне. Теперь увеличьте ток (скажем) на 10 мА для стабилитронов менее 33 В. Вам нужно будет использовать меньшее увеличение тока для более высоких типов напряжения. Снова измерьте напряжение стабилитрона и отметьте точное увеличение тока.

Например, вы можете измерить следующее ...

Напряжение стабилитрона = 11,97 В при 20 мА
Напряжение стабилитрона = 12.06 В при 30 мА
ΔV = 90 мВ, ΔI = 10 мА
R = ΔV / ΔI = 0,09 / 0,01 = 9 Ом

Этот процесс можно использовать с любым стабилитроном. Вам просто нужно настроить ток в соответствии с требованиями, убедившись, что начальный и конечный испытательные токи находятся в пределах линейной части характеристик стабилитрона. Точность зависит от точности вашего испытательного оборудования, и важно обеспечить стабильность температуры стабилитрона во время теста, иначе вы получите неправильный ответ из-за теплового коэффициента стабилитрона.По возможности, тесты должны быть очень короткими с использованием импульсов, но это очень сложно без специального оборудования.

Следующие данные представляют собой полезный краткий справочник для стандартных стабилитронов мощностью 1 Вт. Основная информация взята из таблицы данных Semtech Electronics для стабилитронов серии 1N47xx. Обратите внимание, что суффикс «A» (например, 1N4747A) означает, что допуск составляет 5%, а стандартный допуск обычно составляет 10%. Напряжение стабилитрона измеряется в условиях теплового равновесия и испытания на постоянном токе при показанном испытательном токе (I zt ).

Обратите внимание, что стабилитрон на 6,2 В (1N4735) имеет самое низкое динамическое сопротивление из всех показанных, и, как правило, также показывает близкий к нулю температурный коэффициент. Это означает, что это один из лучших значений для использования, где требуется достаточно стабильное опорное напряжение. Поскольку это очень полезное значение, оно выделено в таблице. Если вам нужна ссылка стабильного напряжения на действительно , то не использовать стабилитрон, но использовать специальную ссылку точности напряжения IC вместо этого.

Тип V Z (ном.) I Zt мА R Zt Ом R Z Ом при ... Колено
Ток
(мА)
Утечка
мкА
Утечка
Напряжение
Пик
Ток (мА)
Продолж.
Ток (мА)
1N4728 3,3 76 10 400 1 150 1 1375 275
1N4729 3.6 69 10 400 1 100 1 1260 252
1N4730 3,9 64 9,0 400 1 100 1 1190 234
1N4731 4,3 58 9,0 400 1 50 1 1070 217
1N4732 4.7 53 8,0 500 1 10 1 970 193
1N4733 5,1 49 7,0 550 1 10 1 890 178
1N4734 5,6 45 5,0 600 1 10 2 810 162
1N4735 6.2 41 2,0 ​​ 700 1 10 3 730 146
1N4736 6,8 37 3,5 700 1 10 4 660 133
1N4737 7,5 34 4,0 700 0,5 10 5 605 121
1N4738 8.2 31 4,5 700 0,5 10 6 550 110
1N4739 9,1 28 5,0 700 0,5 10 7 500 100
1N4740 10 25 7,0 700 0,25 10 7,6 454 91
1N4741 11 23 8.0 700 0,25 5 8,4 414 83
1N4742 12 21 9,0 700 0,25 5 9,1 380 76
1N4743 13 19 10 700 0,25 5 9,9 344 69
1N4744 15 17 14 700 0.25 5 11,4 304 61
1N4745 16 15,5 16 700 0,25 5 12,2 285 57
1N4746 18 14 20 750 0,25 5 13,7 250 50
1N4747 20 12.5 22 750 0,25 5 15,2 225 45
1N4748 22 11,5 23 750 0,25 5 16,7 205 41
1N4749 24 10,5 25 750 0,25 5 18,2 190 38
1N4750 27 9.5 35 750 0,25 5 20,6 170 34
1N4751 30 8,5 40 1000 0,25 5 22,8 150 30
1N4752 33 7,5 45 1000 0,25 5 25,1 135 27
1N4753 36 7.0 50 1000 0,25 5 27,4 125 25
1N4754 39 6,5 60 1000 0,25 5 29,7 115 23
1N4755 43 6,0 70 1500 0,25 5 32,7 110 22
1N4756 47 5.5 80 1500 0,25 5 35,8 95 19
1N4757 51 5,0 95 1500 0,25 5 38,8 90 18
1N4758 56 4,5 110 2000 0,25 5 42,6 80 16
1N4759 62 4.0 125 2000 0,25 5 47,1 70 14
1N4760 68 3,7 150 2000 0,25 5 51,7 65 13
1N4761 75 3,3 175 2000 0,25 5 56,0 60 12
1N4762 82 3.0 200 3000 0,25 5 62,2 55 11
1N4763 91 2,8 250 3000 0,25 5 69,2 50 10
1N4764 100 2,5 350 3000 0,25 5 76,0 45 9
Таблица 1 - Характеристики стабилитронов, 1N4728-1N4764
  1. I Zt = испытательный ток стабилитрона
  2. R Zt = динамическое сопротивление при заявленном испытательном токе
  3. R Z = динамическое сопротивление при токе, показанном в следующем столбце (Ток в колене (мА))
  4. Ток утечки = ток через стабилитрон ниже изгиба кривой проводимости стабилитрона при напряжении, указанном в следующем столбце (Напряжение утечки)
  5. Пиковый ток = максимальный неповторяющийся кратковременный ток (обычно <1 мс)
  6. Непрерывный ток = максимальный непрерывный ток, при условии, что выводы на расстоянии 10 мм от тела имеют температуру 25 ° C (на практике маловероятно)


Рисунок 3 - Снижение номинальных значений температуры стабилитрона

Как и все полупроводники, стабилитроны должны быть снижены, если их температура превышает 25 ° C.Это всегда случай при нормальном использовании, и если используются приведенные выше рекомендации, то вам обычно не о чем беспокоиться. На приведенном выше графике показана типичная кривая снижения характеристик стабилитронов, и это необходимо соблюдать для обеспечения надежности. Как и любой другой полупроводник, если стабилитрон слишком горячий, чтобы прикасаться к нему, он горячее, чем должен быть. Уменьшите ток или используйте усиленный стабилитрон, описанный в AN-007.

Стабилитроны могут использоваться последовательно либо для увеличения мощности, либо для получения напряжения, недоступного иным образом. Не используйте параллельно стабилитроны, так как они не будут делить ток поровну (помните, что большинство из них имеют допуск 10%). Стабилитрон с более низким напряжением «перехватит» ток, перегреется и выйдет из строя. При последовательном использовании старайтесь поддерживать отдельные напряжения стабилитрона близкими к одинаковым, так как это гарантирует, что оптимальный ток через каждый находится в оптимальном диапазоне. Например, использование стабилитрона на 27 В последовательно с стабилитроном на 5,1 В было бы плохой идеей, потому что невозможно легко достичь оптимального тока через оба.


Использование стабилитронов

Использовать стабилитроны в качестве стабилизаторов достаточно просто, но есть некоторые вещи, которые вам нужно знать, прежде чем все подключать. Типичная схема показана ниже для справки и не предназначена для чего-либо конкретного - это просто пример. Обратите внимание, что если вам нужен двойной источник питания (например, ± 15 В), тогда цепь просто дублируется для отрицательного источника питания, меняя полярность стабилитрона и C1 по мере необходимости. Мы будем использовать стабилитрон 1 Вт, в данном случае 1N4744, диод 15 В.Максимальный ток, который мы хотели бы использовать, составляет примерно половину расчетного максимума (не более 33 мА). Минимально допустимый ток составляет около 10% (достаточно близко к 7 мА).


Рисунок 4 - Типовая схема стабилитрона

Во-первых, вам необходимо знать следующие подробности о предполагаемой схеме ...

  1. Источник напряжения - например, от источника питания усилителя мощности (включая любые пульсации напряжения)
  2. Максимальное и минимальное значение напряжения источника - оно будет меняться в зависимости от напряжения сети, тока нагрузки и пульсаций
  3. Желаемое регулируемое напряжение - желательно с использованием стабилитрона стандартного значения.Мы будем использовать 15V
  4. Ток нагрузки - ожидаемый ток потребления схемы, питаемой от стабилизированного источника питания.

Когда у вас есть эта информация, вы можете определить последовательное сопротивление, необходимое для стабилитрона и нагрузки. Резистор должен пропускать достаточный ток, чтобы стабилитрон находился в пределах своей линейной области, но значительно ниже максимального значения, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность. Если напряжение источника изменяется в широком диапазоне, может оказаться невозможным успешно использовать простой стабилизатор стабилитрона.

Предположим, что напряжение источника поступает от источника питания 35 В, используемого для усилителя мощности. Максимальное напряжение может достигать 38 В и падать до 30 В, когда усилитель мощности работает на полную мощность при низком сетевом напряжении. Между тем, предусилитель, которому требуется регулируемое питание, использует пару операционных усилителей и потребляет 10 мА. Вы хотите использовать источник питания 15 В. для операционных усилителей. Это вся необходимая информация, поэтому мы можем провести расчеты. Vs - напряжение источника, Is - ток источника, Iz - ток стабилитрона, I L - ток нагрузки, Rs - сопротивление источника.

Iz (макс.) = 30 мА (наихудший случай, отсутствие нагрузки на сетевое питание и максимальное сетевое напряжение)
I L = 10 мА (ток, потребляемый операционными усилителями)
Is (макс.) = 40 мА (опять же, полный ток от источника в наихудшем случае)

Из этого мы можем определить сопротивление Rs. Напряжение на Rs составляет 23 В, когда напряжение источника максимальное, поэтому Rs должно быть ...

Rs = Vs / I = 23 / 40м = 575 Ом

Когда напряжение источника минимально, на Rs будет только 15 В, поэтому нам нужно проверить, будет ли ток стабилитрона достаточным...

Is = V / R = 15/575 Ом = 26 мА
Iz = Is - I L = 26 мА - 10 мА = 16 мА

Когда мы убираем ток нагрузки (10 мА для операционных усилителей), у нас все еще остается доступный ток стабилитрона 16 мА, так что регулирование будет вполне приемлемым, и стабилитрон не будет нагружен. 575 Ом - нестандартное значение, поэтому вместо него мы будем использовать резистор 560 Ом. Нет необходимости пересчитывать все заново, потому что изменение небольшое, и мы позаботились о том, чтобы дизайн изначально был консервативным.Следующим шагом является определение мощности, рассеиваемой в истоковом резисторе Rs ...

в наихудшем случае.
Is = 23 В / 560 Ом = 41 мА P = Is² × R = 41 мА² * 560 Ом = 941 мВт

В этом случае было бы неразумно использовать резистор менее 2 Вт, но лучше с проволочной обмоткой 5 Вт. Точно так же, как рассчитывалась мощность резистора, неплохо еще раз проверить рассеивание стабилитрона в худшем случае. Возможно, удастся отключить операционные усилители, и в этом случае стабилитрон должен будет полностью поглотить 41 мА, поэтому рассеиваемая мощность составит 615 мВт.Это выше, чем цель, установленная в начале этого упражнения, но находится в пределах рейтинга стабилитрона 1W и никогда не будет проблемой в долгосрочной перспективе. Нормальное рассеивание в худшем случае составляет всего 465 мВт при подключенных операционных усилителях, и это вполне приемлемо.

На рисунке 4 показан конденсатор 220 мкФ, подключенный параллельно стабилитрону. Это не имеет никакого значения для выходного шума , а не , потому что импеданс (он же динамическое сопротивление) стабилитрона очень низок. Мы использовали пример стабилитрона 15 В, поэтому мы ожидаем, что его полное сопротивление будет около 14 Ом (из таблицы).Чтобы быть полезным для снижения шума, C1 должен быть не менее 1000 мкФ, но в большинстве случаев используются гораздо более низкие значения (обычно 100–220 мкФ). Цель состоит в том, чтобы подавать мгновенный (импульсный) ток, который может потребоваться для схемы или в случае операционных усилителей, чтобы гарантировать, что полное сопротивление источника питания останется низким, по крайней мере, до 2 МГц или около того.

Поскольку стабилитроны обладают динамическим сопротивлением, на выходе будет некоторая пульсация. Его можно рассчитать на основе входной пульсации, изменения тока источника и динамического сопротивления стабилитрона.Предположим, что на источнике есть пульсации 2В P-P. Это означает, что ток через Rs будет изменяться на 3,57 мА (I = V / R). Стабилитрон имеет динамическое сопротивление 14 Ом, поэтому изменение напряжения на стабилитроне должно быть ...

V = R × I = 14 × 3,57 м = 50 мВ пик-пик (менее 20 мВ RMS)

При условии, что активная схема имеет хороший коэффициент отклонения источника питания (PSRR), пульсации 20 мВ на частоте 100 Гц (или 120 Гц) не будут проблемой. Если по какой-то причине это недопустимо, то дешевле использовать трехконтактный регулятор, чем любой из известных методов уменьшения пульсаций.Наиболее распространенным из них является использование двух резисторов вместо резисторов Rs и установка конденсатора высокого номинала (не менее 470 мкФ) от места соединения резисторов с землей. Это снизит пульсации до уровня ниже 1 мВ, в зависимости от размера дополнительного конденсатора.


Максимальное увеличение стабильности (опорного напряжения)

Стандартный резистор стабилитрона подвержен большим колебаниям тока и рассеиваемой мощности при изменении входного напряжения. Простая цепь обратной связи может помочь поддерживать очень стабильный ток через стабилитрон и, следовательно, обеспечить более стабильное опорное напряжение.Как обсуждалось ранее, стабилитрон 6,2 В имеет очень низкий тепловой коэффициент напряжения, и, если мы сможем обеспечить стабильный ток, это еще больше улучшит регулирование напряжения. Питание стабилитрона источником тока является стандартной практикой при изготовлении ИС, и это достаточно просто сделать и в дискретных конструкциях.

Устройство, показанное ниже не предназначено для использования в качестве источника питания, но, чтобы обеспечить фиксированное опорное напряжение для других схем, которые могут потребовать напряжения для стабильных компараторов (к примеру).Схема не может конкурировать с выделенной ссылкой точности напряжения, но это будет удивительно хорошо для многих применений общего назначения. Токовое зеркало (Q2b и Q3b) питается от источника тока (Q1b), опорная точка которого поступает от стабилитрона, поэтому существует замкнутый контур, и изменение тока через сам стабилитрон может быть очень небольшим. При указанных значениях ток стабилитрона составляет всего 2,5 мА, что, похоже, противоречит приведенным ранее рекомендациям. Однако увеличение тока стабилитрона не очень помогает, но увеличивает рассеиваемую мощность в транзисторах.Например, если R1b уменьшается до 1 кОм, ток стабилитрона увеличивается до 5,4 мА, рассеивание в Q1b и Q3b удваивается, но регулирование улучшается лишь незначительно.


Рисунок 5 - «Обычные» по сравнению с Схема прецизионного стабилитрона

Сравните (a) и (b) в схемах на Рисунке 5, и сразу станет очевидно, что напряжение от стабилизированной версии (b) должно быть действительно очень стабильным, даже при большом изменении входного напряжения. При моделировании в диапазоне напряжений от 10 В до 30 В наблюдается изменение напряжения на стабилитроне менее 3 мВ, из чего следует, что ток стабилитрона и рассеиваемая мощность стабилитрона практически не изменяются во всем диапазоне напряжений.Это также означает, что пульсация отказ чрезвычайно высокий, так и с добавлением трех дешевых транзисторов и четыре резисторов, мы можем приблизиться к опорному напряжению цепи реальной точности. R4b необходим, чтобы схема могла запускаться при подаче напряжения, но, к сожалению, это отрицательно влияет на производительность. Более высокое сопротивление снижает эффекты, но может вызвать ненадежный запуск.

Стандартный стабилизатор стабилитрона (a) будет показывать типичное изменение напряжения около 110 мВ от входного напряжения 10-30 В, при изменении тока стабилитрона от 1.От 7 мА до более 15 мА. Это значительно хуже, чем у стабилизированной версии, но может не представлять проблемы, если входное напряжение достаточно стабильно. В действительности маловероятно, что вам когда-либо понадобится использовать более сложный стабилизированный стабилитрон, и он включен сюда исключительно в интересах полноты картины.


Список литературы
1 Обратное смещение / пробой - обсуждение явления, когда диод имеет обратное смещение / пробой. Билл Уилсон
2 Радиоэлектроника.com - Обзор стабилитрона
3 Архив технических данных - Коммерческие микрокомпоненты BZX2C16V Стабилитрон 2 Вт, от 3,6 до 200 В.
4 Теория стабилитронов - Руководство OnSemi HBD854 / D (Больше не выпускается в OnSemi.)


App. Note Index Прил. Индекс банкнот
ESP Home Основной индекс
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2004.Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки во время создания проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и © Род Эллиотт 30 июня 2005 г./ Июл 2015 - обновлена ​​информация, добавлен рисунок 4.


,

Стабилитроны Стабилитроны Стабилитроны Инструменты

Стабилитроны могут использоваться для получения стабилизированного выходного напряжения с низкой пульсацией в условиях переменного тока нагрузки. Пропуская небольшой ток через диод от источника напряжения через подходящий токоограничивающий резистор (R S ), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения на уровне Vout.

Стабилитроны широко используются в качестве шунтирующих регуляторов напряжения для регулирования напряжения на небольших нагрузках.Стабилитроны имеют резкое обратное напряжение пробоя, и напряжение пробоя будет постоянным для широкого диапазона токов. Таким образом, мы подключим стабилитрон параллельно нагрузке, чтобы приложенное напряжение сместило его в обратном направлении. Таким образом, если напряжение обратного смещения на стабилитроне превышает напряжение перегиба, напряжение на нагрузке будет постоянным.

Здесь мы обсуждаем устранение неисправностей стабилизаторов напряжения на основе стабилитронов.

Источник питания постоянного тока с стабилитроном

На приведенном ниже рисунке показан источник постоянного тока с фильтром, который вырабатывает постоянное напряжение 24 В перед тем, как стабилизатор стабилизирует его до 15 В.Используется стабилитрон 1N4744A. Проверка регулируемого выходного напряжения без нагрузки показывает 15,5 В, как указано в части (а). Типичное напряжение, ожидаемое при испытательном токе стабилитрона для этого конкретного диода, составляет 15 В.

Zener Regulated DC Power Supply Zener Regulated DC Power Supply

Zener Power Supply Zener Power Supply

Рис. Испытание источника питания с стабилитроном

В части (b) потенциометр подключен к обеспечивают переменное сопротивление нагрузки. Оно устанавливается на минимальное значение для испытания при полной нагрузке, как определено следующими расчетами.Испытание при полной нагрузке проводится при минимальном токе стабилитрона (IZK). Показание измерителя, равное 14,8 В, указывает приблизительно на ожидаемое выходное напряжение 15,0 В.

Zener Power Supply Equation Zener Power Supply Equation

Случай 1:

Стабилитрон открыт Если стабилитрон выходит из строя, проверка источника питания дает приблизительные результаты, указанные на рисунке , При проверке холостого хода, показанной в части (а), выходное напряжение составляет 24 В, потому что нет падения напряжения между фильтрованным выходом источника питания и выходной клеммой.Это определенно указывает на разрыв между выходной клеммой и землей. При проверке полной нагрузки напряжение 14,8 В возникает в результате действия делителя напряжения последовательного резистора на 180 Ом и нагрузки 291 Ом. В этом случае результат слишком близок к нормальному показанию, чтобы быть надежным индикатором неисправности. но проверка без нагрузки подтвердит проблему. Также, если RL изменяется, VOUT будет изменяться, если стабилитрон открыт.

Open zener diode with no load Open zener diode with no load

Zener Diode Regulator Zener Diode Regulator

Рис .: Показания открытого стабилитрона

Случай 2:

Неправильное напряжение стабилитрона Как показано на рисунке ниже, проверка холостого хода, в результате которой выходное напряжение превышает максимальное напряжение стабилитрона, но меньшее, чем выходное напряжение источника питания, указывает на то, что стабилитрон вышел из строя и его внутреннее сопротивление больше, чем должно быть.Выходное напряжение 20 В в этом случае на 4,5 В выше ожидаемого значения 15,5 В. Это дополнительное напряжение указывает на неисправность стабилитрона или установку неправильного типа. Выход 0 В, конечно, указывает на короткое замыкание.

Indication of faulty or wrong zener Indication of faulty or wrong zener

.

Как проверить диод с помощью цифрового и аналогового мультиметра

Проверить диод с помощью аналогового и цифрового мультиметра

Поиск и устранение неисправностей электронных устройств и компонентов

Поиск и устранение неисправностей в электронной и электротехнике является важной частью, и необходимо знать основы навыки и знания о компонентах для проектирования и устранения неполадок в цепи. Желательно проверить компонент перед сборкой и включением в схему.

Иногда мы получаем неожиданные результаты, и нам необходимо выполнить некоторые тесты, чтобы определить, правильно ли работает компонент и устройство, или мы должны заменить их на новые.Для этого мы начали несколько руководств по цифровым и аналоговым мультиметрам, в которых мы обсудим, как тестировать различные электрические и электронные компоненты. Сегодня нам нужно будет обсудить, как проверить диод с помощью цифрового мультиметра и амперметра четырьмя методами.

Как проверить диод

Диод - это простой PN переход и устройство с двумя выводами, которые позволяют пропускать ток через него в одном направлении (прямое смещение). Это наиболее часто используемый компонент в различных электронных конструкциях и системах, таких как выпрямители, схемы, связанные с светодиодными лампами, схемы умножения напряжения, солнечные панели, логические вентили и т. Д.

Diode Terminal Identification (Anode + Cathode) Diode Terminal Identification (Anode + Cathode) Идентификация выводов диода (анод + катод)

Когда вывод катода диода подключен к нейтрали, а анод - к плюсу, он вызывается в положении прямого смещения и действует как короткий переключатель, через который начинает течь ток. Катод к плюсу и анод к нейтрали называется обратным смещением, а диод действует как открытый переключатель, который известен как обратное смещение (в случае стабилитрона этот случай обратный).

Перед тестированием диода мы должны знать клеммы диода, такие как анод (+) и катод (-).В большинстве случаев на обычных диодах с PN-переходом имеется белое покрытие, обозначающее катодный вывод, а остальное - анод. В других случаях используются разные цвета, а стороны с цветным покрытием являются катодными, как показано на рисунке ниже. Ниже приведено руководство, в котором показано, как протестировать обычный PN-диод, светодиод и стабилитрон различными методами.

Диод

можно проверить и протестировать 4 методами с помощью цифровых или аналоговых мультиметров.

Как проверить диод с помощью цифрового мультиметра

Тестирование диода с помощью цифрового мультиметра (режим тестирования диодов + режим сопротивления)

How to Test a diode - Testing Diode using DMM (Diode Test Mode + Resistance Mode) How to Test a diode - Testing Diode using DMM (Diode Test Mode + Resistance Mode) Тестирование диода с помощью цифрового мультиметра (режим тестирования диодов + режим сопротивления)

Лучшая практика для проверьте диод в режиме «Проверка диода», измерив падение напряжения на диоде в случае прямого смещения.Имейте в виду, что диод в прямом смещении действует как замкнутый переключатель, который пропускает ток в нем как по проводникам. В диоде с обратным смещением он действует как разомкнутый переключатель и не позволяет току течь в нем, поскольку действует как резистор.

Прямое смещение: когда положительный (красный) измерительный провод подключен к аноду (+), а отрицательный (черный) измерительный провод подключается к катоду (-) диода. При прямом смещении диод действует как замыкающий переключатель и пропускает через него ток как проводники.

Обратное смещение: Если мы сделаем обратное, как упомянуто выше, то есть КРАСНЫЙ измерительный провод к катоду (-) и ЧЕРНЫЙ измерительный провод к аноду (+) диода. В обратном смещении диод действует как разомкнутый переключатель и не пропускает ток через него, как резистор.

Шаги:

  1. Удалите диод из цепи, то есть отключите питание от диода, который необходимо проверить. Разрядите весь конденсатор (закоротив выводы конденсатора) в цепи (если есть).
  2. Установите измеритель в режим «Проверка диодов», повернув поворотный переключатель мультиметра.
  3. Подсоедините выводы диода к измерительным выводам мультиметра и запишите показания.
  4. Теперь подключите вывод диода к измерительным проводам мультиметра в обратном направлении (т.е. переверните измерительные провода) и запишите результат измерения.
  • Если мультиметр показывает 0,5–0,8 В для обычных кремниевых диодов и 0,2–0,3 В для германиевых диодов с первой попытки, это означает, что диод находится в хорошем состоянии (с прямым смещением).
  • Если мультиметр отображает «OL» с обратным смещением, это тоже хорошо.
  • Если мультиметр не показывает измерения, т.е. если мультиметр отображает показания «OL» в обоих направлениях (с прямым и обратным смещением), его средний диод не работает и действует как разомкнутый переключатель, который не позволяет току течь в нем. В случае закороченного диода на диоде будет нулевое падение напряжения, так как через него будет протекать ток, и он действует как короткий путь для тока. Тогда диод необходимо заменить.
  • Если мультиметр показывает примерно 0,4 В в обоих направлениях, это означает, что диод короткий и его необходимо заменить новым.

Связанное руководство: Как определить значение сгоревшего резистора (тремя удобными методами)

Как проверить диод с помощью аналогового мультиметра

Проверка диода мультиметром (DMM и AMM в режиме сопротивления)

Если «проверка диодов недоступна в случае цифрового мультиметра» или вам необходимо проверить диод аналоговым мультиметром, в качестве альтернативы можно использовать режим сопротивления (Ω) для проверки диода.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Testing Diode by Multimeter (DMM & AMM in Resistance Mode) Testing Diode by Multimeter (DMM & AMM in Resistance Mode) Тестирование диода с помощью мультиметра (DMM и AMM в режиме сопротивления)

Шаги:

  1. Удалите диод из цепи и убедитесь, что источник питания отключен от цепи и нет напряжения на диод, который необходимо протестировать.Кроме того, разрядите все конденсаторы, закоротив их выводы в цепях, если таковые имеются.
  2. Установите измеритель в режим «Режим сопротивления (Ω)», повернув поворотный переключатель мультиметра. Для лучшего результата установите диапазон Ω на 1 кОм для прямого смещения и 100 кОм для обратного смещения, как показано на рисунке ниже.
  3. Подключите КРАСНЫЙ щуп к аноду диода, а ЧЕРНЫЙ щуп к катоду диода (прямое смещение), как показано на рис. Обратите внимание на измерение и чтение.
  4. Теперь поменяйте местами измерительные провода i.е. КРАСНЫЙ тестовый провод к катоду и ЧЕРНЫЙ к аноду (обратное смещение) и обратите внимание на показания и измерения, отображаемые мультиметром.
  • Если мультиметр показывает от 1 кОм до 10 МОм (не OL или бесконечное ∞), это означает, что диод в хорошем состоянии (с прямым смещением). Как правило, наилучшее значение ниже 1 кОм, т.е. для хорошего диода сопротивление прямого смещения должно быть низким.
  • Если мультиметр показывает «OL» при обратном смещении. Диод тоже хорош.
  • Если мультиметр показывает одинаковые показания и измерения в обоих направлениях (т.е.е. прямое смещение и обратное смещение), его средний диод неисправен и требует соответствующей замены.
  • Если мультиметр показывает одинаковые результаты, то есть низкое сопротивление или высокое сопротивление (OL) в обоих направлениях (прямое и обратное смещение), диод закорочен и открыт соответственно. Другими словами, если мультиметр показывает сопротивление 0 Ом при обратном и прямом смещении, диод закорочен, если омметр показывает ∞, OL или очень высокое сопротивление как при прямом, так и обратном смещении, диод открыт и его необходимо заменить новым. один.
  • Чтобы убедиться в точности результата, лучше всего проверить и сравнить результат исправных диодов в режиме сопротивления.

Связанное руководство: Как проверить батарею с помощью тестера?

Как проверить светодиод (светоизлучающий диод)

Перед проверкой диода мы должны идентифицировать вывод диода, то есть анод и катод. Для светодиода более длинный вывод диода - анод (+), а более короткий вывод - катод (-). В других случаях плоский вывод диода является катодом, а другая сторона - анодом, как показано на рис.

Связанное сообщение: Как рассчитать время зарядки аккумулятора и ток зарядки аккумулятора - пример

How to test LED (Light Emitting Diode) How to test LED (Light Emitting Diode) Идентификация выводов светодиодов (анод и катод)

Чтобы проверить светодиод с помощью цифрового или аналогового мультиметра, следуйте инструкциям, приведенным ниже.

  • Отключите светодиод от цепи и источника питания, если он уже включен в цепь.
  • Найдите клемму светодиода, то есть анод и катод (как показано на рисунке выше).
  • В случае цифрового мультиметра установите его в режим «Проверка диодов» (в случае аналогового мультиметра установите мультиметр в режим сопротивления или непрерывности) поворотом поворотного переключателя мультиметра.
  • Подключите светодиод с прямым смещением с помощью измерительных проводов мультиметра, т. Е. Катод к черному (-ve), а анод к красному (+ ve) измерительным проводам.
  • Если светодиод светится, это не значит, что он в хорошем состоянии и работает правильно, в противном случае светодиод неисправен и его следует заменить.
  • При обратном смещении (светодиодный анод на черный (-ve) и катод на красный (+ ve) измерительные провода) он не будет работать, и мультиметр не будет показывать никаких показаний, поскольку светодиод не будет протекать через него, т.е. он действует как открытый переключатель такой же, как диод.

Связанное сообщение: Как проверить и исправить дефекты печатной платы (PCB)?

Как проверить стабилитрон

Стабилитрон - это нечто иное по сравнению с обычными диодами, поскольку простые диоды с PN переходом работают в прямом смещении, а не в обратном смещении. В случае стабилитрона ситуация обратная, поскольку он работает в обратном направлении только тогда, когда приложенное обратное напряжение больше, чем напряжение пробоя стабилитрона. Таким образом, нам понадобится дополнительная простая схема, чтобы проверить, исправен ли стабилитрон.

How to Test a Zener Diode How to Test a Zener Diode Проверка стабилитрона с помощью цифрового или аналогового мультиметра

Чтобы проверить стабилитрон с помощью цифрового или аналогового мультиметра, следуйте приведенным ниже инструкциям.

  • Отключите стабилитрон от цепи и источника питания, если он уже включен в цепь.
  • Найдите клеммы стабилитрона, то есть анод и катод, такие же, как у обычных светодиодов и диодов с PN переходом (как показано на рис. Выше).
  • Подключите стабилитрон к переменному или известному (например, 12 В постоянного тока) источнику напряжения питания в серии сопротивлением 100 Ом, а затем подключите стабилитрон обратного смещения (катод к красному (+ ve) и анод к черному (-ve) измерительным проводам мультиметра, как показано на рис.
  • Как в цифровом, так и в аналоговом мультиметре, установите его в режим тестирования «Напряжение постоянного тока», повернув поворотный переключатель мультиметра.
  • Постепенно увеличивайте напряжение питания стабилитрона и обратите внимание на показания измерителя, отображаемые на экране. Показания счетчика должны увеличиваться до напряжения пробоя стабилитрона (при напряжении питания 12 В постоянного тока напряжение пробоя составляет 6 В) при пошаговом повышении напряжения питания от низкого до высокого. После этого счетчик не должен показывать дополнительное значение i.е. он должен показывать постоянное значение (например, 6 В в случае напряжения питания 12 В постоянного тока). Когда счетчик останавливается на определенном значении и не показывает другое значение, когда вы все еще увеличиваете напряжение питания, вы не должны продолжать увеличивать напряжение питания, иначе диод может разрушиться.
  • Если это так, стабилитрон в хорошем состоянии, в противном случае стабилитрон неисправен и его необходимо заменить.

Похожие сообщения:

.

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о