Исследование вольт-амперной характеристики

Стабилитрона

Цель работы. Исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) кремниевого стабилитрона Д814А.

Оборудование. Лабораторный стенд 87Л-01, сменная панель 2.

Объект исследования. Стабилитрон Д814А или аналогичный.

Общие сведения

Полупроводниковые стабилитроны предназначены для стабилизации постоянного напряжения (иногда их называют опорными диодами или диодами Зенера). Принцип действия стабилитрона основан на использовании свойства p-n -перехода при электрическом пробое сохранять практически постоянную величину напряжения в определённом диапазоне изменения обратного тока. Механизм пробоя может быть туннельным, лавинным или смешанным. У низковольтных стабилитронов (с низким сопротивлением базы) наиболее вероятен туннельный пробой. У стабилитронов с высокоомной базой (сравнительно высокоомных) пробой носит лавинный характер.

В стабилитроне используется только обратная ветвь ВАХ. Рабочим участком является её часть, соответствующая электрическому пробою и ограниченная минимальным и максимальным токами.

Стабилитроны подразделяются на стабилитроны общего назначения, термокомпенсируемые, прецизионные, импульсные и двуханодные.

Стабилитроны общего назначения используются в стабилизаторах и ограничителях постоянного тока или импульсного напряжения.

Термокомпенсированные и прецизионные стабилитроны применяются в качестве источников эталонного или опорного напряжения в электронных устройствах, где необходима высокая точность стабилизации уровня напряжения.

Импульсные стабилитроны применяются при необходимости стабилизировать или ограничивать короткие импульсы напряжения (десятки наносекунд - сотни микросекунд). Такие стабилитроны имеют пониженное значение ёмкости и малую длительность переходного процесса.

Двуханодные стабилитроны обеспечивают стабилизацию и ограничение двухполярных напряжений.

Кроме стабилитронов определенное распространение получили стабисторы и полупроводниковые ограничители напряжения (трансорбы).

Стабисторы используются для стабилизации напряжения до 1 В. В стабисторах используется прямая ветвь ВАХ p-n -перехода. По основным параметрам они близки к стабилитронам, но включаются в цепь в прямом направлении.

Полупроводниковые ограничители напряжения (трансорбы) применяются для защиты аппаратуры от воздействия перенапряжений, возникающих при переходных процессах, а также при воздействии статического электричества или грозовых разрядов. Принцип их действия аналогичен принципу действия стабилитронов. В отличие от обычных стабилитронов трансорбы изготовляют на основе трехслойных эпитаксиальных p-n-n+ - структур. Эпитаксиальная технология обеспечивает стабильный порог срабатывания, наличие n+- слоя повышает скорость срабатывания прибора.

Термины, определения и обозначения параметров стабилитронов приведены в ГОСТ 25529-82. Основными параметрами полупроводниковых стабилитронов являются:

1) напряжение стабилизации U_ст - падение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации (несколько вольт - десятки вольт);

2) максимальный ток стабилизации I _{ст max}, (несколько миллиампер - несколько ампер);

3) минимальный ток стабилизации I _{ст min} (доли - десятки миллиампер);

4) дифференциальное сопротивление r_диф , которое определяется при заданном значении тока на участке пробоя (доли ома - тысячи ом);

5) температурный коэффициент напряжения стабилизации a_Uст - относительное изменение напряжения стабилизации DU_ст при изменении температуры окружающей среды на 1°С (a _ст - тысячные доли процента);

6) временнáя нестабильность напряжения стабилизации d_Uст - максимальное отклонение напряжения стабилизации в течение определённого времени (тысячные доли процента - доли процента).