Краткие теоретические сведения. Цель лабораторной работы:

Лабораторная работа №2.

Стабилитрон

Цель лабораторной работы:

- закрепление теоретических знаний по принципу действия, характеристикам и параметрам стабилитрона, и использованию стабилитронов в параметрических стабилизаторах напряжения.

Задачи лабораторной работы:

- получение экспериментальных данных, построение и исследование вольтамперной характеристики стабилитрона;

- исследование процессов в схеме параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на основе стабилитрона.

 

Краткие теоретические сведения

Стабилитрон – это полупроводниковый прибор, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне. Стабилитрон – это кремниевый диод с большим содержанием примесей.

Стабилитрон предназначен для стабилизации напряжения. В стабилитронах при относительно небольших обратных напряжениях развивается электрический пробой (лавинный или туннельный). В этом случае изменение тока через стабилитрон происходит при почти неизменном напряжении. Если ограничить обратный ток через стабилитрон на уровне , где – максимально допустимый обратный ток через стабилитрон, то тепловой пробой не наступает и стабилитрон может работать в режиме электрического пробоя неограниченное время. На рис. 2.1.1 приведено условное графическое обозначение стабилитрона на схемах электрических принципиальных.

Рис. 2.1.1

 

Основные параметры стабилитрона:

1. – напряжение стабилизации – напряжение на стабилитроне при некотором постоянном обратном токе. = 3÷100В (см. рис. 2.1.2);

2. – минимальный ток через стабилитрон. При минимальном токе начинается устойчивый электрический пробой;

–максимальный ток через стабилитрон. При максимальном токе гарантировано не наступает тепловой пробой;

3. Дифференциальное сопротивление стабилитрона: . Дифференциальное сопротивление определяется для рабочего участка ВАХ стабилитрона (участка между и ) и составляет 0,5÷200 Ом;

 

 

Рис. 2.1.2

Дифференциальное сопротивление – это параметр, характеризующий

наклон рабочего участка его ВАХ. Для выбранногоучастка ВАХ можно определить динамическое сопротивление: Rдин. = . Дифференциальное сопротивление стабилитрона зависит от тока, проходящего через стабилитрон. Примерный вид зависимости приведен на рис. 2.1.3.

Рис 2.1.3

Температурный коэффициент напряжения стабилизации:

%; где - относительное приращение напряжения стабилизации. ТКН численно равен относительному приращению напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 градус (Кельвина или Цельсия). ТКН может быть как положительным, так и отрицательным и зависит от напряжения стабилизации. Примерный вид зависимости ТКН от напряжения стабилизации приведен на рис. 2.1.4.

Рис. 2.1.4

Уменьшить температурную зависимость напряжения стабилизации можно за счет последовательного включения стабилитрона и диода или двух стабилитронов, имеющих близкие по абсолютному значению, но противоположные по знаку ТКН. Также выполняют прецизионные стабилитроны, где температурная компенсация (уменьшение ТКН) достигается за счет выполнения на одном кристалле полупроводника двух (и более) p-n-переходов с равными, но противоположными по знаку ТКН.

Двустороннюю стабилизацию напряжения можно выполнить за счет встречного включения двух стабилитронов.