Αν και κατά την προετοιμασία των συλλεκτικών σχημάτων επιλέχθηκαν ειδικά που χρησιμοποιούν τα πιο κοινά, ευρέως διαθέσιμα και φθηνά στοιχεία, δεν θα ήταν λάθος να αναφέρουμε τη σειρά χρήσης άλλων στοιχείων που αντικαθιστούν εξίσου ή με μεγάλη επιτυχία αυτά που λείπουν.
Κατά την αντικατάσταση ενός στοιχείου με ένα άλλο, συνιστάται πρώτα να χρησιμοποιείτε βιβλιογραφία αναφοράς. Σε ένα σύντομο παράρτημα, ακόμα κι αν το επιθυμεί κανείς, είναι αδύνατο να απαριθμήσει όλες τις πιθανές επιλογές για την αντικατάσταση στοιχείων, επειδή υπάρχουν περισσότερα από δώδεκα ονόματα διόδων ημιαγωγών μόνο. Ωστόσο, είναι δυνατό να δοθεί μια γενική προσέγγιση για την πιθανή χρήση ορισμένων στοιχείων συσκευής αντί για άλλα.
Ας ξεκινήσουμε με τις διόδους ημιαγωγών. Συμβατικά, όλες οι δίοδοι ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται στη συλλογή χωρίζονται σε δίοδοι γερμανίου χαμηλής κατανάλωσης υψηλής συχνότητας (δίοδοι τύπου D9B - D9Zh), παλμού πυριτίου χαμηλής ισχύος (υψηλής συχνότητας) - KD503A και πυριτίου (χαμηλής συχνότητας) - KD102A ( ΣΙ). Το γράμμα στο επίθημα (τέλος) του χαρακτηρισμού του στοιχείου (A, B, C, κ.λπ.) σημαίνει μια παραλλαγή του βασικού μοντέλου, που διαφέρει κατά κάποιο τρόπο από τα υπόλοιπα.
Σε ξένες εκδόσεις, οι δίοδοι γενικής χρήσης συχνά χαρακτηρίζονται με έναν μόνο τρόπο: αυτές είναι γενικές δίοδοι γερμανίου ή πυριτίου χαμηλής ή υψηλής συχνότητας. Εκτός εάν ο σχεδιασμός καθορίζει ειδικές απαιτήσεις για τις διόδους, οι ελάχιστες απαιτήσεις για αυτές είναι:
Δίοδοι γερμανίου ή πυριτίου υψηλής συχνότητας - με μέγιστη αντίστροφη τάση τουλάχιστον 30 V (σε σχέση με κυκλώματα συλλογής - ακόμη και 15 V), προς τα εμπρός ρεύματα τουλάχιστον 10 mA. Συχνότητα λειτουργίας - όχι μικρότερη από αρκετά MHz.
Δίοδοι γερμανίου υψηλής συχνότητας: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511και άλλοι.
Εναλλαγή διόδων πυριτίου: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 και άλλα.
Δίοδοι χαμηλής συχνότητας (ισχύς) - με μέγιστη αντίστροφη τάση τουλάχιστον 300 V, μπροστινό ρεύμα τουλάχιστον 100 mA. Συχνότητα λειτουργίας - όχι μικρότερη από αρκετά kHz.
Δίοδοι χαμηλής συχνότητας πυριτίου: KD102 - KD105\D226 και άλλες με τάση λειτουργίας όχι χαμηλότερη από την τάση που χρησιμοποιείται σε ένα συγκεκριμένο κύκλωμα.
Φυσικά, συσκευές ημιαγωγών που έχουν υψηλότερη απόδοση και είναι συχνά πιο ακριβές (σχεδιασμένες για υψηλότερο ρεύμα λειτουργίας, υψηλότερη μέγιστη συχνότητα, υψηλότερη αντίστροφη τάση κ.λπ.) μπορούν να αντικαταστήσουν επιτυχώς τη δίοδο που προτείνεται στη συλλογή, μια δίοδο ξεπερασμένου μοντέλου.
Κατά την αντικατάσταση των διόδων zener, πρώτα απ 'όλα θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην τάση σταθεροποίησης. Όλα τα κυκλώματα συλλογής χρησιμοποιούν κυρίως δίοδοι zener χαμηλής κατανάλωσης. Επί του παρόντος, διατίθεται ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών διόδων zener, οι οποίες είναι συχνά εναλλάξιμες χωρίς καμία επιφύλαξη. Όπως αναφέρθηκε ήδη σε μία από τις ενότητες του βιβλίου, δείτε το Κεφάλαιο 1, μια δίοδο zener για τυχόν αυξημένες ή μη τυπική τάσημπορεί να αποτελείται από άλλες διόδους zener συνδεδεμένες σε σειρά ή από συνδυασμό τους με μια αλυσίδα διόδων γερμανίου και (ή) πυριτίου με πολωμένη προς τα εμπρός.
Ζητήματα πλήρους αντικατάστασης συσκευών ημιαγωγών συζητούνται επίσης στο Κεφάλαιο 1.
Κατά την αντικατάσταση τρανζίστορ, θα πρέπει να καθοδηγηθείτε από τα ακόλουθα. Για αυτές τις συσκευές υπάρχει επίσης μια διαίρεση σε πυρίτιο, γερμάνιο, τρανζίστορ χαμηλής συχνότητας, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος, χαμηλής ισχύος κ.λπ.
Αυτή η συλλογή παρουσιάζει συχνότερα τα πιο κοινά τρανζίστορ που παράγονται από τη βιομηχανία για περισσότερα από 30 χρόνια, αυτά είναι KT315 - δομές p-p-p υψηλής συχνότητας χαμηλής κατανάλωσης πυριτίου. Τα δομικά τους αντώνυμα είναι KT361. Μεταξύ των τρανζίστορ πυριτίου υψηλής ισχύος, αυτή είναι η δομή KT805 p-p-p. γερμάνιο χαμηλής κατανάλωσης υψηλής συχνότητας - GT311 (1T311) p-p-p και τα αντώνυμά τους δομές p-p-p- GT313 (1T313). Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των τρανζίστορ δίνονται παραπάνω.
Για όλα αυτά τα τρανζίστορ, φυσικά, υπάρχει μια μεγάλη επιλογή ισοδύναμων και σχετικών περιττών συσκευών ημιαγωγών, που μερικές φορές διαφέρουν από το πρωτότυπο μόνο ως προς το όνομα.
Τα κύρια κριτήρια αντικατάστασης είναι τα εξής: μέγιστη τάση λειτουργίας στο συλλέκτη τρανζίστορ, μέγιστο ρεύμα συλλέκτη, μέγιστη ισχύς που καταναλώνεται στον συλλέκτη, μέγιστη συχνότητα λειτουργίας, συντελεστής μεταφοράς ρεύματος. Λιγότερο συχνά, για τα κυκλώματα που παρουσιάζονται στη συλλογή, το μέγεθος της υπολειπόμενης τάσης συλλέκτη-εκπομπού και τα χαρακτηριστικά θορύβου του τρανζίστορ είναι σημαντικά.
Κατά την αντικατάσταση ενός τρανζίστορ με ένα άλλο, καμία από αυτές τις παραμέτρους δεν πρέπει να υποτιμάται ή να επιδεινώνεται. Ταυτόχρονα, σε σύγκριση με μάλλον αρχαία μοντέλα τρανζίστορ, οι σύγχρονες ποικιλίες τους απορροφούν αυτόματα και εξελικτικά ιδιότητες που είναι προφανώς βελτιωμένες σε σύγκριση με τους μακρινούς τους προγόνους.
Έτσι, για παράδειγμα, τα τρανζίστορ τύπου KT315 μπορούν να αντικατασταθούν με πιο προηγμένα, τα οποία προφανώς έχουν καλύτερα χαρακτηριστικάτρανζίστορ όπως KT3102 (τρανζίστορ πυριτίου υψηλής συχνότητας χαμηλού θορύβου), KT645 (πιο ισχυρά τρανζίστορ μικρού μεγέθους υψηλής συχνότητας) κ.λπ.
Τα τρανζίστορ KT361 μπορούν να αντικατασταθούν από τρανζίστορ τύπου KT3107 (τρανζίστορ πυριτίου υψηλής συχνότητας χαμηλού θορύβου) ή άλλα παρόμοια.
Ισχυρά τρανζίστορ τύπου KT805 (2T805), που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα συλλογής κυρίως σε στάδια εξόδου ULF και σταθεροποιητές τάσης, μπορούν να αντικατασταθούν χωρίς βλάβη στη λειτουργία των κυκλωμάτων από ανάλογα, τρανζίστορ της σειράς KTVxx (2T8xx) της δομής p-p-p, όπου xx είναι ο σειριακός αριθμός της ανάπτυξης . Εξαιρέσεις σε αυτή τη σειρά είναι τα τρανζίστορ KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856, κ.λπ.
Πρέπει να σημειωθεί ότι εάν κατά τη λειτουργία το τρανζίστορ θερμαίνεται αισθητά, σημαίνει ότι ο τρόπος λειτουργίας του έχει επιλεγεί λανθασμένα, χρησιμοποιούνται αντιστάσεις άλλων χαρακτηριστικών ή υπάρχει σφάλμα εγκατάστασης. Εάν η λειτουργία ενός τρανζίστορ σε αυξημένο ρεύμα συλλέκτη προβλέπεται από τις συνθήκες λειτουργίας ενός συγκεκριμένου κυκλώματος και το τρανζίστορ θερμαίνεται αισθητά, θα πρέπει να σκεφτείτε να αντικαταστήσετε αυτό το στοιχείο με ένα πιο ισχυρό ή να λάβετε μέτρα για την ψύξη του. Συνήθως, ένα απλό ψυγείο ή η χρήση ανεμιστήρα σάς επιτρέπει να αυξήσετε την επιτρεπόμενη ισχύ που καταναλώνεται από ένα στοιχείο ημιαγωγού (τρανζίστορ ή δίοδος) κατά 10...15 φορές.
Μερικές φορές μια ισχυρή συσκευή ημιαγωγών (δίοδος ή τρανζίστορ) μπορεί να αντικατασταθεί από συσκευές χαμηλής κατανάλωσης συνδεδεμένες παράλληλα. Ωστόσο, όταν συμπεριλαμβάνεται αυτό, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα. Δεδομένου ότι κατά την κατασκευή συσκευών ημιαγωγών, ακόμη και από την ίδια παρτίδα παραγωγής, οι ιδιότητές τους διαφέρουν σημαντικά, με μια απλή παράλληλη σύνδεση, το φορτίο σε αυτές μπορεί να κατανεμηθεί εξαιρετικά άνισα, γεγονός που θα προκαλέσει διαδοχική εξάντληση αυτών των συσκευών. Για την ομοιόμορφη κατανομή των ρευμάτων σε παράλληλες συνδεδεμένες διόδους και τρανζίστορ, είναι δύσκολο να συμπεριληφθεί μια αντίσταση με αντίσταση πολλών έως δεκάδων Ohm σε σειρά με τη δίοδο ή στο κύκλωμα εκπομπού του τρανζίστορ.
Εάν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο ημιαγωγών σχεδιασμένη για υψηλή τάση, η αντικατάσταση μπορεί να γίνει συνδέοντας πολλές διόδους του ίδιου τύπου, σχεδιασμένες για χαμηλή τάση, σε σειρά. Όπως και πριν, για να εξασφαλιστεί η ομοιόμορφη κατανομή της αντίστροφης τάσης, η οποία είναι η πιο επικίνδυνη για τη λειτουργία του συγκροτήματος διόδου, μια αντίσταση με αντίσταση αρκετών εκατοντάδων kOhms σε πολλά megohms θα πρέπει να συνδεθεί παράλληλα σε κάθε δίοδο του συγκροτήματος . Φυσικά, παρόμοια σχήματα σύνδεσης για τρανζίστορ είναι επίσης γνωστά, αλλά χρησιμοποιούνται σπάνια. Σε κάθε περίπτωση, για τα κυκλώματα που παρουσιάζονται στη συλλογή, τέτοιες αντικαταστάσεις δεν θα απαιτούνται, καθώς όλα τα κυκλώματα έχουν σχεδιαστεί κυρίως για τροφοδοσία χαμηλής τάσης.
Κατά την αντικατάσταση τρανζίστορ εφέ πεδίουη κατάσταση είναι πολύ πιο περίπλοκη. Αν και τα ίδια τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου εμφανίστηκαν στις σελίδες περιοδικών και βιβλίων πριν από πολύ καιρό, το εύρος τους δεν είναι τόσο αντιπροσωπευτικό και η εξάπλωση των παραμέτρων είναι πιο έντονη. Η αντικατάσταση ξένων τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μπορεί να είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Όσον αφορά τα κυκλώματα της συλλογής, όπως ειπώθηκε νωρίτερα, χρησιμοποιεί μόνο τα πιο προσβάσιμα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.
Στα διαγράμματα που παρουσιάζονται στις σελίδες της συλλογής, συναντάμε επανειλημμένα τη χρήση τηλεφωνικών καψουλών για έναν κάπως ασυνήθιστο σκοπό - ταυτόχρονα ως ταλαντευόμενα κυκλώματα χαμηλής συχνότητας και εκπομπές ήχου. Βασικά, ως τέτοιες τηλεφωνικές κάψουλες χρησιμοποιούνται τυπικά και ευρέως χρησιμοποιούμενα προϊόντα. Πρόκειται για μια τηλεφωνική κάψουλα τύπου TK-67, που χρησιμοποιείται σε τηλεφωνικές συσκευές εγχώριας παραγωγής, και ένα ακουστικό τύπου TM-2 (TM-4), που χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές για άτομα με προβλήματα ακοής. Φυσικά, αυτές οι τηλεφωνικές κάψουλες μπορούν να αντικατασταθούν από άλλες εγχώριες ή ξένες που έχουν παρόμοιες ιδιότητες, ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να χρειαστεί να επιλέξετε τη χωρητικότητα του πυκνωτή (για παράδειγμα, εάν αυτή η τηλεφωνική κάψουλα έχει ταλαντωτή συντονισμού χαμηλής συχνότητας κύκλωμα).
ΟΙ ΑΝΑΓΝΩΣΤΕΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΥΝ-
ΑΝΑΛΟΓΙΚΟ ~ ΔΥΝΑΤΟ
Για να σταθεροποιήσουν την τάση τροφοδοσίας φορτίου, χρησιμοποιούν συχνά τον απλούστερο παραμετρικό σταθεροποιητή (Εικ. 1), στον οποίο η ισχύς από τον ανορθωτή παρέχεται μέσω μιας αντίστασης έρματος και μια δίοδος zener συνδέεται παράλληλα με το φορτίο.
Ένας τέτοιος σταθεροποιητής λειτουργεί σε ρεύματα φορτίου που δεν υπερβαίνουν το μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης για έναν δεδομένο σταθεροποιητή. Και αν το ρεύμα φορτίου είναι σημαντικά υψηλότερο, χρησιμοποιούν μια πιο ισχυρή δίοδο zener, για παράδειγμα, τη σειρά D815, η οποία επιτρέπει ένα όριο σταθεροποίησης 1... 1,4 A (D815A).
Εάν μια τέτοια δίοδος zener δεν είναι διαθέσιμη, θα κάνει μια δίοδο χαμηλής ισχύος, αλλά πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ένα ισχυρό τρανζίστορ, όπως φαίνεται στο Σχ. 2. Το αποτέλεσμα είναι ένα ανάλογο μιας ισχυρής διόδου zener, που παρέχει μια αρκετά σταθερή τάση σε όλο το φορτίο ακόμη και με ρεύμα 2 A, αν και το μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης του σταθεροποιητή KS147A που υποδεικνύεται στο διάγραμμα είναι 58 mA.
Το ανάλογο λειτουργεί έτσι. Εφόσον η τάση τροφοδοσίας που προέρχεται από τον ανορθωτή είναι μικρότερη από την τάση διάσπασης της διόδου zener, το τρανζίστορ είναι κλειστό, το ρεύμα μέσω του αναλόγου είναι ασήμαντο (ο άμεσος οριζόντιος κλάδος του χαρακτηριστικού βολτ-αμπέρ του αναλόγου που φαίνεται στο Σχ. 3), καθώς αυξάνεται η τάση τροφοδοσίας, η δίοδος zener διαρρηγνύεται, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από αυτήν και το τρανζίστορ ανοίγει ελαφρώς (ισο-.
Δίοδος Ζένερ
παξιμάδι μέρος του χαρακτηριστικού). Μια περαιτέρω αύξηση της τάσης τροφοδοσίας οδηγεί σε απότομη αύξηση του ρεύματος μέσω της διόδου zener και του τρανζίστορ, και επομένως σε σταθεροποίηση της τάσης εξόδου σε μια ορισμένη τιμή (κάθετος κλάδος του χαρακτηριστικού), όπως σε έναν συμβατικό παραμετρικό σταθεροποιητή.
Το αποτέλεσμα σταθεροποίησης επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι στη λειτουργία διάσπασης η δίοδος zener έχει χαμηλή διαφορική αντίσταση και η βαθιά αρνητική ανάδραση πραγματοποιείται από τον συλλέκτη του τρανζίστορ στη βάση του. Επομένως, καθώς η τάση εξόδου μειώνεται, το ρεύμα μέσω της διόδου zener και της βάσης του τρανζίστορ θα μειωθεί, γεγονός που θα οδηγήσει σε σημαντικά μεγαλύτερη (κατά πολλές φορές) μείωση
ρεύμα συλλέκτη, που σημαίνει αύξηση της τάσης εξόδου. Όταν η τάση εξόδου αυξάνεται, θα παρατηρηθεί η αντίστροφη διαδικασία -
Η τιμή της σταθεροποιημένης τάσης εξόδου προσδιορίζεται αθροίζοντας την τάση σταθεροποίησης της διόδου zener με την τάση της διασταύρωσης εκπομπού του ανοιχτού τρανζίστορ (^0,7 V για ένα τρανζίστορ πυριτίου και 0,3 V για ένα τρανζίστορ γερμανίου). Το μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης του αναλόγου θα είναι σχεδόν φορές υψηλότερο από το ίδιο
παράμετρος της χρησιμοποιούμενης διόδου zener. Αντίστοιχα, η διαρροή ισχύος στο τρανζίστορ θα είναι το ίδιο πλήθος φορές μεγαλύτερη από την ισχύ στη δίοδο zener.
Από τις παραπάνω σχέσεις είναι εύκολο να συμπεράνουμε ότι ο συντελεστής στατικής μετάδοσης ενός ισχυρού τρανζίστορ δεν πρέπει να είναι μικρότερος από το πηλίκο της μέγιστης κατανάλωσης ρεύματος του φορτίου διαιρεμένο με το μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης της διόδου zener. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ και η τάση μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού πρέπει να υπερβαίνουν, αντίστοιχα, το καθορισμένο ρεύμα σταθεροποίησης του αναλόγου και τάση εξόδου.
Όταν χρησιμοποιείτε ένα τρανζίστορ δομής pnp, θα πρέπει να συνδέεται σύμφωνα με αυτό που φαίνεται στο Σχ. 4 σχήμα. Σε αυτή την υλοποίηση, το τρανζίστορ μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας στο πλαίσιο της τροφοδοτούμενης δομής και τα υπόλοιπα μέρη του αναλόγου μπορούν να τοποθετηθούν στους ακροδέκτες του τρανζίστορ.
Για να μειώσετε τον κυματισμό της τάσης εξόδου και να μειώσετε τη διαφορική αντίσταση του αναλόγου, μπορείτε να ενεργοποιήσετε τη δίοδο zener παράλληλα με τους ακροδέκτες πυκνωτή οξειδίουμε χωρητικότητα 100.. 500 µF.
Συμπερασματικά, λίγα για τον συντελεστή τάσης θερμοκρασίας (TCV) του αναλόγου. Όταν χρησιμοποιείτε διόδους zener ακριβείας της σειράς D818, KS191, το ανάλογο TKN θα είναι σημαντικά χειρότερο από τη δίοδο zener TKN. Εάν χρησιμοποιηθεί δίοδος zener με τάση σταθεροποίησης μεγαλύτερη από 16 V, το TKN του αναλόγου θα είναι περίπου ίσο με το TKN της διόδου zener και με τις διόδους zener D808 - D814 το TKN του αναλόγου θα βελτιωθεί.
Ι. ΚΟΥΡΣΚΥ
ΑΠΟ ΤΟΝ ΣΥΝΤΑΚΤΗ. Το άρθρο του I. Kursky δεν θέτει το ζήτημα της επιλογής αντίστασης έρματος, λαμβάνοντας υπόψη ότι έχετε ήδη ένα κύκλωμα παραμετρικού σταθεροποιητή και απλά πρέπει να επιλέξετε μια ισχυρή δίοδο zener. Εάν δεν υπάρχει τέτοιο κύκλωμα, χρησιμοποιήστε τις συστάσεις για τον υπολογισμό της αντίστασης έρματος που δίνονται στο άρθρο του V. Krylov "Simple voltage stabilizer" στο Radio, 1977, No. 9, p. 53, 54
Σταθερός μισθός, σταθερή ζωή, σταθερή κατάσταση. Το τελευταίο δεν αφορά τη Ρωσία, φυσικά :-). Αν κοιτάξετε σε ένα επεξηγηματικό λεξικό, μπορείτε να καταλάβετε ξεκάθαρα τι είναι η «σταθερότητα». Στις πρώτες γραμμές, η Yandex μου έδωσε αμέσως τον προσδιορισμό αυτής της λέξης: σταθερό - αυτό σημαίνει σταθερό, σταθερό, δεν αλλάζει.
Αλλά πιο συχνά αυτός ο όρος χρησιμοποιείται στην ηλεκτρονική και την ηλεκτρική μηχανική. Στα ηλεκτρονικά, οι σταθερές τιμές μιας παραμέτρου είναι πολύ σημαντικές. Αυτό μπορεί να είναι ρεύμα, τάση, συχνότητα σήματος κ.λπ. Η απόκλιση του σήματος από οποιαδήποτε δεδομένη παράμετρο μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη λειτουργία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και ακόμη και σε βλάβη του. Επομένως, στα ηλεκτρονικά είναι πολύ σημαντικό όλα να λειτουργούν σταθερά και να μην αποτυγχάνουν.
Στα ηλεκτρονικά και ηλεκτρολογία σταθεροποιήστε την τάση. Η λειτουργία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού εξαρτάται από την τιμή τάσης. Εάν αλλάξει σε μικρότερο βαθμό, ή ακόμα χειρότερα, σε αύξηση, τότε ο εξοπλισμός στην πρώτη περίπτωση μπορεί να μην λειτουργεί σωστά και στη δεύτερη περίπτωση μπορεί ακόμη και να τυλιχτεί στις φλόγες.
Προκειμένου να αποφευχθούν αιχμές και πτώσεις τάσης, διάφορα Προστατευτικά υπέρτασης.Όπως καταλαβαίνετε από τη φράση, έχουν συνηθίσει σταθεροποιώ«παίζει» τάση.
Δίοδος Zener ή δίοδος Zener
Ο απλούστερος σταθεροποιητής τάσης στα ηλεκτρονικά είναι ένα ραδιοστοιχείο Δίοδος Ζένερ. Μερικές φορές ονομάζεται επίσης Δίοδος Ζένερ. Στα διαγράμματα, οι δίοδοι zener χαρακτηρίζονται κάπως έτσι:
Το τερματικό με ένα "καπάκι" ονομάζεται το ίδιο με αυτό μιας διόδου - κάθοδος, και το άλλο συμπέρασμα είναι άνοδος.
Οι δίοδοι Zener φαίνονται ίδια με τις δίοδοι. Στην παρακάτω φωτογραφία, στα αριστερά είναι ένας δημοφιλής τύπος σύγχρονης διόδου zener και στα δεξιά είναι ένα από τα δείγματα από τη Σοβιετική Ένωση
.JPG)
Εάν ρίξετε μια πιο προσεκτική ματιά στη σοβιετική δίοδο zener, μπορείτε να δείτε αυτή τη σχηματική ονομασία πάνω της, υποδεικνύοντας πού βρίσκεται η κάθοδός της και πού η άνοδος της.
Τάση σταθεροποίησης
Η πιο σημαντική παράμετρος μιας διόδου zener είναι, φυσικά, τάση σταθεροποίησης.Τι είναι αυτή η παράμετρος;
Ας πάρουμε ένα ποτήρι και ας το γεμίσουμε με νερό...
Όσο νερό κι αν ρίξουμε σε ένα ποτήρι, το περίσσευμά του θα χυθεί από το ποτήρι. Νομίζω ότι αυτό είναι κατανοητό σε ένα παιδί προσχολικής ηλικίας.
Τώρα κατ' αναλογία με τα ηλεκτρονικά. Το γυαλί είναι δίοδος zener. Η στάθμη του νερού σε ένα ποτήρι γεμάτο μέχρι το χείλος είναι τάση σταθεροποίησηςΔίοδος Ζένερ. Φανταστείτε μια μεγάλη κανάτα με νερό δίπλα σε ένα ποτήρι. Απλώς θα γεμίσουμε το ποτήρι μας με νερό από την κανάτα, αλλά δεν τολμάμε να αγγίξουμε την κανάτα. Υπάρχει μόνο μία επιλογή - ρίξτε νερό από μια κανάτα ανοίγοντας μια τρύπα στην ίδια την κανάτα. Αν η κανάτα ήταν μικρότερη σε ύψος από το ποτήρι, τότε δεν θα μπορούσαμε να ρίξουμε νερό στο ποτήρι. Για να το εξηγήσουμε με όρους ηλεκτρονικών, η κανάτα έχει «τάση» μεγαλύτερη από την «τάση» του γυαλιού.
Έτσι, αγαπητοί αναγνώστες, ολόκληρη η αρχή λειτουργίας μιας διόδου zener περιέχεται στο γυαλί. Όποιο ρυάκι και να ρίξουμε πάνω του (καλά, φυσικά, εντός λογικής, διαφορετικά το ποτήρι θα παρασυρθεί και θα σπάσει), το ποτήρι θα είναι πάντα γεμάτο. Αλλά είναι απαραίτητο να χύνουμε από πάνω. Αυτό σημαίνει, Η τάση που εφαρμόζουμε στη δίοδο zener πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση σταθεροποίησης της διόδου zener.
Σήμανση διόδων zener
Για να μάθουμε την τάση σταθεροποίησης της σοβιετικής διόδου zener, χρειαζόμαστε ένα βιβλίο αναφοράς. Για παράδειγμα, στην παρακάτω φωτογραφία υπάρχει μια σοβιετική δίοδος zener D814V:
Αναζητούμε παραμέτρους για αυτό σε διαδικτυακούς καταλόγους στο Διαδίκτυο. Όπως μπορείτε να δείτε, η τάση σταθεροποίησής του σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 10 Volt.
Οι ξένες δίοδοι zener επισημαίνονται πιο εύκολα. Αν κοιτάξετε προσεκτικά, μπορείτε να δείτε μια απλή επιγραφή:
.JPG)
5V1 - αυτό σημαίνει ότι η τάση σταθεροποίησης αυτής της διόδου zener είναι 5,1 Volt. Πολύ πιο εύκολο, σωστά;
Η κάθοδος των ξένων διόδων zener επισημαίνεται κυρίως με μαύρη λωρίδα
.JPG)
Πώς να ελέγξετε τη δίοδο zener
Πώς να ελέγξετε τη δίοδο zener; Ναι, όπως ακριβώς! Μπορείτε να δείτε πώς να ελέγξετε τη δίοδο σε αυτό το άρθρο. Ας ελέγξουμε τη δίοδο zener μας. Το ρυθμίζουμε στη συνέχεια και συνδέουμε τον κόκκινο ανιχνευτή στην άνοδο και τον μαύρο ανιχνευτή στην κάθοδο. Το πολύμετρο πρέπει να εμφανίζει πτώση τάσης προς τα εμπρός.
.JPG)
Αλλάζουμε τους ανιχνευτές και βλέπουμε ένα. Αυτό σημαίνει ότι η δίοδος zener μας βρίσκεται σε πλήρη ετοιμότητα μάχης.
.JPG)
Λοιπόν, ήρθε η ώρα για πειράματα. Στα κυκλώματα, μια δίοδος zener συνδέεται σε σειρά με μια αντίσταση:
Οπου Uin - τάση εισόδου, Uout.st. – σταθεροποιημένη τάση εξόδου
Αν κοιτάξουμε προσεκτικά το διάγραμμα, δεν παίρνουμε τίποτα περισσότερο από έναν διαιρέτη τάσης. Όλα εδώ είναι στοιχειώδη και απλά:
Uin=Uout.stab +Uresistor
Ή με λόγια: η τάση εισόδου είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στη δίοδο zener και την αντίσταση.
Αυτό το σχήμα ονομάζεται παραμετρικός σταθεροποιητήςσε μία δίοδο zener. Ο υπολογισμός αυτού του σταθεροποιητή ξεφεύγει από το σκοπό αυτού του άρθρου, αλλά αν κάποιος ενδιαφέρεται, google το ;-)
Λοιπόν, ας συνθέσουμε το κύκλωμα. Πήραμε μια αντίσταση με ονομαστική τιμή 1,5 Kilohms και μια δίοδο zener με τάση σταθεροποίησης 5,1 Volt. Στα αριστερά συνδέουμε το τροφοδοτικό και στα δεξιά μετράμε την τάση που προκύπτει με ένα πολύμετρο:
.JPG)
Τώρα παρακολουθούμε προσεκτικά τις ενδείξεις του πολύμετρου και του τροφοδοτικού:
.JPG)
Έτσι, ενώ όλα είναι ξεκάθαρα, ας προσθέσουμε περισσότερη ένταση... Ωχ! Η τάση εισόδου μας είναι 5,5 Volt και η τάση εξόδου μας είναι 5,13 Volt! Δεδομένου ότι η τάση σταθεροποίησης της διόδου zener είναι 5,1 Volt, όπως μπορούμε να δούμε, σταθεροποιείται τέλεια.
.JPG)
Ας προσθέσουμε μερικά βολτ ακόμα. Η τάση εισόδου είναι 9 Volt και η δίοδος zener είναι 5,17 Volt! Φοβερο!
.JPG)
Προσθέτουμε επίσης... Η τάση εισόδου είναι 20 Volt, και η έξοδος, σαν να μην έγινε τίποτα, είναι 5,2 Volt! Το 0,1 Volt είναι ένα πολύ μικρό σφάλμα, μπορεί ακόμη και να παραμεληθεί σε ορισμένες περιπτώσεις.
.JPG)
Χαρακτηριστικό Volt-ampere μιας διόδου zener
Νομίζω ότι δεν θα ήταν κακό να λάβουμε υπόψη το χαρακτηριστικό ρεύματος τάσης (VAC) της διόδου zener. Μοιάζει κάπως έτσι:
Οπου
Ιπρ– συνεχές ρεύμα, Α
Upr– μπροστινή τάση, V
Αυτές οι δύο παράμετροι δεν χρησιμοποιούνται στη δίοδο zener
Uarr– αντίστροφη τάση, V
Ust – Μετρημένη ηλεκτρική τάσησταθεροποίηση, V
Ist– ονομαστικό ρεύμα σταθεροποίησης, A
Ονομαστική σημαίνει μια κανονική παράμετρος στην οποία είναι δυνατή η μακροχρόνια λειτουργία του ραδιοστοιχείου.
Imax– μέγιστο ρεύμα διόδου zener, A
Immin– ελάχιστο ρεύμα διόδου zener, A
Ist, Imax, Imin – Αυτό είναι το ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο zener όταν λειτουργεί.
Δεδομένου ότι η δίοδος zener λειτουργεί με αντίστροφη πολικότητα, σε αντίθεση με μια δίοδο (η δίοδος zener συνδέεται με την κάθοδο στο συν και η δίοδος με την κάθοδο στο μείον), τότε η περιοχή εργασίας θα είναι ακριβώς αυτή που σημειώνεται με το κόκκινο ορθογώνιο .
Όπως βλέπουμε, σε κάποια τάση Urev το γράφημά μας αρχίζει να πέφτει κάτω. Αυτή τη στιγμή, ένα τόσο ενδιαφέρον πράγμα όπως μια βλάβη εμφανίζεται στη δίοδο zener. Εν ολίγοις, δεν μπορεί πλέον να αυξήσει την τάση στον εαυτό του, και αυτή τη στιγμή το ρεύμα στη δίοδο zener αρχίζει να αυξάνεται. Το πιο σημαντικό είναι να μην υπερβάλεις το ρεύμα, περισσότερο από το Imax, διαφορετικά θα καταστραφεί η δίοδος zener. Ο καλύτερος τρόπος λειτουργίας της διόδου zener θεωρείται ο τρόπος κατά τον οποίο το ρεύμα μέσω της διόδου zener είναι κάπου στη μέση μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής. Αυτό θα εμφανιστεί στο γράφημα σημείο λειτουργίαςτρόπος λειτουργίας της διόδου zener (σημειώνεται με κόκκινο κύκλο).
συμπέρασμα
Προηγουμένως, σε περιόδους σπάνιων ανταλλακτικών και στην αρχή της ακμής των ηλεκτρονικών, μια δίοδος zener χρησιμοποιήθηκε συχνά, παραδόξως, για τη σταθεροποίηση της τάσης εξόδου. Στα παλιά σοβιετικά βιβλία για τα ηλεκτρονικά μπορείτε να δείτε αυτό το τμήμα του κυκλώματος διαφόρων τροφοδοτικών:
Αριστερά, στο κόκκινο πλαίσιο, σημείωσα ένα τμήμα του κυκλώματος τροφοδοσίας που σας είναι γνωστό. Εδώ παίρνουμε τάση DC από τάση AC. Στα δεξιά, στο πράσινο πλαίσιο, είναι το διάγραμμα σταθεροποίησης ;-).
Επί του παρόντος, οι σταθεροποιητές τάσης τριών ακροδεκτών (ενσωματωμένοι) αντικαθιστούν σταθεροποιητές που βασίζονται σε διόδους zener, καθώς σταθεροποιούν την τάση πολλές φορές καλύτερα και έχουν καλή απαγωγή ισχύος.
Στο Ali μπορείτε να πάρετε αμέσως ένα ολόκληρο σετ διόδων zener, που κυμαίνονται από 3,3 Volt έως 30 Volt. Επιλέγω στο γούστο και το χρώμα σας.
Οι δίοδοι Zener (δίοδοι Zener, δίοδοι Z) έχουν σχεδιαστεί για να σταθεροποιούν την τάση και τους τρόπους λειτουργίας διαφόρων εξαρτημάτων ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Η αρχή λειτουργίας της διόδου zener βασίζεται στο φαινόμενο της βλάβης Zener Εντολή μεταφοράς. Αυτός ο τύπος ηλεκτρικής βλάβης συμβαίνει σε συνδέσεις ημιαγωγών με αντίστροφη πόλωση όταν η τάση αυξάνεται πάνω από ένα ορισμένο κρίσιμο επίπεδο. Εκτός από τη βλάβη Zener, η διάσπαση χιονοστιβάδας είναι γνωστή και χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της τάσης. Τυπικές εξαρτήσεις του ρεύματος μέσω μιας συσκευής ημιαγωγών (δίοδος zener) από το μέγεθος της εφαρμοζόμενης προς τα εμπρός ή αντίστροφης τάσης (χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ, χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης) φαίνονται στο Σχήμα. 1.1.
Οι μπροστινοί κλάδοι των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης διαφορετικών διόδων zener είναι σχεδόν πανομοιότυποι (Εικ. 1.1) και ο αντίστροφος κλάδος έχει μεμονωμένα χαρακτηριστικά για κάθε τύπο διόδου zener. Αυτές οι παράμετροι: τάση σταθεροποίησης; ελάχιστο και μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης. τη γωνία κλίσης του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, που χαρακτηρίζει την τιμή της δυναμικής αντίστασης της διόδου zener (την «ποιότητά» της).
μέγιστη διασπορά ισχύος. συντελεστής θερμοκρασίας τάσης σταθεροποίησης (TKN) - χρησιμοποιείται για υπολογισμούς κυκλώματος.
Ένα τυπικό κύκλωμα σύνδεσης διόδου zener φαίνεται στο Σχ. 1.2. Η τιμή της αντίστασης απόσβεσης R1 (σε kOhm) υπολογίζεται από τον τύπο:
Για να σταθεροποιηθεί η τάση AC ή να περιοριστεί συμμετρικά το πλάτος της στο επίπεδο UCT, χρησιμοποιούνται συμμετρικές δίοδοι zener (Εικ. 1.3), για παράδειγμα, τύπου KS 175. Τέτοιες δίοδοι zener μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σταθεροποίηση της τάσης συνεχές ρεύμα, ενεργοποιώντας τα χωρίς να παρατηρήσετε την πολικότητα. Μπορείτε να αποκτήσετε μια «συμμετρική» δίοδο zener από δύο «ασύμμετρες» συνδέοντάς τα πίσω με πλάτη σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 1.4.
Οι βιομηχανικά παραγόμενες δίοδοι zener ημιαγωγών σάς επιτρέπουν να σταθεροποιήσετε την τάση σε ένα ευρύ φάσμα: από 3,3 έως 180 V. Έτσι, υπάρχουν δίοδοι zener που σας επιτρέπουν να σταθεροποιήσετε χαμηλές τάσεις: 3,3; 3.9; 4.7; 5,6 V είναι KS133, KS139, KS147, KS156, κ.λπ. Εάν είναι απαραίτητο να αποκτήσετε μια μη τυπική τάση σταθεροποίησης, για παράδειγμα, 6,6 V, μπορείτε να συνδέσετε δύο διόδους zener KS133 σε σειρά. Για τρεις τέτοιες διόδους zener, η τάση σταθεροποίησης θα είναι 9,9 V. Για μια τάση σταθεροποίησης 8,0 V, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν συνδυασμό διόδων zener KS133 και KS147 (δηλαδή 3,3 + 4,7 V) ή μια δίοδο zener KS175 και μια δίοδο πυριτίου ( KD503) - προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός (δηλαδή 7,5 + 0,5 V).
Σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να επιτευχθεί σταθερή τάση μικρότερη από 2...3 V, χρησιμοποιούνται σταθεροποιητές - δίοδοι ημιαγωγών που λειτουργούν στον άμεσο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης (Εικ. 1.1).
Σημειώστε ότι αντί για σταθεροποιητές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία συμβατικό γερμάνιο (Ge), πυρίτιο (Si), σελήνιο (Se), αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) και άλλες διόδους ημιαγωγών (Εικ. 1.5). Η τάση σταθεροποίησης, ανάλογα με το ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο, θα είναι: για διόδους γερμανίου - 0,15...0,3 b; για πυρίτιο - 0,5...0,7 V.
Ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα είναι η χρήση διόδων εκπομπής φωτός για σταθεροποίηση τάσης (Εικ. 1.6) [R 11/83-40].
Τα LED μπορούν να εκτελούν δύο λειτουργίες ταυτόχρονα: με τη λάμψη τους, υποδεικνύουν την παρουσία τάσης και σταθεροποιούν την τιμή της στο επίπεδο 1,5...2,2 V. Η τάση σταθεροποίησης των LED UCT μπορεί να προσδιοριστεί από τον κατά προσέγγιση τύπο: L/Cr=1236 /ΜΕΓΑΛΟ. (B), όπου X είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας LED σε nm [Рл 4/98-32].
Για τη σταθεροποίηση της τάσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο αντίστροφος κλάδος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης συσκευών ημιαγωγών (διόδους και τρανζίστορ), που δεν προορίζονται ειδικά για αυτούς τους σκοπούς (Εικ. 1.7, 1.8 και επίσης Εικ. 20.7). Αυτή η τάση (τάση διάσπασης χιονοστιβάδας) συνήθως υπερβαίνει τα 7 V και δεν είναι ιδιαίτερα επαναλαμβανόμενη ακόμη και για συσκευές ημιαγωγών του ίδιου τύπου. Για να αποφευχθεί η θερμική ζημιά σε συσκευές ημιαγωγών κατά τη διάρκεια ενός τόσο ασυνήθιστου τρόπου λειτουργίας, το ρεύμα που διέρχεται από αυτές δεν πρέπει να υπερβαίνει τα κλάσματα του χιλιοστού. Έτσι, για τις διόδους D219, D220, η τάση διάσπασης (τάση σταθεροποίησης) μπορεί να είναι στην περιοχή από 120 έως 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].
Για τη σταθεροποίηση των χαμηλών τάσεων, χρησιμοποιούνται τα κυκλώματα που φαίνονται στο Σχ. 1,9 - 1,12. Στο κύκλωμα (Εικ. 1.9) [Goroshkov B.I.] χρησιμοποιείται μια "δίοδος" παράλληλη σύνδεσηδύο τρανζίστορ πυριτίου. Η τάση σταθεροποίησης αυτού του κυκλώματος είναι 0,65...0,7 V για τρανζίστορ πυριτίου και περίπου 0,3 V για τρανζίστορ γερμανίου. Η εσωτερική αντίσταση ενός τέτοιου αναλόγου σταθεροποιητή δεν υπερβαίνει τα 5...10 Ohms με συντελεστή σταθεροποίησης έως και 1000...5000. Ωστόσο, όταν αλλάζει η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η αστάθεια της τάσης εξόδου του κυκλώματος είναι περίπου 2 mV ανά βαθμό.
Στο διάγραμμα στο Σχ. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] χρησιμοποίησε διαδοχική συμπερίληψη γερμανίου και τρανζίστορ πυριτίου. Το ρεύμα φορτίου αυτού του αναλόγου μιας διόδου zener μπορεί να είναι 0,02... 10 mA. Οι συσκευές που φαίνονται στο Σχ. 1.11 και 1.12 [Рл 1/94-33], χρησιμοποιήστε σύνδεση πίσω με πλάτη τρανζίστορ των δομών p-p-p και p-p-p και διαφέρουν μόνο στο ότι για να αυξήσετε την τάση εξόδου σε ένα από τα κυκλώματα, μια δίοδος πυριτίου συνδέεται μεταξύ του βάσεις των τρανζίστορ (ένα ή περισσότερα). Το ρεύμα σταθεροποίησης των αναλόγων διόδου zener (Εικ. 1.11, 1.12) μπορεί να είναι στην περιοχή 0,1...100 mA, η διαφορική αντίσταση στο τμήμα εργασίας του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης δεν υπερβαίνει τα 15 Ohm.
Οι χαμηλές τάσεις μπορούν επίσης να σταθεροποιηθούν χρησιμοποιώντας τρανζίστορ πεδίου (Εικ. 1.13, 1.14). Ο συντελεστής σταθεροποίησης τέτοιων κυκλωμάτων είναι πολύ υψηλός: για κύκλωμα μονού τρανζίστορ (Εικ. 1.13) φτάνει τα 300 σε τάση τροφοδοσίας 5... 15 V, για κύκλωμα δύο τρανζίστορ (Εικ. 1.14) κάτω από το ίδιο συνθήκες υπερβαίνει τις 1000 [Π 10/95-55]. Η εσωτερική αντίσταση αυτών των αναλόγων διόδου zener είναι 30 Ohms και 5 Ohms, αντίστοιχα.
Ένας σταθεροποιητής τάσης μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας ένα ανάλογο dinstor ως δίοδο zener (Εικ. 1.15, βλέπε επίσης Κεφάλαιο 2) [Goroshkov B.I.].
Για να σταθεροποιήσετε τις τάσεις σε υψηλά ρεύματα στο φορτίο, χρησιμοποιήστε περισσότερο σύνθετα κυκλώματα, που παρουσιάζεται στο Σχ. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Για να αυξήσετε το ρεύμα φορτίου είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ισχυρά τρανζίστορεγκατεστημένο σε ψύκτρες.
Ένας σταθεροποιητής τάσης που λειτουργεί σε ένα ευρύ φάσμα διακυμάνσεων της τάσης τροφοδοσίας (από 4,5 έως 18 6) και έχει τιμή τάσης εξόδου ελαφρώς διαφορετική από το κατώτερο όριο της τάσης τροφοδοσίας, φαίνεται στο Σχήμα. 1.19 [Goroshkov B.I.].
Οι τύποι των διόδων zener και τα ανάλογα τους που συζητήθηκαν προηγουμένως δεν επιτρέπουν την ομαλή ρύθμιση της τάσης σταθεροποίησης. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, χρησιμοποιούνται κυκλώματα ρυθμιζόμενων παράλληλων σταθεροποιητών, παρόμοια με τις διόδους zener (Εικ. 1.20, 1.21).
Ένα ανάλογο μιας διόδου zener (Εικ. 1.20) σας επιτρέπει να αλλάζετε ομαλά την τάση εξόδου στην περιοχή από 2,1 έως 20 V [R 9/86-32]. Η δυναμική αντίσταση μιας τέτοιας "διόδου zener" σε ρεύμα φορτίου έως 5 mA είναι 20...50 Ohms. Η σταθερότητα της θερμοκρασίας είναι χαμηλή (-3x10"3 1/°C).
Το ανάλογο χαμηλής τάσης της διόδου zener (Εικ. 1.21) σας επιτρέπει να ρυθμίσετε οποιαδήποτε τάση εξόδου στην περιοχή από 1,3 έως 5 V. Η τάση σταθεροποίησης καθορίζεται από την αναλογία των αντιστάσεων R1 και R2. Η αντίσταση εξόδου είναι παράλληλος σταθεροποιητήςστα 3,8V είναι κοντά στο 1 ohm. Το ρεύμα εξόδου καθορίζεται από τις παραμέτρους του τρανζίστορ εξόδου και για το KT315 μπορεί να φτάσει τα 50... 100 mA.
Τα αρχικά κυκλώματα για τη λήψη σταθερής τάσης εξόδου φαίνονται στο Σχ. 1.22 και 1.23. Η συσκευή (Εικ. 1.22) είναι ανάλογο μιας συμμετρικής διόδου zener [E 9/91]. Για σταθεροποιητή χαμηλής τάσης (Εικ. 1.23), ο συντελεστής σταθεροποίησης τάσης είναι 10, το ρεύμα εξόδου δεν υπερβαίνει τα 5 mA και η αντίσταση εξόδου κυμαίνεται από 1 έως 20 Ohm.
Ένα ανάλογο μιας διόδου zener διαφορικού τύπου χαμηλής τάσης στο Σχ. Το 1,24 έχει αυξημένη σταθερότητα [P 6/69-60]. Η τάση εξόδου του εξαρτάται ελάχιστα από τη θερμοκρασία και καθορίζεται από τη διαφορά στις τάσεις σταθεροποίησης δύο διόδων zener. Η αυξημένη σταθερότητα θερμοκρασίας εξηγείται από το γεγονός ότι όταν αλλάζει η θερμοκρασία, η τάση και στις δύο διόδους zener αλλάζει ταυτόχρονα και σε στενές αναλογίες.
Λογοτεχνία: Shustov M.A. Πρακτικός σχεδιασμός κυκλώματος (Βιβλίο 1), 2003
Μια δίοδος zener είναι μια δίοδος ημιαγωγών με μοναδικές ιδιότητες. Εάν ένας συνηθισμένος ημιαγωγός είναι μονωτήρας όταν ενεργοποιείται ξανά, τότε εκτελεί αυτή τη λειτουργία μέχρι μια ορισμένη αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης, μετά την οποία εμφανίζεται μια αναστρέψιμη βλάβη σαν χιονοστιβάδα. Με μια περαιτέρω αύξηση του αντίστροφου ρεύματος που διαρρέει τη δίοδο zener, η τάση συνεχίζει να παραμένει σταθερή λόγω μιας αναλογικής μείωσης της αντίστασης. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα καθεστώς σταθεροποίησης.
Στην κλειστή κατάσταση, ένα μικρό ρεύμα διαρροής διέρχεται αρχικά από τη δίοδο zener. Το στοιχείο συμπεριφέρεται σαν αντίσταση, η τιμή της οποίας είναι υψηλή. Κατά τη διάσπαση, η αντίσταση της διόδου zener γίνεται ασήμαντη. Εάν συνεχίσετε να αυξάνετε την τάση στην είσοδο, το στοιχείο αρχίζει να θερμαίνεται και όταν το ρεύμα υπερβεί την επιτρεπόμενη τιμή, εμφανίζεται μια μη αναστρέψιμη θερμική διάσπαση. Εάν το θέμα δεν φτάσει σε αυτό το σημείο, όταν η τάση αλλάζει από το μηδέν στο ανώτερο όριο της περιοχής εργασίας, οι ιδιότητες της διόδου zener διατηρούνται.
Όταν μια δίοδος zener είναι απευθείας ενεργοποιημένη, τα χαρακτηριστικά δεν διαφέρουν από μια δίοδο. Όταν το συν συνδέεται με την περιοχή p και το μείον στην περιοχή n, η αντίσταση διασταύρωσης είναι χαμηλή και το ρεύμα ρέει ελεύθερα μέσα από αυτήν. Αυξάνεται με την αύξηση της τάσης εισόδου.
Μια δίοδος zener είναι μια ειδική δίοδος, που συνδέεται κυρίως προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το στοιχείο είναι αρχικά σε κλειστή κατάσταση. Όταν συμβαίνει μια ηλεκτρική βλάβη, η τάση zener δίοδος τη διατηρεί σταθερή σε ένα ευρύ φάσμα ρεύματος.
Το μείον εφαρμόζεται στην άνοδο και το συν εφαρμόζεται στην κάθοδο. Πέρα από τη σταθεροποίηση (κάτω από το σημείο 2), εμφανίζεται υπερθέρμανση και αυξάνεται η πιθανότητα αστοχίας του στοιχείου.
Χαρακτηριστικά
Οι παράμετροι των διόδων zener είναι οι εξής:
- U st - τάση σταθεροποίησης στο ονομαστικό ρεύμα I st;
- Ist min - ελάχιστο ρεύμα έναρξης ηλεκτρικής βλάβης.
- Ist max - μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα.
- TKN - συντελεστής θερμοκρασίας.
Σε αντίθεση με μια συμβατική δίοδο, μια δίοδος zener είναι μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία οι περιοχές ηλεκτρικής και θερμικής διάσπασης βρίσκονται αρκετά μακριά η μία από την άλλη στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.
Συνδυάζεται με το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα μια παράμετρος που υποδεικνύεται συχνά στους πίνακες - διαρροή ισχύος:
P max = I st max ∙ U st.
Η εξάρτηση της λειτουργίας της διόδου zener από τη θερμοκρασία μπορεί να είναι είτε θετική είτε αρνητική. Συνδέοντας στοιχεία σε σειρά με συντελεστές διαφορετικών σημάτων, δημιουργούνται δίοδοι zener ακριβείας που είναι ανεξάρτητες από θέρμανση ή ψύξη.
Σχέδια σύνδεσης
Τυπικό σχήμα απλός σταθεροποιητής, περιλαμβάνει αντίσταση έρματος Rb και μια δίοδο zener που εκτρέπει το φορτίο.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η σταθεροποίηση διακόπτεται.
- Παροχή υψηλής τάσης στον σταθεροποιητή από την πηγή ισχύος με πυκνωτή φίλτρου στην έξοδο. Οι υπερτάσεις ρεύματος κατά τη φόρτιση μπορεί να προκαλέσουν αστοχία της διόδου zener ή καταστροφή της αντίστασης Rb.
- Απόρριψη φορτίου. Όταν εφαρμόζεται η μέγιστη τάση στην είσοδο, το ρεύμα της διόδου zener μπορεί να υπερβεί την επιτρεπόμενη τιμή, γεγονός που θα οδηγήσει σε θέρμανση και καταστροφή της. Εδώ είναι σημαντικό να συμμορφώνεστε με τον ασφαλή χώρο εργασίας διαβατηρίου.
- Η αντίσταση Rb επιλέγεται μικρή έτσι ώστε στην ελάχιστη δυνατή τάση τροφοδοσίας και στο μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα στο φορτίο, η δίοδος zener να βρίσκεται σε χώρο εργασίαςκανονισμός λειτουργίας.
Για την προστασία του σταθεροποιητή, κυκλώματα προστασίας θυρίστορ ή
Η αντίσταση R b υπολογίζεται από τον τύπο:
R b = (U pit - U nom)(I st + I n).
Το ρεύμα διόδου Zener I st επιλέγεται μεταξύ της επιτρεπόμενης μέγιστης και ελάχιστης τιμής, ανάλογα με την τάση εισόδου τροφοδοσίας U και το ρεύμα φορτίου I n.
Επιλογή διόδων zener
Τα στοιχεία έχουν μεγάλη εξάπλωση στην τάση σταθεροποίησης. Για να ληφθεί η ακριβής τιμή του U n, επιλέγονται δίοδοι zener από την ίδια παρτίδα. Υπάρχουν τύποι με μικρότερο εύρος παραμέτρων. Για υψηλή απαγωγή ισχύος, τα στοιχεία τοποθετούνται σε θερμαντικά σώματα.
Για τον υπολογισμό των παραμέτρων μιας διόδου zener, απαιτούνται αρχικά δεδομένα, για παράδειγμα, τα ακόλουθα:
- Τροφοδοσία U = 12-15 V - τάση εισόδου;
- U st = 9 V - σταθεροποιημένη τάση.
Οι παράμετροι είναι τυπικές για συσκευές με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
Για ελάχιστη τάση εισόδου 12 V, το ρεύμα φορτίου επιλέγεται στο μέγιστο - 100 mA. Χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, μπορείτε να βρείτε το συνολικό φορτίο του κυκλώματος:
R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.
Η πτώση τάσης στη δίοδο zener είναι 9 V. Για ρεύμα 0,1 A, το ισοδύναμο φορτίο θα είναι:
R eq = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.
Τώρα μπορείτε να προσδιορίσετε την αντίσταση έρματος:
R b = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.
Επιλέγεται από την τυπική σειρά, όπου η τιμή συμπίπτει με την υπολογιζόμενη.
Το μέγιστο ρεύμα μέσω της διόδου zener προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη την αποσύνδεση του φορτίου, έτσι ώστε να μην αποτύχει εάν κάποιο καλώδιο δεν συγκολληθεί. Η πτώση τάσης στην αντίσταση θα είναι:
U R = 15 - 9 = 6 V.
Στη συνέχεια προσδιορίζεται το ρεύμα μέσω της αντίστασης:
I R = 6/30 = 0,2 A.
Δεδομένου ότι η δίοδος zener είναι συνδεδεμένη σε σειρά, I c = I R = 0,2 A.
Η ισχύς διασποράς θα είναι P = 0,2∙9 = 1,8 W.
Με βάση τις παραμέτρους που λαμβάνονται, επιλέγεται μια κατάλληλη δίοδος zener D815V.
Συμμετρική δίοδος Zener
Ένα θυρίστορ συμμετρικής διόδου είναι μια συσκευή μεταγωγής που αγώγει εναλλασσόμενο ρεύμα. Ένα χαρακτηριστικό της λειτουργίας του είναι η πτώση τάσης σε πολλά βολτ όταν είναι ενεργοποιημένο στην περιοχή 30-50 V. Μπορεί να αντικατασταθεί από δύο συμβατικές διόδους zener back-to-back. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται ως στοιχεία μεταγωγής.
Ανάλογη δίοδο Zener
Όταν δεν είναι δυνατή η επιλογή ενός κατάλληλου στοιχείου, χρησιμοποιείται ένα ανάλογο μιας διόδου zener σε τρανζίστορ. Το πλεονέκτημά τους είναι η δυνατότητα ρύθμισης της τάσης. Για το σκοπό αυτό μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενισχυτές DC με πολλά στάδια.
Ένας διαιρέτης τάσης με R1 είναι εγκατεστημένος στην είσοδο. Εάν η τάση εισόδου αυξάνεται, στη βάση του τρανζίστορ VT1 αυξάνεται επίσης. Ταυτόχρονα, το ρεύμα μέσω του τρανζίστορ VT2 αυξάνεται, το οποίο αντισταθμίζει την αύξηση της τάσης, διατηρώντας έτσι σταθερό στην έξοδο.
Σήμανση διόδων zener
Παράγονται γυάλινες δίοδοι zener και δίοδοι zener σε πλαστικές θήκες. Στην πρώτη περίπτωση, εφαρμόζονται 2 αριθμοί, μεταξύ των οποίων βρίσκεται το γράμμα V Η επιγραφή 9V1 σημαίνει ότι U st = 9,1 V.
Οι επιγραφές στην πλαστική θήκη αποκρυπτογραφούνται χρησιμοποιώντας ένα φύλλο δεδομένων, όπου μπορείτε επίσης να μάθετε άλλες παραμέτρους.
Ο σκούρος δακτύλιος στο σώμα υποδεικνύει την κάθοδο στην οποία είναι συνδεδεμένο το συν.
συμπέρασμα
Μια δίοδος zener είναι μια δίοδος με ειδικές ιδιότητες. Το πλεονέκτημα των διόδων zener είναι υψηλό επίπεδοσταθεροποίηση τάσης σε ένα ευρύ φάσμα μεταβολών του ρεύματος λειτουργίας, καθώς και απλά κυκλώματασυνδέσεις. Για να σταθεροποιηθεί η χαμηλή τάση, οι συσκευές ενεργοποιούνται προς τα εμπρός και αρχίζουν να λειτουργούν όπως οι συνηθισμένες δίοδοι.
