Zener diode (Zener diode, Z-diode) dizajnirane su za stabilizaciju napona i načina rada različitih komponenti elektronske opreme. Princip rada zener diode zasniva se na fenomenu Zenerovog sloma n-spoja. Ova vrsta električnog sloma javlja se u spojevima poluvodiča sa obrnutom pristrasnošću kada napon poraste iznad određenog kritičnog nivoa. Osim Zenerovog sloma, poznat je i lavinski slom koji se koristi za stabilizaciju napona. Tipične ovisnosti struje kroz poluvodički uređaj (zener dioda) o veličini primijenjenog napona naprijed ili nazad (volt-amper karakteristike, strujno-naponske karakteristike) prikazane su na Sl. 1.1.

Prednje grane strujno-naponskih karakteristika različitih zener dioda su gotovo identične (slika 1.1), a reversne grane imaju individualne karakteristike za svaki tip zener dioda. Ovi parametri: stabilizacijski napon; minimalna i maksimalna stabilizacijska struja; ugao nagiba strujno-naponske karakteristike, koji karakterizira vrijednost dinamičkog otpora zener diode (njegov "kvalitet");

maksimalna disipacija snage; temperaturni koeficijent stabilizacijskog napona (TKN) - koristi se za proračun kola.

Tipični spojni krug zener diode prikazan je na Sl. 1.2. Vrijednost otpora prigušenja R1 (u kOhm) izračunava se po formuli:

Za stabilizaciju izmjeničnog napona ili simetrično ograničavanje njegove amplitude na UCT nivou koriste se simetrične zener diode (slika 1.3), na primjer, tip KS 175. Takve zener diode se mogu koristiti za stabilizaciju istosmjernog napona, uključujući ih bez pridržavanja polariteta . Možete dobiti "simetričnu" zener diodu od dvije "asimetrične" tako što ćete ih spojiti leđa uz leđa prema krugu prikazanom na sl. 1.4.

Industrijski proizvedene poluvodičke zener diode omogućavaju vam stabilizaciju napona u širokom rasponu: od 3,3 do 180 V. Dakle, postoje zener diode koje vam omogućavaju stabilizaciju niskih napona: 3,3; 3.9; 4.7; 5,6 V je KS133, KS139, KS147, KS156, itd. Ako je potrebno dobiti nestandardni stabilizacijski napon, na primjer, 6,6 V, možete spojiti dvije KS133 zener diode u seriju. Za tri takve zener diode, napon stabilizacije će biti 9,9 V. Za stabilizacijski napon od 8,0 V možete koristiti kombinaciju zener dioda KS133 i KS147 (tj. 3,3 + 4,7 V) ili zener diode KS175 i silikonske diode ( KD503) - u smjeru naprijed (tj. 7,5+0,5 V).

U situacijama kada je potrebno dobiti stabilan napon manji od 2...3 V, koriste se stabilizatori - poluvodičke diode koje rade na direktnoj grani strujno-naponske karakteristike (slika 1.1).

Napominjemo da se umjesto stabilizatora mogu uspješno koristiti konvencionalni germanij (Ge), silicijum (Si), selen (Se), galijum arsenid (GaAs) i druge poluprovodničke diode (slika 1.5). Stabilizacioni napon, u zavisnosti od struje koja teče kroz diodu, biće: za germanijumske diode - 0,15...0,3 b; za silicijum - 0,5...0,7 V.

Posebno je zanimljiva upotreba dioda koje emituju svjetlost za stabilizaciju napona (slika 1.6) [R 11/83-40].

LED diode mogu istovremeno obavljati dvije funkcije: svojim sjajem indiciraju prisustvo napona i stabiliziraju njegovu vrijednost na nivou od 1,5...2,2 V. Stabilizacijski napon UCT LED dioda može se odrediti po približnoj formuli: L/Cr=1236 /L. (B), gde je X talasna dužina LED zračenja u nm [Rl 4/98-32].

Za stabilizaciju napona može se koristiti obrnuta grana strujno-naponske karakteristike poluvodičkih uređaja (diode i tranzistori), koji nisu posebno namijenjeni za ove svrhe (sl. 1.7, 1.8, a također i slika 20.7). Ovaj napon (napon lavinskog proboja) obično prelazi 7 V i nije vrlo ponovljiv čak ni za poluvodičke uređaje istog tipa. Kako bi se izbjeglo termičko oštećenje poluvodičkih uređaja tijekom takvog neobičnog načina rada, struja kroz njih ne bi trebala prelaziti dijelove miliampera. Tako za diode D219, D220 probojni napon (napon stabilizacije) može biti u rasponu od 120 do 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

Za stabilizaciju niskih napona koriste se kola prikazana na sl. 1.9 - 1.12. Kolo (slika 1.9) [Goroškov B.I.] koristi paralelnu vezu „diode“ dva silicijumska tranzistora. Napon stabilizacije ovog kola je 0,65...0,7 V za silicijumske tranzistore i oko 0,3 V za germanijumske tranzistore. Unutrašnji otpor takvog analoga stabistora ne prelazi 5...10 Ohma sa koeficijentom stabilizacije do 1000...5000. Međutim, kada se temperatura okoline promijeni, nestabilnost izlaznog napona kola je oko 2 mV po stepenu.

U dijagramu na sl. 1.10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] koristio je sekvencijalno povezivanje germanijumskih i silicijumskih tranzistora. Struja opterećenja ovog analoga zener diode može biti 0,02...10 mA. Uređaji prikazani na sl. 1.11 i 1.12 [Rl 1/94-33], koriste back-to-back konekciju tranzistora p-p-p i p-p-p strukture i razlikuju se samo po tome što se za povećanje izlaznog napona u jednom od krugova spaja silikonska dioda između baze tranzistora (jedan ili više). Struja stabilizacije analoga zener diode (sl. 1.11, 1.12) može biti u rasponu od 0,1...100 mA, diferencijalni otpor u radnom dijelu strujno-naponske karakteristike ne prelazi 15 Ohma.

Niski naponi se takođe mogu stabilizovati korišćenjem tranzistora sa efektom polja (sl. 1.13, 1.14). Koeficijent stabilizacije takvih kola je veoma visok: za jednotranzistorsko kolo (slika 1.13) dostiže 300 pri naponu napajanja od 5...15 V, za kolo sa dva tranzistora (slika 1.14) pod istim uslovima prelazi 1000 [P 10/95-55]. Unutrašnji otpor ovih analoga zener diode je 30 Ohma i 5 Ohma, respektivno.

Stabilizator napona se može dobiti korišćenjem dinistorskog analoga kao zener diode (slika 1.15, vidi takođe Poglavlje 2) [Goroškov B.I.].

Za stabilizaciju napona pri visokim strujama u opterećenju koriste se složenija kola, prikazana na sl. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Za povećanje struje opterećenja potrebno je koristiti snažne tranzistore instalirane na hladnjake.

Stabilizator napona koji radi u širokom rasponu varijacija napona napajanja (od 4,5 do 18 6), a čija se vrijednost izlaznog napona malo razlikuje od donje granice napona napajanja, prikazan je na Sl. 1.19 [Goroškov B.I.].

Tipovi zener dioda i njihovi analozi o kojima smo ranije govorili ne dozvoljavaju glatku regulaciju napona stabilizacije. Za rješavanje ovog problema koriste se sklopovi podesivih paralelnih stabilizatora, slični zener diodama (sl. 1.20, 1.21).

Analog zener diode (slika 1.20) omogućava vam da glatko mijenjate izlazni napon u rasponu od 2,1 do 20 V [R 9/86-32]. Dinamički otpor takve "zener diode" pri struji opterećenja do 5 mA je 20...50 Ohma. Temperaturna stabilnost je niska (-3x10"3 1/°C).

Niskonaponski analog zener diode (slika 1.21) omogućava vam da postavite bilo koji izlazni napon u rasponu od 1,3 do 5 V. Stabilizacijski napon je određen omjerom otpornika R1 i R2. Izlazni otpor takvog paralelnog stabilizatora na naponu od 3,8 V je blizu 1 Ohm. Izlazna struja određena je parametrima izlaznog tranzistora i za KT315 može doseći 50...100 mA.

Originalni krugovi za postizanje stabilnog izlaznog napona prikazani su na Sl. 1.22 i 1.23. Uređaj (slika 1.22) je analog simetrične zener diode [E 9/91]. Za niskonaponski stabilizator (slika 1.23), faktor stabilizacije napona je 10, izlazna struja ne prelazi 5 mA, a izlazni otpor varira od 1 do 20 Ohma.

Analog niskonaponske zener diode diferencijalnog tipa na Sl. 1.24 ima povećanu stabilnost [P 6/69-60]. Njegov izlazni napon malo ovisi o temperaturi i određen je razlikom stabilizacijskih napona dvije zener diode. Povećana temperaturna stabilnost objašnjava se činjenicom da se pri promjeni temperature napon na obje zener diode mijenja istovremeno iu bliskoj proporciji.

Literatura: Shustov M.A. Praktično projektovanje kola (Knjiga 1), 2003

Stabilna plata, stabilan zivot, stabilno stanje. Posljednji nije o Rusiji, naravno :-). Ako pogledate u rječnik s objašnjenjima, možete jasno razumjeti šta je „stabilnost“. U prvim redovima Yandex mi je odmah dao oznaku ove riječi: stabilan - to znači konstantan, stabilan, ne mijenja se.

Ali najčešće se ovaj izraz koristi u elektronici i elektrotehnici. U elektronici su konstantne vrijednosti parametra vrlo važne. To može biti struja, napon, frekvencija signala, itd. Odstupanje signala od bilo kojeg parametra može dovesti do nepravilnog rada elektronske opreme, pa čak i do njenog kvara. Stoga je u elektronici vrlo važno da sve radi stabilno i da ne zakaže.

U elektronici i elektrotehnici stabilizovati napon. Rad elektronske opreme ovisi o vrijednosti napona. Ako se promijeni u manjoj mjeri, ili još gore, u porastu, tada oprema u prvom slučaju možda neće raditi ispravno, au drugom slučaju čak i zapaliti.

Kako bi se spriječili skokovi i padovi napona, razni Zaštita od prenapona. Kao što razumete iz fraze, navikli su stabilizirati„svirajući“ napon.

Zener dioda ili Zener dioda

Najjednostavniji stabilizator napona u elektronici je radio element zener dioda. Ponekad se i zove Zener dioda. Na dijagramima, zener diode su označene ovako:

Terminal sa "kapom" naziva se isto kao i dioda - katoda, a drugi zaključak je anoda.

Zener diode izgledaju isto kao diode. Na slici ispod, lijevo je popularna vrsta moderne zener diode, a desno je jedan od uzoraka iz Sovjetskog Saveza

Ako bolje pogledate sovjetsku zener diodu, možete vidjeti ovu shematsku oznaku na njoj samoj, koja pokazuje gdje je njena katoda, a gdje anoda.

Napon stabilizacije

Najvažniji parametar zener diode je, naravno, stabilizacijski napon.Šta je ovo parametar?

Uzmimo čašu i napunimo je vodom...

Koliko god vode sipamo u čašu, njen višak će se izliti iz čaše. Mislim da je to razumljivo predškolcu.

Sada po analogiji s elektronikom. Staklo je zener dioda. Nivo vode u čaši punoj do vrha je stabilizacijski napon Zener dioda. Zamislite veliki vrč vode pored čaše. Samo ćemo svoju čašu napuniti vodom iz vrča, ali se ne usuđujemo dirati bokal. Postoji samo jedna opcija - sipajte vodu iz vrča tako što ćete probušiti rupu u samom vrču. Kada bi bokal bio manji od stakla, onda ne bismo mogli sipati vodu u čašu. Da bismo to objasnili u terminima elektronike, vrč ima "napon" veći od "napona" čaše.

Dakle, dragi čitatelji, cijeli princip rada zener diode sadržan je u staklu. Bez obzira koji mlaz sipamo na njega (pa, naravno, u razumnim granicama, inače će se čaša odnijeti i razbiti), čaša će uvijek biti puna. Ali potrebno je sipati odozgo. Ovo znači, Napon koji primjenjujemo na zener diodu mora biti veći od napona stabilizacije zener diode.

Označavanje zener dioda

Da bismo saznali stabilizacijski napon sovjetske zener diode, potrebna nam je referentna knjiga. Na primjer, na fotografiji ispod nalazi se sovjetska zener dioda D814V:

Tražimo parametre za to u online imenicima na Internetu. Kao što vidite, njegov stabilizacijski napon na sobnoj temperaturi je otprilike 10 Volti.

Strane zener diode se lakše označavaju. Ako pažljivo pogledate, možete vidjeti jednostavan natpis:

5V1 - to znači da je stabilizacijski napon ove zener diode 5,1 volta. Mnogo lakše, zar ne?

Katoda stranih zener dioda označena je uglavnom crnom trakom

Kako provjeriti zener diodu

Kako provjeriti zener diodu? Da, baš kao! U ovom članku možete vidjeti kako provjeriti diodu. Provjerimo našu zener diodu. Postavljamo ga na kontinuitet i pričvršćujemo crvenu sondu na anodu, a crnu sondu na katodu. Multimetar bi trebao pokazati pad napona naprijed.

Zamenimo sonde i vidimo jednu. To znači da je naša zener dioda u punoj borbenoj gotovosti.

Pa, vrijeme je za eksperimente. U krugovima je zener dioda spojena serijski s otpornikom:

Gdje Uin – ulazni napon, Uout.st. – izlazni stabilizirani napon

Ako pažljivo pogledamo dijagram, ne dobijamo ništa više od djelitelja napona. Ovdje je sve elementarno i jednostavno:

Uin=Uout.stab +Uresistor

Ili riječima: ulazni napon jednak je zbroju napona na zener diodi i otporniku.

Ova šema se zove parametarski stabilizator na jednoj zener diodi. Proračun ovog stabilizatora je van okvira ovog članka, ali ako nekoga zanima neka progugla ;-)

Dakle, hajde da sastavimo kolo. Uzeli smo otpornik nominalne vrijednosti 1,5 kilohma i zener diodu sa stabilizacijskim naponom od 5,1 volta. Na lijevoj strani spajamo napajanje, a na desnoj mjerimo rezultujući napon multimetrom:

Sada pažljivo pratimo očitanja multimetra i napajanja:

Dakle, dok je sve jasno, dodajmo još napetosti... Ups! Naš ulazni napon je 5,5 volti, a izlazni napon 5,13 volti! Budući da je stabilizacijski napon zener diode 5,1 volta, kao što vidimo, savršeno se stabilizira.

Dodajmo još volta. Ulazni napon je 9 volti, a zener dioda 5,17 volti! Nevjerovatno!

Dodajemo i... Ulazni napon je 20 volti, a izlazni, kao da se ništa nije dogodilo, 5,2 volti! 0,1 Volt je vrlo mala greška, čak se može zanemariti u nekim slučajevima.

Volt-amperska karakteristika zener diode

Mislim da ne bi škodilo razmotriti strujno-naponsku karakteristiku (VC) zener diode. To izgleda otprilike ovako:

Gdje

Ipr– prednja struja, A

Upr– prednji napon, V

Ova dva parametra se ne koriste u zener diodi

Uarr– obrnuti napon, V

Ust– nazivni stabilizacijski napon, V

Ist– nazivna stabilizacijska struja, A

Nominalni znači normalni parametar pri kojem je moguć dugotrajan rad radio elementa.

Imax– maksimalna struja zener diode, A

Immin– minimalna struja zener diode, A

Ist, Imax, Imin – Ovo je struja koja teče kroz zener diodu kada radi.

Budući da zener dioda radi obrnutim polaritetom, za razliku od diode (zener dioda je spojena s katodom na plus, a dioda s katodom na minus), tada će radna površina biti upravo ona koja je označena crvenim pravokutnikom .

Kao što vidimo, pri nekom naponu Urev naš graf počinje da pada. U ovom trenutku u zener diodi se događa tako zanimljiva stvar kao što je kvar. Ukratko, više ne može povećati napon na sebi, a u ovom trenutku struja u zener diodi počinje rasti. Najvažnije je ne pretjerati sa strujom, više od Imaxa, inače će se zener dioda oštetiti. Najboljim načinom rada zener diode smatra se način u kojem je struja kroz zener diodu negdje na sredini između svoje maksimalne i minimalne vrijednosti. Ovo će se pojaviti na grafikonu radna tačka način rada zener diode (označen crvenim krugom).

Zaključak

Ranije, u vremenima oskudnih delova i na početku procvata elektronike, često se koristila zener dioda, što je čudno, za stabilizaciju izlaznog napona. U starim sovjetskim knjigama o elektronici možete vidjeti ovaj dio kruga različitih izvora napajanja:

Na lijevoj strani, u crvenom okviru, označio sam dio strujnog kruga koji vam je poznat. Ovdje dobijamo jednosmjerni napon od AC napona. Desno, u zelenom okviru, je stabilizacijski dijagram ;-).

Trenutno tro-terminalni (integrirani) stabilizatori napona zamjenjuju stabilizatore bazirane na zener diodama, jer višestruko bolje stabiliziraju napon i imaju dobru disipaciju snage.

Na Aliju možete odmah uzeti cijeli set zener dioda, u rasponu od 3,3 volti do 30 volti. Izaberi po vašem ukusu i boji.

Zener dioda je poluvodička dioda s jedinstvenim svojstvima. Ako je običan poluvodič izolator kada se ponovo uključi, onda on obavlja ovu funkciju do određenog povećanja primijenjenog napona, nakon čega dolazi do reverzibilnog sloma poput lavine. Uz daljnje povećanje obrnute struje koja teče kroz zener diodu, napon nastavlja ostati konstantan zbog proporcionalnog smanjenja otpora. Na ovaj način je moguće postići stabilizacijski režim.

U zatvorenom stanju, mala struja curenja u početku prolazi kroz zener diodu. Element se ponaša kao otpornik čija je vrijednost visoka. Tokom kvara, otpor zener diode postaje beznačajan. Ako nastavite povećavati napon na ulazu, element se počinje zagrijavati i kada struja prijeđe dopuštenu vrijednost, dolazi do nepovratnog termičkog kvara. Ako se stvar ne dovede do ove tačke, kada se napon promijeni od nule do gornje granice radnog područja, svojstva zener diode su očuvana.

Kada je zener dioda direktno uključena, karakteristike se ne razlikuju od diode. Kada je plus spojen na p-područje, a minus na n-područje, otpor spoja je nizak i struja slobodno teče kroz njega. Povećava se sa povećanjem ulaznog napona.

Zener dioda je posebna dioda, uglavnom povezana u suprotnom smjeru. Element je u početku u zatvorenom stanju. Kada dođe do električnog kvara, napon zener dioda održava ga konstantnim u širokom rasponu struje.

Minus se nanosi na anodu, a plus na katodu. Nakon stabilizacije (ispod tačke 2), dolazi do pregrijavanja i povećava se vjerovatnoća kvara elementa.

Karakteristike

Parametri zener dioda su sljedeći:

• U st - stabilizacijski napon pri nazivnoj struji I st;
• Ist min - minimalna struja početka električnog kvara;
• Ist max - maksimalna dozvoljena struja;
• TKN - temperaturni koeficijent.

Za razliku od konvencionalne diode, zener dioda je poluvodički uređaj u kojem su područja električnog i termičkog sloma smještena prilično daleko jedno od drugog na strujno-naponskoj karakteristici.

S maksimalno dozvoljenom strujom povezan je parametar koji se često navodi u tabelama - disipacija snage:

P max = I st max ∙ U st.

Ovisnost rada zener diode o temperaturi može biti pozitivna ili negativna. Serijskim povezivanjem elemenata sa koeficijentima različitih predznaka nastaju precizne zener diode koje su nezavisne od grijanja ili hlađenja.

Šeme povezivanja

Tipični krug jednostavnog stabilizatora sastoji se od otpora balasta R b i zener diode koja shuntuje opterećenje.

U nekim slučajevima, stabilizacija je poremećena.

1. Napajanje stabilizatora visokog napona iz izvora napajanja sa filterskim kondenzatorom na izlazu. Prenaponi struje tokom punjenja mogu uzrokovati kvar zener diode ili uništenje otpornika Rb.
2. Skidanje opterećenja. Kada se na ulaz primijeni maksimalni napon, struja zener diode može premašiti dopuštenu vrijednost, što će dovesti do njenog zagrijavanja i uništenja. Ovdje je važno pridržavati se sigurnosnog radnog područja pasoša.
3. Otpor R b je odabran mali tako da pri minimalnoj mogućoj vrijednosti napona napajanja i maksimalnoj dozvoljenoj struji na opterećenju, zener dioda bude u zoni upravljanja radom.

Za zaštitu stabilizatora, tiristorski zaštitni krugovi ili

Otpornik R b se izračunava po formuli:

R b = (U jama - U nom)(I st + I n).

Struja zener diode I st se bira između dozvoljene maksimalne i minimalne vrijednosti, u zavisnosti od ulaznog napona U napajanja i struje opterećenja I n.

Izbor zener dioda

Elementi imaju veliki raspon stabilizacijskog napona. Da bi se dobila tačna vrijednost U n, zener diode se biraju iz iste serije. Postoje tipovi sa užim rasponom parametara. Za veliku disipaciju snage, elementi se ugrađuju na radijatore.

Za izračunavanje parametara zener diode potrebni su početni podaci, na primjer, sljedeće:

• U napajanje = 12-15 V - ulazni napon;
• U st = 9 V - stabilizovani napon;

Parametri su tipični za uređaje sa niskom potrošnjom energije.

Za minimalni ulazni napon od 12 V, struja opterećenja se bira na maksimum - 100 mA. Koristeći Ohmov zakon, možete pronaći ukupno opterećenje kola:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Pad napona na zener diodi je 9 V. Za struju od 0,1 A, ekvivalentno opterećenje će biti:

R eq = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Sada možete odrediti otpor balasta:

R b = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Odabire se iz standardne serije, gdje se vrijednost poklapa sa izračunatom.

Maksimalna struja kroz zener diodu određuje se uzimajući u obzir isključenje opterećenja, tako da ne pokvari ako se neka žica odlemi. Pad napona na otporniku će biti:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Tada se određuje struja kroz otpornik:

I R = 6/30 = 0,2 A.

Pošto je zener dioda spojena serijski, I c = I R = 0,2 A.

Snaga disipacije će biti P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Na osnovu dobijenih parametara odabire se odgovarajuća zener dioda D815V.

Simetrična Zener dioda

Simetrični diodni tiristor je sklopni uređaj koji provodi izmjeničnu struju. Posebnost njegovog rada je pad napona na nekoliko volti kada je uključen u rasponu od 30-50 V. Može se zamijeniti s dvije suprotno spojene konvencionalne zener diode. Uređaji se koriste kao sklopni elementi.

Analog Zener diode

Kada nije moguće odabrati odgovarajući element, koristi se analog zener diode na tranzistorima. Njihova prednost je mogućnost regulacije napona. U tu svrhu mogu se koristiti DC pojačala sa nekoliko stupnjeva.

Na ulazu je instaliran razdjelnik napona sa R1. Ako se ulazni napon poveća, na bazi tranzistora VT1 on također raste. Istovremeno, struja kroz tranzistor VT2 raste, što kompenzira povećanje napona, čime se održava stabilnim na izlazu.

Označavanje zener dioda

Proizvode se staklene zener diode i zener diode u plastičnim kućištima. U prvom slučaju na njih se primjenjuju 2 broja, između kojih se nalazi slovo V. Natpis 9V1 znači da je U st = 9,1 V.

Natpisi na plastičnom kućištu se dešifriraju pomoću podatkovnog lista, gdje možete saznati i druge parametre.

Tamni prsten na tijelu označava katodu na koju je spojen plus.

Zaključak

Zener dioda je dioda sa posebnim svojstvima. Prednost zener dioda je visok nivo stabilizacije napona u širokom rasponu promjena radne struje, kao i jednostavni dijagrami povezivanja. Da bi se stabilizirao niski napon, uređaji se uključuju u smjeru naprijed i počinju raditi kao obične diode.

Iako su prilikom pripreme sabirnih šema posebno odabrane šeme koje koriste najčešće, široko dostupne i jeftine elemente, ne bi bilo naodmet navesti redosled upotrebe ostalih elemenata koji podjednako ili sa velikim uspehom zamenjuju one koji nedostaju.

Prilikom zamjene jednog elementa drugim, preporuča se prvo koristiti referentnu literaturu. U kratkom dodatku, čak i ako se želi, nemoguće je navesti sve moguće opcije zamjene elemenata, jer postoji više od desetak naziva samo poluvodičkih dioda. Međutim, moguće je dati opći pristup mogućoj upotrebi nekih elemenata uređaja umjesto drugih.

Počnimo s poluvodičkim diodama. Konvencionalno, sve poluvodičke diode koje se koriste u kolekciji dijele se na visokofrekventni germanij male snage (diode tipa D9B - D9Zh), silikonski impuls male snage (visoke frekvencije) - KD503A i silicijum (niskofrekventni) - KD102A (B ). Slovo na sufiksu (kraju) oznake elementa (A, B, C, itd.) označava varijantu osnovnog modela, donekle drugačiju od ostalih.

U stranim publikacijama diode opće namjene često se označavaju na jedan način: to su univerzalne niskofrekventne ili visokofrekventne germanijske ili silikonske diode. Osim ako dizajn ne navodi posebne zahtjeve za diode, minimalni zahtjevi za njih su:

Visokofrekventne germanijumske ili silicijumske diode - sa maksimalnim reverznim naponom od najmanje 30 V (u odnosu na kola za prikupljanje - čak 15 V), strujom unapred od najmanje 10 mA. Radna frekvencija - ne niža od nekoliko MHz.

Germanijumske diode visoke frekvencije: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 i drugi.

Prebacivanje silikonskih dioda: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 i drugi.

Niskofrekventne (snažne) diode - s maksimalnim povratnim naponom od najmanje 300 V, strujom naprijed od najmanje 100 mA. Radna frekvencija - ne niža od nekoliko kHz.

Silicijumske niskofrekventne diode: KD102 - KD105\D226 i druge sa radnim naponom koji nije niži od napona koji se koristi u određenom kolu.

Naravno, poluvodički uređaji koji imaju veće performanse i često su skuplji (dizajnirani za veću radnu struju, veću maksimalnu frekvenciju, veći obrnuti napon itd.) mogu uspješno zamijeniti diodu preporučenu u kolekciji, zastarjeli model diode.

Prilikom zamjene zener dioda, prije svega treba obratiti pažnju na stabilizacijski napon. Svi sabirni krugovi koriste pretežno zener diode male snage. Trenutno je dostupan širok raspon različitih zener dioda, koje su često zamjenjive bez ikakvih rezervi. Kao što je već spomenuto u jednom od odjeljaka knjige, vidi Poglavlje 1, zener dioda za bilo koji povećani ili nestandardni napon može biti sastavljena od drugih zener dioda povezanih u seriju, ili njihove kombinacije s lancem germanijuma i (ili) silicijumske diode.

Pitanja potpune zamjene poluvodičkih uređaja također su razmatrana u poglavlju 1.

Prilikom zamjene tranzistora, trebali biste se voditi sljedećim. Za ove uređaje postoji i podjela na silicijumske, germanijumske, niskofrekventne, visokofrekventne, velike snage, tranzistore male snage itd.

Ova kolekcija najčešće predstavlja najčešće tranzistori koje industrija proizvodi više od 30 godina, a to su KT315 - silikonske niske snage visoke frekvencije p-p-p strukture. Njihovi strukturni antonimi su KT361. Među silicijumskim tranzistorima velike snage, ovo je KT805 p-p-p struktura; germanijum niske snage visoke frekvencije - GT311 (1T311) p-p-p i njihovi antonimi p-p-p struktura - GT313 (1T313). Glavne karakteristike ovih tranzistora su navedene gore.

Za sve ove tranzistore, naravno, postoji veliki izbor ekvivalentnih i srodnih redundantnih poluvodičkih uređaja, koji se ponekad razlikuju od prototipa samo po imenu.

Glavni kriteriji zamjene su sljedeći: maksimalni radni napon na kolektoru tranzistora, maksimalna struja kolektora, maksimalna snaga rasipanje na kolektoru, maksimalna radna frekvencija, koeficijent prijenosa struje. Manje često, za sklopove predstavljene u kolekciji, veličina zaostalog napona kolektor-emiter i karakteristike buke tranzistora su značajne.

Prilikom zamjene jednog tranzistora drugim, nijedan od ovih parametara ne bi trebao biti potcijenjen ili pogoršan. Istovremeno, u usporedbi s prilično drevnim modelima tranzistora, njihove moderne varijante imaju automatski i evolucijski apsorbirana svojstva koja su očito poboljšana u odnosu na njihove daleke pretke.

Tako se, na primjer, tranzistori tipa KT315 mogu zamijeniti naprednijim tranzistorima tipa KT3102 (niskošumni visokofrekventni silikonski tranzistori), KT645 (snažniji tranzistori male veličine visoke frekvencije) itd., koji imaju očigledno bolje karakteristike.

KT361 tranzistori se mogu zamijeniti tranzistorima tipa KT3107 (niskošumni visokofrekventni silikonski tranzistori) ili drugim sličnim.

Snažni tranzistori tipa KT805 (2T805), koji se koriste u sabirnim krugovima uglavnom u ULF izlaznim stupnjevima i stabilizatorima napona, mogu se zamijeniti bez oštećenja rada kola analogima, tranzistorima serije KTVxx (2T8xx) p-p-p strukture, gdje je xx serijski broj razvoja. Izuzetak od ove serije su tranzistori KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856 itd.

Treba napomenuti da ako se tokom rada tranzistor primjetno zagrije, to znači da je njegov način rada pogrešno odabran, da se koriste otpornici drugih veličina ili da je došlo do greške u instalaciji. Ako je rad tranzistora pri povećanoj struji kolektora predviđen radnim uvjetima određenog kruga, a tranzistor se primjetno zagrijava, trebali biste razmisliti o zamjeni ovog elementa snažnijim ili poduzeti mjere za njegovo hlađenje. Obično jednostavan radijator ili upotreba ventilatora omogućavaju povećanje dopuštene snage koju rasipa poluvodički element (tranzistor ili dioda) za 10...15 puta.

Ponekad se jedan moćni poluvodički uređaj (dioda ili tranzistor) može zamijeniti paralelno povezanim uređajima male snage. Međutim, kada se ovo uključuje, mora se uzeti u obzir sljedeće. Budući da se prilikom proizvodnje poluvodičkih uređaja, čak i iz iste proizvodne serije, njihova svojstva značajno razlikuju, jednostavnim paralelnim spajanjem opterećenje na njih može biti raspoređeno krajnje neravnomjerno, što će uzrokovati uzastopno izgaranje ovih uređaja. Za ravnomjernu distribuciju struja u paralelno spojenim diodama i tranzistorima, teško je uključiti otpornik s otporom od nekoliko do desetina Ohma u seriju s diodom ili u emiterski krug tranzistora.

Ako je potrebno koristiti poluvodičku diodu dizajniranu za visoki napon, zamjena se može izvršiti povezivanjem nekoliko dioda istog tipa, dizajniranih za niski napon, u seriju. Kao i prije, kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela obrnutog napona, koji je najopasniji za rad diodnog sklopa, otpornik otpornosti od nekoliko stotina kOhma do nekoliko megohma trebao bi biti spojen paralelno na svaku diodu sklopa. . Naravno, poznate su i slične sheme povezivanja tranzistora, ali se rijetko koriste. U svakom slučaju, za sklopove predstavljene u kolekciji, takve zamjene neće biti potrebne, jer su sva kola dizajnirana prvenstveno za niskonaponsko napajanje.

Kod zamjene tranzistora sa efektom polja situacija je mnogo složenija. Iako su se sami tranzistori sa efektom polja pojavili na stranicama časopisa i knjiga dosta davno, njihov raspon nije toliko reprezentativan, a širenje parametara je izraženije. Zamjena tranzistora s efektom polja stranog proizvođača može biti posebno teška. Što se tiče sklopova kolekcije, kao što je ranije rečeno, ona koristi samo najpristupačnije elemente, uključujući tranzistore s efektom polja.

U dijagramima prikazanim na stranicama zbirke, više puta se susrećemo s upotrebom telefonskih kapsula u pomalo neobičnu svrhu - istovremeno kao niskofrekventni oscilirajući krugovi i emiteri zvuka. U osnovi se kao takve telefonske kapsule koriste standardni i široko rasprostranjeni proizvodi. Ovo je telefonska kapsula tipa TK-67, koja se koristi u telefonskim aparatima domaće proizvodnje, i slušalica tipa TM-2 (TM-4), koja se obično koristi u uređajima za osobe oštećenog sluha. Naravno, ove telefonske kapsule se mogu zamijeniti drugim domaćim ili stranim koje imaju slična svojstva, međutim, u nekim slučajevima može biti potrebno odabrati kapacitet kondenzatora (na primjer, ako ova telefonska kapsula ima niskofrekventni rezonantni oscilator kolo).

ČITAOCI PREDLAŽU-

ANALOGNI ~ MOĆAN

Za stabilizaciju napona napajanja opterećenja često koriste najjednostavniji parametarski stabilizator (slika 1), u kojem se napajanje iz ispravljača dovodi preko balastnog otpornika, a zener dioda je povezana paralelno s opterećenjem.

Takav stabilizator radi pri strujama opterećenja koje ne prelaze maksimalnu stabilizacijsku struju za dati stabilizator. A ako je struja opterećenja znatno veća, oni koriste snažniju zener diodu, na primjer, seriju D815, koja omogućava granicu stabilizacije od 1...1,4 A (D815A).

Ako takva zener dioda nije dostupna, poslužit će ona male snage, ali se mora koristiti u kombinaciji sa snažnim tranzistorom, kao što je prikazano na sl. 2. Rezultat je analog moćne zener diode, pružajući prilično stabilan napon na opterećenju čak i pri struji od 2 A, iako je maksimalna stabilizacijska struja stabilizatora KS147A prikazana na dijagramu 58 mA.

Analogno funkcionira ovako. Sve dok je napon napajanja koji dolazi iz ispravljača manji od probojnog napona zener diode, tranzistor je zatvoren, struja kroz analognu je neznatna (direktna horizontalna grana volt-amperske karakteristike analoga prikazana na sl. 3), kako se napon napajanja povećava, zener dioda se probija, struja počinje da teče kroz nju i tranzistor se lagano otvara (izog-.

zener dioda

orah dio karakteristike). Daljnji porast napona napajanja dovodi do naglog povećanja struje kroz zener diodu i tranzistor, a samim tim i do stabilizacije izlaznog napona na određenoj vrijednosti (vertikalna grana karakteristike), kao kod konvencionalnog parametarskog stabilizatora.

Učinak stabilizacije postiže se zbog činjenice da u režimu proboja zener dioda ima nizak diferencijalni otpor i duboka negativna povratna sprega se provodi od kolektora tranzistora do njegove baze. Stoga, kako se izlazni napon smanjuje, struja kroz zener diodu i bazu tranzistora će se smanjiti, što će dovesti do znatno većeg (za nekoliko puta) smanjenja

struja kolektora, što znači povećanje izlaznog napona. Kada se izlazni napon poveća, primijetit će se obrnuti proces -

Vrijednost stabiliziranog izlaznog napona se određuje zbrajanjem stabilizacijskog napona zener diode sa naponom emiterskog spoja otvorenog tranzistora (^0,7 V za silicijumski tranzistor i 0,3 V za germanijumski tranzistor). Maksimalna stabilizacijska struja analoga bit će skoro puta veća od iste

parametar korišćene zener diode. U skladu s tim, disipacija snage na tranzistoru će biti isti broj puta veća od snage na zener diodi.

Iz gornjih odnosa lako je zaključiti da statički koeficijent prijenosa snažnog tranzistora ne smije biti manji od količnika maksimalne potrošnje struje opterećenja podijeljenog s maksimalnom stabilizacijskom strujom zener diode. Maksimalna dozvoljena struja kolektora tranzistora i napon između kolektora i emitera moraju premašiti specificiranu analognu stabilizacijsku struju i izlazni napon, respektivno.

Kada koristite tranzistor pnp strukture, treba ga povezati u skladu sa onim prikazanim na sl. 4 shema. U ovoj izvedbi, tranzistor se može montirati direktno na šasiju napajane strukture, a preostali dijelovi analoga mogu se montirati na terminale tranzistora.

Da bi se smanjilo talasanje izlaznog napona i smanjio diferencijalni otpor analoga, oksidni kondenzator kapaciteta 100.. 500 μF može se spojiti paralelno na terminale zener diode.

U zaključku, malo o koeficijentu temperaturnog napona (TCV) analoga. Kada koristite precizne zener diode serije D818, KS191, TKN analog će biti znatno lošiji od TKN zener diode. Ako se koristi zener dioda sa stabilizacijskim naponom većim od 16 V, TKN analoga bit će približno jednak TKN zener diode, a sa zener diodama D808 - D814 TKN analoga će se poboljšati.

I. KURSKY

OD UREDNIKA. Članak I. Kurskyja ne postavlja pitanje izbora balastnog otpornika, imajući na umu da već imate parametarski stabilizatorski krug i samo trebate odabrati moćnu zener diodu. Ako nema takvog kola, koristite preporuke za izračunavanje balastnog otpornika date u članku V. Krylova „Jednostavni stabilizator napona” u Radio, 1977, br. 9, str. 53, 54