Zenerovy diody (Zenerovy diody, Z-diody) jsou určeny ke stabilizaci napětí a provozních režimů různých součástí elektronických zařízení. Princip činnosti zenerovy diody je založen na jevu Zenerova průrazu n-přechodu. K tomuto typu elektrického průrazu dochází v polovodičových přechodech s obráceným předpětím, když napětí vzroste nad určitou kritickou úroveň. Kromě Zenerova průrazu je známý lavinový průraz, který se používá ke stabilizaci napětí. Typické závislosti proudu polovodičovým prvkem (zenerovou diodou) na velikosti přivedeného propustného nebo zpětného napětí (voltampérové ​​charakteristiky, proudově-napěťové charakteristiky) jsou na Obr. 1.1.

Propustné větve proudově-napěťových charakteristik různých zenerových diod jsou téměř totožné (obr. 1.1) a zpětná větev má individuální charakteristiky pro každý typ zenerovy diody. Tyto parametry: stabilizační napětí; minimální a maximální stabilizační proud; úhel sklonu charakteristiky proudového napětí, charakterizující hodnotu dynamického odporu zenerovy diody (její „kvalitu“);

maximální ztrátový výkon; teplotní koeficient stabilizačního napětí (TKN) - používá se pro výpočty obvodů.

Typický obvod připojení zenerovy diody je znázorněn na Obr. 1.2. Hodnota tlumícího odporu R1 (v kOhm) se vypočítá podle vzorce:

Ke stabilizaci střídavého napětí nebo symetrickému omezení jeho amplitudy na úrovni UCT se používají symetrické zenerovy diody (obr. 1.3), například typ KS 175. Takové zenerovy diody lze použít ke stabilizaci stejnosměrného napětí, zapínají se bez dodržení polarity . „Symetrickou“ zenerovu diodu můžete získat ze dvou „asymetrických“ jejich připojením zády k sobě podle obvodu znázorněného na obr. 1.4.

Průmyslově vyráběné polovodičové zenerovy diody umožňují stabilizovat napětí v širokém rozsahu: od 3,3 do 180 V. Existují tedy zenerovy diody, které umožňují stabilizovat nízká napětí: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 V je KS133, KS139, KS147, KS156 atd. Pokud potřebujete získat nestandardní stabilizační napětí, například 6,6 V, můžete zapojit dvě zenerovy diody KS133 do série. Pro tři takové zenerovy diody bude stabilizační napětí 9,9 V. Pro stabilizační napětí 8,0 V lze použít kombinaci zenerových diod KS133 a KS147 (t.j. 3,3 + 4,7 V) nebo zenerovy diody KS175 a křemíkové diody ( KD503) - v dopředném směru (tj. 7,5+0,5 V).

V situacích, kdy je potřeba získat stabilní napětí menší než 2...3 V, se používají stabistory - polovodičové diody pracující na přímé větvi proudově-napěťové charakteristiky (obr. 1.1).

Všimněte si, že místo stabilizátorů lze s úspěchem použít konvenční germanium (Ge), křemík (Si), selen (Se), arsenid galia (GaAs) a další polovodičové diody (obr. 1.5). Stabilizační napětí v závislosti na proudu procházejícím diodou bude: pro germaniové diody - 0,15...0,3 b; pro křemík - 0,5...0,7 V.

Zvláště zajímavé je použití svítivých diod pro stabilizaci napětí (obr. 1.6) [R 11/83-40].

LED mohou plnit dvě funkce současně: svým svitem indikovat přítomnost napětí a stabilizovat jeho hodnotu na úrovni 1,5...2,2 V. Stabilizační napětí UCT LED lze určit přibližným vzorcem: L/Cr=1236 /L. (B), kde X je vlnová délka záření LED v nm [Рл 4/98-32].

Ke stabilizaci napětí lze použít zpětnou větev proudově-napěťové charakteristiky polovodičových součástek (diod a tranzistorů), které nejsou speciálně určeny pro tyto účely (obr. 1.7, 1.8 a také obr. 20.7). Toto napětí (lavinové průrazné napětí) obvykle přesahuje 7 V a není vysoce opakovatelné ani pro polovodičová zařízení stejného typu. Aby se zabránilo tepelnému poškození polovodičových součástek během takového neobvyklého režimu provozu, proud, který jimi prochází, by neměl překročit zlomky miliampéru. Pro diody D219, D220 tak může být průrazné napětí (stabilizační napětí) v rozsahu od 120 do 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

Ke stabilizaci nízkého napětí použijte obvody znázorněné na Obr. 1,9 - 1,12. Obvod (obr. 1.9) [Goroshkov B.I.] využívá „diodové“ paralelní zapojení dvou křemíkových tranzistorů. Stabilizační napětí tohoto obvodu je 0,65...0,7 V pro křemíkové tranzistory a asi 0,3 V pro germaniové tranzistory. Vnitřní odpor takového stabistorového analogu nepřesahuje 5...10 Ohmů se stabilizačním koeficientem až 1000...5000. Při změně okolní teploty je však nestabilita výstupního napětí obvodu asi 2 mV na stupeň.

Ve schématu na Obr. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] využíval sekvenční zapojení germaniových a křemíkových tranzistorů. Zatěžovací proud tohoto analogu zenerovy diody může být 0,02...10 mA. Zařízení znázorněná na Obr. 1.11 a 1.12 [Рл 1/94-33], využívají zpětné zapojení tranzistorů struktury p-p-p a p-p-p a liší se pouze tím, že pro zvýšení výstupního napětí v jednom z obvodů je mezi obvody zapojena křemíková dioda. báze tranzistorů (jeden nebo několik). Stabilizační proud analogů zenerových diod (obr. 1.11, 1.12) může být v rozsahu 0,1...100 mA, rozdílový odpor v pracovní části proudově-napěťové charakteristiky nepřesahuje 15 Ohmů.

Nízká napětí lze také stabilizovat pomocí tranzistorů s efektem pole (obr. 1.13, 1.14). Koeficient stabilizace takových obvodů je velmi vysoký: u jednotranzistorového obvodu (obr. 1.13) dosahuje 300 při napájecím napětí 5... 15 V, u dvoutranzistorového obvodu (obr. 1.14) pod stejným podmínky přesahuje 1000 [P 10/95-55]. Vnitřní odpor těchto analogů zenerových diod je 30 Ohmů a 5 Ohmů.

Stabilizátor napětí lze získat pomocí analogu dinistoru jako zenerova dioda (obr. 1.15, viz také kapitola 2) [Goroshkov B.I.].

Pro stabilizaci napětí při vysokých proudech v zátěži se používají složitější obvody, znázorněné na Obr. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Pro zvýšení zatěžovacího proudu je nutné použít výkonné tranzistory instalované na chladičích.

Stabilizátor napětí pracující v širokém rozsahu variací napájecího napětí (od 4,5 do 18 6) a mající hodnotu výstupního napětí mírně odlišnou od spodní hranice napájecího napětí, je znázorněn na Obr. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Výše uvedené typy zenerových diod a jejich analogy neumožňují plynulou regulaci stabilizačního napětí. K řešení tohoto problému se používají obvody nastavitelných paralelních stabilizátorů, podobné zenerovým diodám (obr. 1.20, 1.21).

Analog zenerovy diody (obr. 1.20) umožňuje plynule měnit výstupní napětí v rozsahu od 2,1 do 20 V [R 9/86-32]. Dynamický odpor takové „zenerovy diody“ při zatěžovacím proudu do 5 mA je 20...50 Ohmů. Teplotní stabilita je nízká (-3x10"3 1/°C).

Nízkonapěťový analog zenerovy diody (obr. 1.21) umožňuje nastavit libovolné výstupní napětí v rozsahu od 1,3 do 5 V. Stabilizační napětí je určeno poměrem rezistorů R1 a R2. Výstupní odpor takového paralelního stabilizátoru se při napětí 3,8 V blíží 1 Ohmu. Výstupní proud je určen parametry výstupního tranzistoru a pro KT315 může dosáhnout 50...100 mA.

Originální obvody pro získání stabilního výstupního napětí jsou na Obr. 1,22 a 1,23. Zařízení (obr. 1.22) je obdobou symetrické zenerovy diody [E 9/91]. U nízkonapěťového stabilizátoru (obr. 1.23) je faktor stabilizace napětí 10, výstupní proud nepřesahuje 5 mA a výstupní odpor se pohybuje od 1 do 20 Ohmů.

Analog nízkonapěťové diferenciální zenerovy diody na Obr. 1.24 má zvýšenou stabilitu [P 6/69-60]. Jeho výstupní napětí málo závisí na teplotě a je určeno rozdílem stabilizačních napětí dvou zenerových diod. Zvýšená teplotní stabilita se vysvětluje tím, že při změně teploty se napětí na obou zenerových diodách mění současně a v těsném poměru.

Literatura: Shustov M.A. Praktický návrh obvodů (Kniha 1), 2003

Stabilní plat, stabilní život, stabilní stav. Ten poslední samozřejmě není o Rusku :-). Pokud se podíváte do vysvětlujícího slovníku, můžete jasně pochopit, co je „stabilita“. Na prvních řádcích mi Yandex okamžitě dal označení tohoto slova: stabilní - to znamená konstantní, stabilní, neměnící se.

Nejčastěji se však tento termín používá v elektronice a elektrotechnice. V elektronice jsou konstantní hodnoty parametru velmi důležité. Může to být proud, napětí, frekvence signálu atd. Odchylka signálu od kteréhokoli daného parametru může vést k nesprávné funkci elektronického zařízení a dokonce k jeho poruše. Proto je v elektronice velmi důležité, aby vše fungovalo stabilně a neselhalo.

V elektronice a elektrotechnice stabilizovat napětí. Provoz elektronických zařízení závisí na hodnotě napětí. Pokud se změní v menší míře, nebo ještě hůř, ke zvýšení, pak zařízení v prvním případě nemusí fungovat správně a ve druhém případě může dokonce vzplanout.

Aby se zabránilo napěťovým špičkám a poklesům, různé Přepěťové ochrany. Jak jste pochopili z fráze, jsou zvyklí stabilizovat„hrající“ napětí.

Zenerova dioda nebo Zenerova dioda

Nejjednodušším stabilizátorem napětí v elektronice je radiový prvek Zenerova dioda. Někdy se také říká Zenerova dioda. Ve schématech jsou zenerovy diody označeny nějak takto:

Svorka s „víčkem“ se nazývá stejně jako dioda - katoda a druhý závěr je anoda.

Zenerovy diody vypadají stejně jako diody. Na fotografii níže je vlevo oblíbený typ moderní zenerovy diody a vpravo jeden ze vzorků ze Sovětského svazu

Pokud se blíže podíváte na sovětskou zenerovu diodu, můžete na ní vidět toto schematické označení, které naznačuje, kde je její katoda a kde anoda.

Stabilizační napětí

Nejdůležitějším parametrem zenerovy diody je samozřejmě stabilizační napětí. Co je to za parametr?

Vezmeme sklenici a naplníme ji vodou...

Bez ohledu na to, kolik vody nalijeme do sklenice, její přebytek ze sklenice vyteče. Myslím, že pro předškoláka je to pochopitelné.

Nyní analogicky s elektronikou. Sklo je zenerova dioda. Hladina vody ve sklenici plné až po okraj je stabilizační napětí Zenerova dioda. Představte si velký džbán s vodou vedle sklenice. Jen si naplníme sklenici vodou z džbánu, ale neodvažujeme se džbánu dotknout. Existuje pouze jedna možnost - nalít vodu z džbánu proražením otvoru do samotného džbánu. Pokud by byl džbán na výšku menší než sklenice, pak bychom do sklenice nemohli nalít vodu. Abychom to vysvětlili z hlediska elektroniky, džbán má „napětí“ větší než „napětí“ sklenice.

Takže, milí čtenáři, celý princip fungování zenerovy diody je obsažen ve skle. Bez ohledu na to, jaký proud na ni nalijeme (no, samozřejmě v rámci rozumu, jinak sklenice unese a rozbije se), sklenice bude vždy plná. Je ale nutné nalít shora. To znamená, Napětí, které přivedeme na zenerovu diodu, musí být vyšší než stabilizační napětí zenerovy diody.

Značení zenerových diod

Abychom zjistili stabilizační napětí sovětské zenerovy diody, potřebujeme referenční knihu. Například na fotografii níže je sovětská zenerova dioda D814V:

Parametry pro něj hledáme v online adresářích na internetu. Jak vidíte, jeho stabilizační napětí při pokojové teplotě je přibližně 10 voltů.

Cizí zenerovy diody se označují snadněji. Když se podíváte pozorně, můžete vidět jednoduchý nápis:

5V1 - to znamená, že stabilizační napětí této zenerovy diody je 5,1V. Mnohem jednodušší, že?

Katoda zahraničních zenerových diod je označena především černým pruhem

Jak zkontrolovat zenerovu diodu

Jak zkontrolovat zenerovu diodu? Ano, stejně jako! Jak zkontrolovat diodu, můžete vidět v tomto článku. Pojďme zkontrolovat naši zenerovu diodu. Nastavíme na spojitost a připojíme červenou sondu k anodě a černou sondu ke katodě. Multimetr by měl vykazovat pokles napětí v propustném směru.

Vyměníme sondy a uvidíme jednu. To znamená, že naše zenerova dioda je v plné bojové pohotovosti.

No, je čas na experimenty. V obvodech je zenerova dioda zapojena do série s rezistorem:

Kde Uin – vstupní napětí, Uout.st. – výstupní stabilizované napětí

Pokud se pozorně podíváme na schéma, nedostaneme nic jiného než dělič napětí. Vše je zde základní a jednoduché:

Uin=Uout.stab +Urezistor

Nebo slovy: vstupní napětí se rovná součtu napětí na zenerově diodě a rezistoru.

Toto schéma se nazývá parametrický stabilizátor na jedné zenerově diodě. Výpočet tohoto stabilizátoru je nad rámec tohoto článku, ale pokud by to někoho zajímalo, vygooglujte ;-)

Pojďme tedy dát dohromady obvod. Vzali jsme rezistor s nominální hodnotou 1,5 kilohmů a zenerovu diodu se stabilizačním napětím 5,1 voltu. Vlevo připojíme napájecí zdroj a vpravo změříme výsledné napětí pomocí multimetru:

Nyní pečlivě sledujeme hodnoty multimetru a napájecího zdroje:

Takže, dokud je vše jasné, pojďme přidat další napětí... Jejda! Naše vstupní napětí je 5,5 V a naše výstupní napětí je 5,13 V! Vzhledem k tomu, že stabilizační napětí zenerovy diody je 5,1 V, jak vidíme, stabilizuje se perfektně.

Přidejme další volty. Vstupní napětí je 9 voltů a zenerova dioda je 5,17 voltů! Úžasný!

Také přidáváme... Vstupní napětí je 20 Voltů a výstupní, jako by se nic nestalo, je 5,2 Voltu! 0,1 V je velmi malá chyba, v některých případech ji lze dokonce zanedbat.

Voltampérová charakteristika zenerovy diody

Myslím, že by nebylo na škodu zvážit charakteristiku proudového napětí (VAC) zenerovy diody. Vypadá to nějak takto:

Kde

Ipr- dopředný proud, A

Up- propustné napětí, V

Tyto dva parametry se v zenerově diodě nepoužívají

Uarr- zpětné napětí, V

Ust– jmenovité stabilizační napětí, V

Ist– jmenovitý stabilizační proud, A

Nominální znamená normální parametr, při kterém je možný dlouhodobý provoz rádiového prvku.

Imax– maximální proud zenerovy diody, A

Immin– minimální proud zenerovy diody, A

Ist, Imax, Imin – Toto je proud, který protéká zenerovou diodou, když funguje.

Vzhledem k tomu, že zenerova dioda na rozdíl od diody pracuje v obrácené polaritě (zenerova dioda je připojena s katodou do plusu a dioda s katodou do mínusu), bude pracovní oblast přesně ta, která je označena červeným obdélníkem. .

Jak vidíme, při určitém napětí Urev začne náš graf klesat. V této době dochází k takové zajímavé věci, jako je porucha v zenerově diodě. Zkrátka už na sobě nedokáže zvýšit napětí a v této době začíná narůstat proud v zenerově diodě. Nejdůležitější je nepřehánět proud, více než Imax, jinak dojde k poškození zenerovy diody. Za nejlepší provozní režim zenerovy diody je považován režim, ve kterém je proud zenerovou diodou někde uprostřed mezi jejími maximálními a minimálními hodnotami. To se objeví na grafu provozní bod provozní režim zenerovy diody (označený červeným kroužkem).

Závěr

Dříve, v dobách nedostatkových dílů a na počátku rozkvětu elektroniky, se kupodivu často používala zenerova dioda ke stabilizaci výstupního napětí. Ve starých sovětských knihách o elektronice můžete vidět tuto část obvodu různých napájecích zdrojů:

Vlevo jsem v červeném rámečku označil Vám známý úsek napájecího obvodu. Zde získáme stejnosměrné napětí ze střídavého napětí. Vpravo v zeleném rámečku je schéma stabilizace ;-).

V současné době třísvorkové (integrované) stabilizátory napětí nahrazují stabilizátory založené na zenerových diodách, protože mnohonásobně lépe stabilizují napětí a mají dobrý ztrátový výkon.

Na Ali si můžete okamžitě vzít celou sadu zenerových diod, v rozsahu od 3,3 V do 30 V. Vybrat podle chuti a barvy.

Zenerova dioda je polovodičová dioda s jedinečnými vlastnostmi. Pokud je obyčejný polovodič po opětovném zapnutí izolantem, plní tuto funkci až do určitého zvýšení přiloženého napětí, po kterém dojde k lavinovitému vratnému průrazu. S dalším zvýšením zpětného proudu protékajícího zenerovou diodou zůstává napětí nadále konstantní v důsledku proporcionálního poklesu odporu. Tímto způsobem je možné dosáhnout stabilizačního režimu.

V zavřeném stavu zpočátku prochází zenerovou diodou malý svodový proud. Prvek se chová jako rezistor, jehož hodnota je vysoká. Během poruchy se odpor zenerovy diody stane nevýznamným. Pokud budete nadále zvyšovat napětí na vstupu, prvek se začne zahřívat a když proud překročí přípustnou hodnotu, dojde k nevratnému tepelnému průrazu. Pokud se záležitost nedovede do tohoto bodu, když se napětí změní z nuly na horní mez pracovní oblasti, vlastnosti zenerovy diody zůstanou zachovány.

Při přímém zapnutí zenerovy diody se charakteristiky neliší od diody. Když je plus připojeno k oblasti p a mínus k oblasti n, odpor přechodu je nízký a proud jím volně protéká. Zvyšuje se s rostoucím vstupním napětím.

Zenerova dioda je speciální dioda, většinou zapojená v opačném směru. Prvek je zpočátku v uzavřeném stavu. Když dojde k elektrickému průrazu, zenerova dioda napětí udržuje toto napětí konstantní v širokém rozsahu proudu.

Mínus je aplikován na anodu a plus je aplikován na katodu. Za stabilizací (pod bodem 2) dochází k přehřívání a zvyšuje se pravděpodobnost selhání prvku.

Charakteristika

Parametry zenerových diod jsou následující:

• U st - stabilizační napětí při jmenovitém proudu I st;
• Ist min - minimální proud začátku elektrického průrazu;
• Ist max - maximální přípustný proud;
• TKN - teplotní koeficient.

Na rozdíl od konvenční diody je zenerova dioda polovodičové zařízení, ve kterém jsou oblasti elektrického a tepelného průrazu umístěny poměrně daleko od sebe na charakteristice proud-napětí.

S maximálním přípustným proudem je v tabulkách často uváděn parametr - ztrátový výkon:

P max = I st max ∙ U st.

Závislost činnosti zenerovy diody na teplotě může být kladná nebo záporná. Zapojením prvků do série s koeficienty různých znamének vznikají přesné zenerovy diody, které jsou nezávislé na vytápění nebo chlazení.

Schémata připojení

Typický obvod jednoduchého stabilizátoru sestává z předřadného odporu R b a zenerovy diody, která odvádí zátěž.

V některých případech je stabilizace narušena.

1. Přivedení vysokého napětí do stabilizátoru ze zdroje s filtračním kondenzátorem na výstupu. Proudové rázy při nabíjení mohou způsobit poruchu zenerovy diody nebo zničení rezistoru Rb.
2. Odlehčení zátěže. Při přivedení maximálního napětí na vstup může proud zenerovy diody překročit přípustnou hodnotu, což povede k jeho zahřátí a zničení. Zde je důležité dodržovat pasově bezpečný pracovní prostor.
3. Odpor R b se volí malý, aby při minimálním možném napájecím napětí a maximálním přípustném proudu na zátěži byla zenerova dioda v regulační zóně.

K ochraně stabilizátoru, tyristorových ochranných obvodů popř

Rezistor Rb se vypočítá podle vzorce:

R b = (U jáma - U nom)(I st + I n).

Proud Zenerovy diody I st se volí mezi přípustnými maximálními a minimálními hodnotami v závislosti na vstupním napětí U napájení a zatěžovacím proudu I n.

Výběr zenerových diod

Prvky mají velký rozptyl stabilizačního napětí. Pro získání přesné hodnoty U n jsou zenerovy diody vybrány ze stejné šarže. Existují typy s užším rozsahem parametrů. Pro vysoký ztrátový výkon jsou prvky instalovány na radiátorech.

Pro výpočet parametrů zenerovy diody jsou vyžadovány počáteční údaje, například:

• U napájení = 12-15 V - vstupní napětí;
• U st = 9 V - stabilizované napětí;

Parametry jsou typické pro zařízení s nízkou spotřebou energie.

Pro minimální vstupní napětí 12 V je zatěžovací proud zvolen na maximum - 100 mA. Pomocí Ohmova zákona můžete zjistit celkové zatížení obvodu:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Úbytek napětí na zenerově diodě je 9 V. Pro proud 0,1 A bude ekvivalentní zatížení:

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

Nyní můžete určit odpor předřadníku:

Rb = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Vybírá se ze standardní řady, kde se hodnota shoduje s vypočítanou.

Maximální proud zenerovou diodou je určen s přihlédnutím k odpojení zátěže, aby nedošlo k jejímu selhání, pokud je některý vodič odpájen. Pokles napětí na rezistoru bude:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Poté je určen proud přes rezistor:

IR = 6/30 = 0,2 A.

Protože je zenerova dioda zapojena do série, I c = I R = 0,2 A.

Ztrátový výkon bude P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Na základě získaných parametrů je vybrána vhodná zenerova dioda D815V.

Symetrická Zenerova dioda

Symetrický diodový tyristor je spínací zařízení, které vede střídavý proud. Zvláštností jeho činnosti je pokles napětí na několik voltů při zapnutí v rozsahu 30-50 V. Lze jej nahradit dvěma proti sobě zapojenými konvenčními zenerovými diodami. Zařízení se používají jako spínací prvky.

Analogová Zenerova dioda

Pokud není možné vybrat vhodný prvek, použije se analog zenerovy diody na tranzistorech. Jejich výhodou je schopnost regulovat napětí. K tomuto účelu lze použít vícestupňové stejnosměrné zesilovače.

Na vstupu je instalován dělič napětí s R1. Pokud se vstupní napětí zvyšuje, na bázi tranzistoru VT1 se také zvyšuje. Současně se zvyšuje proud přes tranzistor VT2, který kompenzuje zvýšení napětí, čímž jej udržuje stabilní na výstupu.

Značení Zenerovy diody

Vyrábí se skleněné zenerovy diody a zenerovy diody v plastových pouzdrech. V prvním případě jsou na ně aplikovány 2 čísla, mezi kterými je umístěno písmeno V. Nápis 9V1 znamená, že U st = 9,1 V.

Nápisy na plastovém pouzdře jsou dešifrovány pomocí datasheetu, kde se dozvíte i další parametry.

Tmavý kroužek na těle označuje katodu, ke které je připojen plus.

Závěr

Zenerova dioda je dioda se speciálními vlastnostmi. Výhodou zenerových diod je vysoká úroveň stabilizace napětí v širokém rozsahu změn provozního proudu a také jednoduchá schémata zapojení. Pro stabilizaci nízkého napětí se zařízení zapnou v propustném směru a začnou fungovat jako běžné diody.

Přestože při přípravě sbírkových schémat byla speciálně vybrána ta, která využívají nejběžnější, široce dostupné a levné prvky, nebylo by od věci uvést pořadí použití dalších prvků, které stejně nebo s velkým úspěchem nahrazují chybějící.

Při výměně jednoho prvku za jiný se doporučuje nejprve použít referenční literaturu. Ve stručné příloze, i kdyby si někdo přál, není možné vyjmenovat všechny možné možnosti výměny prvků, protože samotných názvů polovodičových diod je více než tucet. Je však možné poskytnout obecný přístup k možnému použití některých prvků zařízení namísto jiných.

Začněme polovodičovými diodami. Běžně se všechny polovodičové diody použité v kolekci dělí na nízkopříkonové vysokofrekvenční germaniové diody (diody typu D9B - D9Zh), nízkovýkonové křemíkové pulsní (vysokofrekvenční) - KD503A a křemíkové (nízkofrekvenční) - KD102A ( B). Písmeno na koncovce (konci) označení prvku (A, B, C atd.) znamená variantu základního modelu, odlišující se nějakým způsobem od zbytku.

V zahraničních publikacích jsou univerzální diody často označovány jediným způsobem: jde o univerzální nízkofrekvenční nebo vysokofrekvenční germaniové nebo křemíkové diody. Pokud návrh nestanoví zvláštní požadavky na diody, minimální požadavky na ně jsou:

Vysokofrekvenční germaniové nebo křemíkové diody - s max. zpětným napětím minimálně 30 V (ve vztahu ke sběrným obvodům - i 15 V), propustným proudem minimálně 10 mA. Pracovní frekvence - ne nižší než několik MHz.

Vysokofrekvenční germaniové diody: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 a další.

Spínací křemíkové diody: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 a další.

Nízkofrekvenční (výkonové) diody - s maximálním zpětným napětím minimálně 300 V, propustným proudem minimálně 100 mA. Provozní frekvence - ne nižší než několik kHz.

Křemíkové nízkofrekvenční diody: KD102 - KD105\D226 a další s provozním napětím ne nižším, než je napětí použité v konkrétním obvodu.

Samozřejmě, že polovodičová zařízení, která mají vyšší výkon a jsou často dražší (určené pro vyšší provozní proud, vyšší maximální frekvenci, vyšší zpětné napětí atd.), mohou úspěšně nahradit diodu doporučenou v kolekci, zastaralou modelovou diodu.

Při výměně zenerových diod byste měli především věnovat pozornost stabilizačnímu napětí. Všechny sběrné obvody používají převážně nízkopříkonové zenerovy diody. V současné době je k dispozici široká škála různých zenerových diod, které jsou často bez výhrad zaměnitelné. Jak již bylo zmíněno v jedné z částí knihy, viz kapitola 1, zenerova dioda pro libovolné zvýšené nebo nestandardní napětí může být složena z jiných zenerových diod zapojených do série, nebo jejich kombinace s řetězcem dopředně předpínaného germania a (nebo) křemíkové diody.

V 1. kapitole jsou diskutovány i otázky kompletní výměny polovodičových součástek.

Při výměně tranzistorů byste se měli řídit následujícím. U těchto zařízení existuje i dělení na křemíkové, germaniové, nízkofrekvenční, vysokofrekvenční, vysokovýkonové, nízkovýkonové tranzistory atd.

V této kolekci jsou nejčastěji prezentovány nejběžnější tranzistory vyráběné průmyslem již přes 30 let, jedná se o KT315 - křemíkové nízkovýkonové vysokofrekvenční p-p-p struktury. Jejich strukturální antonyma jsou KT361. Mezi vysoce výkonnými křemíkovými tranzistory je to struktura KT805 p-p-p; germanium nízkovýkonové vysokofrekvenční - GT311 (1T311) p-p-p a jejich antonyma p-p-p struktura - GT313 (1T313). Hlavní charakteristiky těchto tranzistorů jsou uvedeny výše.

Pro všechny tyto tranzistory samozřejmě existuje velký výběr ekvivalentních a příbuzných redundantních polovodičových součástek, někdy se lišících od prototypu pouze názvem.

Hlavní kritéria náhrady jsou následující: maximální provozní napětí na kolektoru tranzistoru, maximální kolektorový proud, maximální ztrátový výkon na kolektoru, maximální pracovní frekvence, koeficient přenosu proudu. Méně často je u obvodů prezentovaných ve sbírce významná velikost zbytkového napětí kolektor-emitor a šumové charakteristiky tranzistoru.

Při výměně jednoho tranzistoru za jiný by se neměl žádný z těchto parametrů podceňovat ani zhoršovat. Současně, ve srovnání se spíše starověkými modely tranzistorů, mají jejich moderní odrůdy automaticky a evolučně absorbované vlastnosti, které jsou zjevně vylepšené ve srovnání s jejich vzdálenými předky.

Takže např. tranzistory typu KT315 lze nahradit pokročilejšími tranzistory typu KT3102 (nízkošumové vysokofrekvenční křemíkové tranzistory), KT645 (výkonnější malorozměrové vysokofrekvenční tranzistory) atd., které mají evidentně lepší vlastnosti.

Tranzistory KT361 lze nahradit tranzistory typu KT3107 (nízkošumové vysokofrekvenční křemíkové tranzistory) nebo jinými podobnými.

Výkonné tranzistory typu KT805 (2T805), používané ve sběrných obvodech především v koncových stupních ULF a stabilizátorech napětí, lze nahradit bez poškození chodu obvodů analogy, tranzistory řady KTVxx (2T8xx) struktury p-p-p, kde xx je sériové číslo vývoje . Výjimkou z této řady jsou tranzistory KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856 atd.

Je třeba poznamenat, že pokud se během provozu tranzistor znatelně zahřeje, znamená to, že jeho provozní režim je nesprávně zvolen, jsou použity odpory jiných jmenovitých hodnot nebo došlo k chybě instalace. Pokud je provoz tranzistoru při zvýšeném kolektorovém proudu zajištěn provozními podmínkami konkrétního obvodu a tranzistor se znatelně zahřívá, měli byste přemýšlet o výměně tohoto prvku za výkonnější nebo o opatřeních k jeho chlazení. Obvykle jednoduchý radiátor nebo použití ventilátoru umožňuje zvýšit přípustný výkon rozptýlený polovodičovým prvkem (tranzistorem nebo diodou) 10...15krát.

Někdy může být jedno výkonné polovodičové zařízení (dioda nebo tranzistor) nahrazeno nízkoenergetickými zařízeními zapojenými paralelně. Při zahrnutí tohoto je však třeba vzít v úvahu následující. Protože se při výrobě polovodičových součástek i ze stejné výrobní šarže výrazně liší jejich vlastnosti, při jednoduchém paralelním zapojení může být zátěž na ně rozložena extrémně nerovnoměrně, což způsobí sekvenční vyhoření těchto součástek. Pro rovnoměrné rozložení proudů v paralelně zapojených diodách a tranzistorech je obtížné zařadit do série s diodou nebo do emitorového obvodu tranzistoru odpor s odporem několika až desítek Ohmů.

Pokud je nutné použít polovodičovou diodu určenou pro vysoké napětí, lze výměnu provést zapojením několika diod stejného typu, určených pro nízké napětí, do série. Stejně jako dříve, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení zpětného napětí, které je pro provoz sestavy diod nejnebezpečnější, měl by být paralelně ke každé z diod sestavy připojen rezistor s odporem několika stovek kOhmů až několika megaohmů. . Samozřejmě jsou známá i podobná schémata zapojení pro tranzistory, ale používají se jen zřídka. V každém případě pro obvody prezentované v kolekci nebudou takové výměny vyžadovány, protože všechny obvody jsou určeny především pro nízkonapěťové napájení.

Při výměně tranzistorů s efektem pole je situace mnohem složitější. Přestože se samotné tranzistory s efektem pole objevily na stránkách časopisů a knih již poměrně dávno, jejich rozsah není tak reprezentativní a rozšíření parametrů je výraznější. Výměna tranzistorů s efektem pole může být obzvláště obtížná. Pokud jde o obvody kolekce, jak již bylo řečeno dříve, používá pouze nejdostupnější prvky, včetně tranzistorů s efektem pole.

Ve schématech prezentovaných na stránkách kolekce se opakovaně setkáváme s využitím telefonních kapslí k poněkud neobvyklému účelu – současně jako nízkofrekvenční oscilační obvody a zvukové zářiče. V zásadě se jako telefonní kapsle používají standardní a široce používané produkty. Jedná se o telefonní kapsli typu TK-67 používanou v domácích telefonních přístrojích a sluchátko typu TM-2 (TM-4), obvykle používané v zařízeních pro sluchově postižené. Tyto telefonní kapsle lze samozřejmě nahradit jinými tuzemskými nebo zahraničními, které mají podobné vlastnosti, nicméně v některých případech může být nutné zvolit kapacitu kondenzátoru (např. pokud má tato telefonní kapsle nízkofrekvenční rezonanční oscilační obvod).

ČTENÁŘI DOPORUČUJÍ-

ANALOGOVÝ ~ VÝKONNÝ

Ke stabilizaci napájecího napětí zátěže často používají nejjednodušší parametrický stabilizátor (obr. 1), u kterého je napájení z usměrňovače přiváděno přes předřadný odpor a paralelně se zátěží je zapojena zenerova dioda.

Takový stabilizátor je funkční při zatěžovacích proudech nepřesahujících maximální stabilizační proud pro daný stabilizátor. A pokud je zatěžovací proud výrazně vyšší, použijí výkonnější zenerovu diodu, např. řada D815, která umožňuje stabilizační limit 1... 1,4 A (D815A).

Pokud taková zenerova dioda není k dispozici, postačí nízkopříkonová dioda, ale musí být použita ve spojení s výkonným tranzistorem, jak je znázorněno na obr. 2. Výsledkem je analog výkonné zenerovy diody, poskytující poměrně stabilní napětí na zátěži i při proudu 2 A, ačkoli maximální stabilizační proud stabilizátoru KS147A uvedený v diagramu je 58 mA.

Analog funguje takto. Dokud je napájecí napětí přicházející z usměrňovače menší než průrazné napětí zenerovy diody, je tranzistor uzavřen, proud analogem je nevýznamný (přímá vodorovná větev voltampérové ​​charakteristiky analogu znázorněná na obr. 3), při zvýšení napájecího napětí zenerova dioda prorazí, začne jí protékat proud a tranzistor se mírně otevře (isog-.

Zenerova dioda

maticová část charakteristiky). Další zvýšení napájecího napětí vede k prudkému nárůstu proudu zenerovou diodou a tranzistorem, a tedy ke stabilizaci výstupního napětí na určité hodnotě (svislá větev charakteristiky), jako u běžného parametrického stabilizátoru.

Stabilizačního účinku je dosaženo díky skutečnosti, že v průrazném režimu má zenerova dioda nízký diferenciální odpor a hluboká negativní zpětná vazba se provádí od kolektoru tranzistoru k jeho bázi. S klesajícím výstupním napětím se tedy sníží proud zenerovou diodou a bází tranzistoru, což povede k výrazně většímu (několikanásobnému) poklesu

kolektorový proud, což znamená zvýšení výstupního napětí. Když se výstupní napětí zvýší, bude pozorován opačný proces -

Hodnota stabilizovaného výstupního napětí se určí součtem stabilizačního napětí zenerovy diody s napětím emitorového přechodu otevřeného tranzistoru (^0,7 V pro křemíkový tranzistor a 0,3 V pro germaniový tranzistor). Maximální stabilizační proud analogu bude téměř krát vyšší než stejný

parametr použité zenerovy diody. V souladu s tím bude ztrátový výkon na tranzistoru stejný početkrát větší než výkon na zenerově diodě.

Z výše uvedených vztahů lze snadno usoudit, že koeficient statického přenosu výkonného tranzistoru nesmí být menší než podíl maximálního proudového odběru zátěže dělený maximálním stabilizačním proudem zenerovy diody. Maximální přípustný kolektorový proud tranzistoru a napětí mezi kolektorem a emitorem musí překročit stanovený analogový stabilizační proud a výstupní napětí.

Při použití tranzistoru struktury pnp by měl být zapojen v souladu s tranzistorem znázorněným na obr. 4 schéma. V tomto provedení lze tranzistor namontovat přímo na kostru napájené konstrukce a zbývající části analogu lze namontovat na svorky tranzistoru.

Pro snížení zvlnění výstupního napětí a snížení rozdílového odporu analogu lze paralelně ke svorkám zenerovy diody připojit oxidový kondenzátor s kapacitou 100...500 μF.

Na závěr něco málo o teplotním napěťovém koeficientu (TCV) analogu. Při použití přesných zenerových diod řady D818, KS191 bude analog TKN výrazně horší než zenerova dioda TKN. Pokud se použije zenerova dioda se stabilizačním napětím vyšším než 16 V, bude TKN analogu přibližně rovna TKN zenerovy diody a se zenerovými diodami D808 - D814 se TKN analogu zlepší.

I. KURSKY

OD REDAKCE. Článek I. Kurského nenastoluje otázku výběru předřadného odporu, přičemž je třeba mít na paměti, že již máte parametrický obvod stabilizátoru a stačí vybrat výkonnou zenerovu diodu. Pokud takový obvod neexistuje, použijte doporučení pro výpočet předřadného odporu uvedená v článku V. Krylova „Jednoduchý stabilizátor napětí“ v Rádiu, 1977, č. 9, str. 53, 54