Zener diode (Zener diode, Z-diode) dizajnirane su za stabilizaciju napona i načina rada različitih komponenti elektroničke opreme. Princip rada zener diode temelji se na fenomenu Zenerovog proboja n-spoja. Ova vrsta električnog sloma događa se u spojevima poluvodiča s reverznom prednapetošću kada se napon poveća iznad određene kritične razine. Osim Zenerovog proboja, poznat je i lavinski proboj koji se koristi za stabilizaciju napona. Tipične ovisnosti struje kroz poluvodički uređaj (zener dioda) o veličini primijenjenog napona naprijed ili natrag (volt-amperske karakteristike, strujno-naponske karakteristike) prikazane su na slici. 1.1.

Prednje grane strujno-naponskih karakteristika raznih zener dioda gotovo su identične (slika 1.1), a obrnuta grana ima individualne karakteristike za svaki tip zener diode. Ovi parametri: stabilizacijski napon; minimalna i maksimalna stabilizacijska struja; kut nagiba strujno-naponske karakteristike, koji karakterizira vrijednost dinamičkog otpora zener diode (njegova "kvaliteta");

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

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 razini UCT koriste se simetrične zener diode (slika 1.3), na primjer, tip KS 175. Takve zener diode mogu se koristiti za stabilizaciju istosmjernog napona, uključivanje bez promatranja polariteta . Možete dobiti "simetričnu" zener diodu od dvije "asimetrične" tako da ih spojite leđa uz leđa prema krugu prikazanom na sl. 1.4.

Industrijski proizvedene poluvodičke zener diode omogućuju vam stabilizaciju napona u širokom rasponu: od 3,3 do 180 V. Dakle, postoje zener diode koje vam omogućuju 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 serijski spojiti dvije zener diode KS133. Za tri takve zener diode, stabilizacijski napon 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 silicijske diode ( KD503) - u smjeru prema naprijed (tj. 7,5+0,5 V).

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

Imajte na umu da se umjesto stabilizatora mogu uspješno koristiti konvencionalni germanij (Ge), silicij (Si), selen (Se), galijev arsenid (GaAs) i druge poluvodičke diode (slika 1.5). Stabilizacijski napon, ovisno o struji koja teče kroz diodu, bit će: za germanijske diode - 0,15 ... 0,3 b; za silicij - 0,5...0,7 V.

Posebno je zanimljiva uporaba svjetlećih dioda za stabilizaciju napona (slika 1.6) [R 11/83-40].

LED diode mogu obavljati dvije funkcije istovremeno: svojim sjajem pokazuju prisutnost napona i stabiliziraju njegovu vrijednost na razini od 1,5...2,2 V. Stabilizacijski napon UCT LED dioda može se odrediti približnom formulom: L/Cr=1236 /L. (B), gdje je X valna duljina LED zračenja u nm [Rl 4/98-32].

Za stabilizaciju napona može se koristiti obrnuta grana strujno-naponske karakteristike poluvodičkih uređaja (dioda i tranzistori), koji nisu posebno namijenjeni za te svrhe (sl. 1.7, 1.8, a također i sl. 20.7). Ovaj napon (lavinski probojni napon) obično prelazi 7 V i nije ga vrlo dobro ponoviti čak ni za poluvodičke uređaje istog tipa. Kako bi se izbjeglo toplinsko oštećenje poluvodičkih uređaja tijekom takvog neobičnog načina rada, struja kroz njih ne bi trebala prelaziti frakcije miliampera. Tako za diode D219, D220 probojni napon (stabilizacijski napon) 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 krugovi prikazani na sl. 1.9 - 1.12. Krug (slika 1.9) [Goroshkov B.I.] koristi "diodu" paralelnu vezu dva silicijska tranzistora. Stabilizacijski napon ovog kruga je 0,65 ... 0,7 V za silicijske tranzistore i oko 0,3 V za germanijeve tranzistore. Unutarnji otpor takvog analoga stabistora ne prelazi 5 ... 10 Ohma s koeficijentom stabilizacije do 1000 ... 5000. Međutim, kada se promijeni temperatura okoline, nestabilnost izlaznog napona kruga je oko 2 mV po stupnju.

U dijagramu na Sl. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] koristio je sekvencijalno povezivanje germanijskih i silicijevih 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 vezu tranzistora p-p-p i p-p-p struktura i razlikuju se samo po tome što je za povećanje izlaznog napona u jednom od krugova silicijska dioda spojena 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 također se mogu stabilizirati pomoću tranzistora s efektom polja (sl. 1.13, 1.14). Koeficijent stabilizacije takvih krugova je vrlo visok: za krug s jednim tranzistorom (sl. 1.13) doseže 300 pri naponu napajanja od 5 ... 15 V, za krug s dva tranzistora (sl. 1.14) pod istim uvjetima prelazi 1000 [P 10/95-55]. Unutarnji otpor ovih analoga zener diode je 30 Ohma, odnosno 5 Ohma.

Stabilizator napona može se dobiti pomoću dinistorskog analoga kao zener diode (slika 1.15, vidi također Poglavlje 2) [Goroshkov B.I.].

Za stabilizaciju napona pri velikim strujama u opterećenju koriste se složeniji krugovi, prikazani 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) i čija se vrijednost izlaznog napona malo razlikuje od donje granice napona napajanja, prikazan je na slici. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Vrste zener dioda i njihovi analozi koji su ranije razmatrani ne dopuštaju glatku regulaciju stabilizacijskog napona. Za rješavanje ovog problema koriste se krugovi podesivih paralelnih stabilizatora, slični zener diodama (sl. 1.20, 1.21).

Analog zener diode (slika 1.20) omogućuje glatku promjenu izlaznog napona 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) omogućuje vam postavljanje bilo kojeg izlaznog napona u rasponu od 1,3 do 5 V. Stabilizacijski napon određen je omjerom otpornika R1 i R2. Izlazni otpor takvog paralelnog stabilizatora pri naponu od 3,8 V je blizu 1 Ohma. Izlazna struja određena je parametrima izlaznog tranzistora i za KT315 može doseći 50... 100 mA.

Izvorni sklopovi za dobivanje 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 stabilizator niskog napona (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 u stabilizacijskim naponima dviju zener dioda. Povećana temperaturna stabilnost objašnjava se činjenicom da se pri promjeni temperature napon na obje zener diode mijenja istovremeno iu bliskim omjerima.

Literatura: Shustov M.A. Praktično projektiranje sklopova (Knjiga 1), 2003

Stabilna plaća, stabilan život, stabilna država. Ovo zadnje nije o Rusiji, naravno :-). Ako pogledate rječnik objašnjenja, jasno možete razumjeti što je "stabilnost". U prvim redovima Yandex mi je odmah dao oznaku ove riječi: stabilan - to znači konstantan, stabilan, nepromjenjiv.

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 zadanog parametra može dovesti do neispravnog rada elektroničke opreme, pa čak i do njenog kvara. Stoga je u elektronici vrlo važno da sve radi stabilno i da ne kvari.

U elektronici i elektrotehnici stabilizirati napon. Rad elektroničke opreme ovisi o vrijednosti napona. Ako se promijeni u manjoj mjeri ili još gore, u povećanju, tada oprema u prvom slučaju možda neće raditi ispravno, au drugom slučaju može čak i planuti.

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

Zener dioda ili Zener dioda

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

Terminal s "kapom" naziva se isto kao 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 katoda, a gdje anoda.

Stabilizacijski napon

Najvažniji parametar zener diode je, naravno, stabilizacijski napon.Što je ovaj parametar?

Uzmimo čašu i napunimo je vodom...

Koliko god vode ulili u čašu, njen će se višak izliti iz čaše. Mislim da je to razumljivo djetetu predškolske dobi.

Sada po analogiji s elektronikom. Staklo je zener dioda. Razina vode u čaši punoj do vrha je stabilizacijski napon Zener dioda. Zamislite veliki vrč vode pored čaše. Samo ćemo napuniti svoju čašu vodom iz vrča, ali se ne usuđujemo dirati vrč. Postoji samo jedna opcija - izlijte vodu iz vrča tako da probušite rupu u samom vrču. Kad bi vrč bio manji po visini od čaše, tada ne bismo mogli natočiti vodu u čašu. Da to objasnimo 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 polijemo (pa, naravno, u razumnim granicama, inače će se čaša odnijeti i razbiti), čaša će uvijek biti puna. Ali potrebno je sipati odozgo. To znači, Napon koji primjenjujemo na zener diodu mora biti veći od stabilizacijskog napona zener diode.

Označavanje Zener diode

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

Parametre za to tražimo u online imenicima na internetu. Kao što vidite, njegov stabilizacijski napon na sobnoj temperaturi je približno 10 volti.

Strane zener diode se lakše označavaju. Ako bolje 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. Postavimo ga na kontinuitet i spojimo crvenu sondu na anodu, a crnu sondu na katodu. Multimetar bi trebao pokazati pad napona prema naprijed.

Zamijenimo sonde i vidimo jednu. To znači da je naša zener dioda u punoj borbenoj spremnosti.

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

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

Ako pažljivo pogledamo dijagram, ne dobivamo ništa više od razdjelnika 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 shema se zove parametarski stabilizator na jednoj zener diodi. Izračun ovog stabilizatora je izvan okvira ovog članka, ali ako nekoga zanima neka gugla ;-)

Dakle, sastavimo strujni krug. Uzeli smo otpornik nominalne vrijednosti 1,5 kilohma i zener diodu sa stabilizacijskim naponom od 5,1 volti. S lijeve strane spajamo napajanje, a s desne multimetrom mjerimo rezultirajući napon:

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 je 5,13 volti! Budući da je stabilizacijski napon zener diode 5,1 volta, kao što vidimo, savršeno se stabilizira.

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

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

Volt-amperska karakteristika zener diode

Mislim da ne bi škodilo uzeti u obzir strujno-naponsku karakteristiku (VAC) zener diode. Izgleda otprilike ovako:

Gdje

Ipr– istosmjerna struja, A

Upr– prednji napon, V

Ova dva parametra se ne koriste u zener diodi

Uarr– povratni napon, V

Ust– nazivni stabilizacijski napon, V

ist– nazivna stabilizacijska struja, A

Nominalno znači normalni parametar pri kojem je moguć dugotrajni rad radio elementa.

Imax– maksimalna struja zener diode, A

Odmah– minimalna struja zener diode, A

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

Budući da zener dioda radi u obrnutom polaritetu, za razliku od diode (zener dioda je spojena s katodom na plus, a dioda s katodom na minus), tada će radno područje biti upravo ono označeno crvenim pravokutnikom .

Kao što vidimo, na nekom naponu Urev naš grafikon počinje padati. U ovom trenutku u zener diodi dolazi do tako zanimljive stvari kao što je kvar. Ukratko, više ne može povećati napon na sebi, au ovom trenutku struja u zener diodi počinje rasti. Najvažnije je ne pretjerati sa strujom, većom od Imax, inače će se oštetiti zener dioda. Najboljim načinom rada zener diode smatra se onaj način rada u kojem je struja kroz zener diodu negdje u sredini između maksimalne i minimalne vrijednosti. To je ono što će se pojaviti na grafikonu radna točka način rada zener diode (označeno crvenim krugom).

Zaključak

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

S lijeve strane, u crvenom okviru, označio sam dio kruga napajanja koji vam je poznat. Ovdje dobivamo istosmjerni napon iz izmjeničnog napona. Desno u zelenom okviru nalazi se dijagram stabilizacije ;-).

Trenutačno stabilizatori napona s tri priključka (integrirani) zamjenjuju stabilizatore temeljene na zener diodama, jer stabiliziraju napon mnogo puta bolje i imaju dobru disipaciju snage.

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

Zener dioda je poluvodička dioda s jedinstvenim svojstvima. Ako je obični poluvodič pri ponovnom uključivanju izolator, tada tu funkciju obavlja do određenog porasta primijenjenog napona, nakon čega dolazi do reverzibilnog sloma poput lavine. S daljnjim povećanjem reverzne struje koja teče kroz zener diodu, napon ostaje konstantan zbog proporcionalnog smanjenja otpora. Na taj način moguće je postići režim stabilizacije.

U zatvorenom stanju, mala struja curenja u početku prolazi kroz zener diodu. Element se ponaša kao otpornik, čija je vrijednost visoka. Tijekom 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 toplinskog sloma. Ako se stvar ne dovede do ove točke, kada se napon promijeni od nule do gornje granice radnog područja, svojstva zener diode su sačuvana.

Kada je zener dioda izravno uključena, karakteristike se ne razlikuju od diode. Kada je plus povezan s p-područjem, a minus s n-područjem, otpor spoja je nizak i struja slobodno teče kroz njega. Povećava se s povećanjem ulaznog napona.

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

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

Karakteristike

Parametri zener dioda su sljedeći:

• U st - stabilizacijski napon pri nazivnoj struji I st;
• Is min - minimalna struja početka električnog sloma;
• Ist max - najveća dopuštena struja;
• TKN - temperaturni koeficijent.

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

S maksimalnom dopuštenom strujom povezan je parametar koji se često navodi u tablicama - disipacija snage:

P max = I st max ∙ U st.

Ovisnost rada zener diode o temperaturi može biti pozitivna ili negativna. Serijskim spajanjem elemenata s koeficijentima različitih predznaka stvaraju se precizne zener diode neovisne o grijanju ili hlađenju.

Sheme povezivanja

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

U nekim slučajevima stabilizacija je poremećena.

1. Opskrba stabilizatora visokim naponom iz izvora napajanja s filterskim kondenzatorom na izlazu. Strujni udari tijekom punjenja mogu uzrokovati kvar zener diode ili uništenje otpornika Rb.
2. Rasterećenje. 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 sigurnog radnog područja putovnice.
3. Otpor R b odabran je mali tako da je pri najmanjoj mogućoj vrijednosti napona napajanja i najvećoj dopuštenoj struji na opterećenju, zener dioda u radnoj zoni upravljanja.

Za zaštitu stabilizatora, zaštitnih krugova tiristora ili

Otpornik R b izračunava se formulom:

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

Struja zener diode I st bira se između dopuštenih maksimalnih i minimalnih vrijednosti, ovisno o ulaznom naponu U napajanja i struji opterećenja I n.

Izbor zener dioda

Elementi imaju veliki raspon stabilizacijskog napona. Da bi se dobila točna vrijednost U n, zener diode se odabiru iz iste serije. Postoje tipovi s 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 - stabilizirani napon;

Parametri su tipični za uređaje s niskom potrošnjom energije.

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

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohma.

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 Ohma.

Sada možete odrediti otpor balasta:

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

Odabire se iz standardne serije, gdje se vrijednost podudara s izračunatom.

Maksimalna struja kroz zener diodu određena je uzimajući u obzir odspajanje opterećenja, tako da ne pokvari ako je neka žica odlemljena. Pad napona na otporniku bit će:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Tada se određuje struja kroz otpornik:

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

Budući da je zener dioda spojena u seriju, I c = I R = 0,2 A.

Snaga rasipanja bit će P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Na temelju dobivenih parametara odabire se odgovarajuća zener dioda D815V.

Simetrična Zener dioda

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

Zener dioda analogna

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 istosmjerna pojačala s više stupnjeva.

Na ulazu je instaliran razdjelnik napona s R1. Ako se ulazni napon povećava, na bazi tranzistora VT1 također se povećava. Istodobno se povećava struja kroz tranzistor VT2, što kompenzira povećanje napona, čime se održava stabilnim na izlazu.

Označavanje Zener diode

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

Natpisi na plastičnom kućištu dešifriraju se pomoću podatkovne tablice, gdje možete saznati i druge parametre.

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

Zaključak

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

Iako su tijekom izrade zbirke posebno odabrane sheme koje koriste najčešće, široko dostupne i jeftine elemente, ne bi bilo na odmet navesti redoslijed korištenja ostalih elemenata koji podjednako ili s velikim uspjehom nadomještaju nedostajuće.

Prilikom zamjene jednog elementa drugim, preporuča se prvo koristiti referentnu literaturu. U kratkom dodatku, čak i ako se želi, nemoguće je navesti sve moguće mogućnosti 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 germanijeve diode male snage visoke frekvencije (diode tipa D9B - D9Zh), silicijske pulsne male snage (visoke frekvencije) - KD503A i silicijske (niskofrekventne) - KD102A ( B). Slovo na sufiksu (kraju) oznake elementa (A, B, C, itd.) označava varijantu osnovnog modela, koja se na neki način razlikuje od ostalih.

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

Visokofrekventne germanijske ili silicijske diode - s maksimalnim obrnutim naponom od najmanje 30 V (u odnosu na sabirne krugove - čak 15 V), prednjom strujom od najmanje 10 mA. Radna frekvencija - ne niža od nekoliko MHz.

Visokofrekventne germanijske diode: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 i drugi.

Preklopne silicijske diode: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 i drugi.

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

Silicijske niskofrekventne diode: KD102 - KD105\D226 i druge s radnim naponom koji nije niži od napona koji se koristi u određenom krugu.

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

Prilikom zamjene zener dioda prije svega treba obratiti pozornost na stabilizacijski napon. Svi sklopovi za prikupljanje koriste pretežno zener diode male snage. Trenutno je dostupan širok raspon različitih zener dioda, koje su često međusobno 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 spojenih u seriju ili njihove kombinacije s lancem germanija usmjerenog naprijed i (ili) silicijske diode.

Pitanja potpune zamjene poluvodičkih elemenata također su obrađena u 1. poglavlju.

Prilikom zamjene tranzistora vodite se sljedećim. Za ove uređaje također postoji podjela na silicijske, germanijske, niskofrekventne, visokofrekventne, tranzistore velike snage, tranzistore male snage itd.

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

Za sve te tranzistore, naravno, postoji veliki izbor ekvivalentnih i srodnih redundantnih poluvodičkih uređaja, koji se ponekad razlikuju od prototipa samo u nazivu.

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

Prilikom zamjene jednog tranzistora drugim, niti jedan od ovih parametara ne treba podcjenjivati ​​niti pogoršavati. Istodobno, u usporedbi s prilično starim modelima tranzistora, njihove moderne varijante automatski i evolucijski apsorbiraju svojstva koja su očito poboljšana u usporedbi s njihovim dalekim precima.

Tako se, na primjer, tranzistori tipa KT315 mogu zamijeniti naprednijim tranzistorima tipa KT3102 (niskošumni visokofrekventni silicijski tranzistori), KT645 (snažniji mali visokofrekventni tranzistori) itd., koji imaju očito bolje karakteristike.

Tranzistori KT361 mogu se zamijeniti tranzistorima tipa KT3107 (niskošumni visokofrekventni silicijski tranzistori) ili drugima sličnim.

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

Treba napomenuti da ako se tijekom rada tranzistor primjetno zagrijava, to znači da je njegov način rada pogrešno odabran, da se koriste otpornici drugih vrijednosti ili da postoji pogreška u instalaciji. Ako je rad tranzistora s povećanom strujom 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. Tipično, jednostavan radijator ili uporaba ventilatora omogućuje vam 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 spojenim uređajima male snage. Međutim, kada se to uključuje, mora se uzeti u obzir sljedeće. Budući da se tijekom proizvodnje poluvodičkih uređaja, čak i iz iste proizvodne serije, njihova svojstva značajno razlikuju, uz jednostavnu paralelnu vezu, opterećenje na njima može se rasporediti krajnje neravnomjerno, što će uzrokovati uzastopno izgaranje ovih uređaja. Za ravnomjernu raspodjelu struja u paralelno spojenim diodama i tranzistorima, teško je uključiti otpornik s otporom od nekoliko do desetaka Ohma u seriju s diodom ili u emiterskom krugu tranzistora.

Ako je potrebno koristiti poluvodičku diodu dizajniranu za visoki napon, zamjena se može izvršiti spajanjem 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 s otporom od nekoliko stotina kOhma do nekoliko megohma treba spojiti paralelno na svaku od dioda sklopa. . Naravno, poznate su i slične sheme povezivanja tranzistora, ali se rijetko koriste. U svakom slučaju, za krugove predstavljene u zbirci takve zamjene neće biti potrebne, budući da su svi krugovi dizajnirani prvenstveno za niskonaponsko napajanje.

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

U dijagramima prikazanim na stranicama zbornika opetovano se susrećemo s uporabom telefonskih kapsula u pomalo neobičnu svrhu - istovremeno kao niskofrekventni titrajni krugovi i emiteri zvuka. Uglavnom se kao takve telefonske kapsule koriste standardni i široko korišteni proizvodi. Riječ je o telefonskoj kapsuli tipa TK-67 koja se koristi u telefonskim aparatima domaće proizvodnje i slušalici tipa TM-2 (TM-4) koja se obično koristi u uređajima za osobe s oštećenim sluhom. Naravno, ove telefonske kapsule mogu se zamijeniti drugim domaćim ili stranim sličnim svojstvima, međutim, u nekim slučajevima može biti potrebno odabrati kapacitet kondenzatora (npr. ako ova telefonska kapsula ima niskofrekventni rezonantni oscilator krug).

ČITATELJI PREDLAŽU-

ANALOGNI ~ MOĆAN

Za stabilizaciju napona napajanja opterećenja često se koristi najjednostavniji parametarski stabilizator (slika 1), u kojem se napajanje iz ispravljača dovodi kroz balastni otpornik, a zener dioda je spojena 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, koriste snažniju zener diodu, na primjer, seriju D815, koja omogućuje granicu stabilizacije od 1 ... 1,4 A (D815A).

Ako takva zener dioda nije dostupna, poslužit će dioda male snage, ali mora se koristiti zajedno sa snažnim tranzistorom, kao što je prikazano na sl. 2. Rezultat je analog snažne zener diode, koja daje prilično stabilan napon preko opterećenja čak i pri struji od 2 A, iako je maksimalna stabilizacijska struja stabilizatora KS147A navedena na dijagramu 58 mA.

Analog radi ovako. Sve dok je napon napajanja koji dolazi iz ispravljača manji od probojnog napona zener diode, tranzistor je zatvoren, struja kroz analog je beznačajna (izravna vodoravna grana volt-amperske karakteristike analoga prikazana na sl. . 3), kako se napon napajanja povećava, zener dioda se probija, struja počinje teći kroz nju i tranzistor se lagano otvara (isog-

zener dioda

dio karakteristike koji nedostaje). Daljnji porast napona napajanja dovodi do naglog povećanja struje kroz zener diodu i tranzistor, a time i do stabilizacije izlaznog napona na određenoj vrijednosti (vertikalna grana karakteristike), kao u konvencionalnom parametarskom stabilizatoru.

Učinak stabilizacije postiže se činjenicom da u režimu kvara zener dioda ima mali diferencijalni otpor i duboka negativna povratna sprega se provodi od kolektora tranzistora do njegove baze. Stoga će se smanjenjem izlaznog napona smanjiti struja kroz zener diodu i bazu tranzistora, što će dovesti do znatno većeg (nekoliko puta) smanjenja

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

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

parametar korištene zener diode. Sukladno tome, rasipanje snage na tranzistoru bit će isti broj puta veće od snage na zener diodi.

Iz gornjih odnosa lako je zaključiti da statički koeficijent prijenosa snažnog tranzistora ne smije biti manji od kvocijenta maksimalne potrošnje struje opterećenja podijeljene s maksimalnom stabilizacijskom strujom zener diode. Najveća dopuštena kolektorska struja tranzistora i napon između kolektora i emitera moraju premašiti specificiranu analognu stabilizacijsku struju odnosno izlazni napon.

Kada koristite tranzistor pnp strukture, treba ga spojiti u skladu s onim prikazanim na sl. 4 shema. U ovoj izvedbi, tranzistor se može montirati izravno na šasiju napajane strukture, a preostali dijelovi analoga mogu se montirati na stezaljke tranzistora.

Kako bi se smanjila valovitost izlaznog napona i smanjio diferencijalni otpor analoga, oksidni kondenzator kapaciteta 100.. 500 μF može se spojiti paralelno na stezaljke zener diode.

Zaključno, 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 će biti približno jednak TKN zener diode, a kod zener dioda D808 - D814 TKN analoga će se poboljšati.

I. KURSKY

OD UREDNIKA. Članak I. Kursky ne postavlja pitanje odabira balastnog otpornika, imajući na umu da već imate parametarski stabilizatorski krug i samo trebate odabrati snažnu zener diodu. Ako nema takvog kruga, upotrijebite preporuke za izračun balastnog otpornika dane u članku V. Krylova "Jednostavan stabilizator napona" u Radio, 1977, br. 9, str. 53, 54