Zenerove diódy (Zenerove diódy, Z-diódy) sú určené na stabilizáciu napätia a prevádzkových režimov rôznych komponentov elektronických zariadení. Princíp činnosti zenerovej diódy je založený na fenoméne Zenerovho rozpadu n-prechodu. Tento typ elektrického zlyhania sa vyskytuje v polovodičových spojoch s reverzným predpätím, keď sa napätie zvýši nad určitú kritickú úroveň. Okrem Zenerovho rozpadu je známy aj lavínový rozpad, ktorý sa používa na stabilizáciu napätia. Typické závislosti prúdu cez polovodičovú súčiastku (zenerova dióda) od veľkosti privedeného dopredného alebo spätného napätia (voltampérové ​​charakteristiky, prúdovo-napäťové charakteristiky) sú na obr. 1.1.

Predné vetvy prúdovo-napäťových charakteristík rôznych zenerových diód sú takmer totožné (obr. 1.1) a spätná vetva má individuálne charakteristiky pre každý typ zenerovej diódy. Tieto parametre: stabilizačné napätie; minimálny a maximálny stabilizačný prúd; uhol sklonu charakteristiky prúdového napätia, charakterizujúci hodnotu dynamického odporu zenerovej diódy (jej „kvalitu“);

maximálny stratový výkon; teplotný koeficient stabilizačného napätia (TKN) - používa sa na výpočty obvodov.

Typický obvod pripojenia zenerovej diódy je znázornený na obr. 1.2. Hodnota odporu tlmenia R1 (v kOhm) sa vypočíta podľa vzorca:

Na stabilizáciu striedavého napätia alebo symetrické obmedzenie jeho amplitúdy na úrovni UCT sa používajú symetrické zenerove diódy (obr. 1.3), napríklad typ KS 175. Takéto zenerove diódy je možné použiť na stabilizáciu jednosmerného napätia, pričom sa zapínajú bez dodržania polarity . „Symetrickú“ zenerovu diódu môžete získať z dvoch „asymetrických“ ich pripojením chrbtom k sebe podľa obvodu znázorneného na obr. 1.4.

Priemyselne vyrábané polovodičové zenerove diódy umožňujú stabilizovať napätie v širokom rozsahu: od 3,3 do 180 V. Existujú teda zenerove diódy, ktoré umožňujú stabilizovať nízke napätia: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 V je KS133, KS139, KS147, KS156 atď. Ak je potrebné získať neštandardné stabilizačné napätie, napríklad 6,6 V, môžete zapojiť dve zenerové diódy KS133 do série. Pre tri takéto zenerove diódy bude stabilizačné napätie 9,9 V. Pre stabilizačné napätie 8,0 V môžete použiť kombináciu zenerových diód KS133 a KS147 (t.j. 3,3 + 4,7 V) alebo zenerovej diódy KS175 a kremíkovej diódy ( KD503) - v smere dopredu (t.j. 7,5+0,5 V).

V situáciách, kedy je potrebné získať stabilné napätie menšie ako 2...3 V, sa používajú stabistory - polovodičové diódy pracujúce na priamej vetve prúdovo-napäťovej charakteristiky (obr. 1.1).

Všimnite si, že namiesto stabilizátorov možno úspešne použiť konvenčné germánium (Ge), kremík (Si), selén (Se), arzenid gália (GaAs) a iné polovodičové diódy (obr. 1.5). Stabilizačné napätie v závislosti od prúdu pretekajúceho diódou bude: pre germániové diódy - 0,15...0,3 b; pre kremík - 0,5...0,7 V.

Zvlášť zaujímavé je použitie svetelných diód na stabilizáciu napätia (obr. 1.6) [R 11/83-40].

LED diódy môžu vykonávať dve funkcie súčasne: žiarením indikovať prítomnosť napätia a stabilizovať jeho hodnotu na úrovni 1,5...2,2 V. Stabilizačné napätie LED UCT možno určiť podľa približného vzorca: L/Cr=1236 /L. (B), kde X je vlnová dĺžka žiarenia LED v nm [Рл 4/98-32].

Na stabilizáciu napätia možno použiť spätnú vetvu prúdovo-napäťovej charakteristiky polovodičových prvkov (diód a tranzistorov), ktoré nie sú špeciálne určené na tieto účely (obr. 1.7, 1.8 a tiež obr. 20.7). Toto napätie (lavínové prierazné napätie) zvyčajne presahuje 7 V a nie je vysoko opakovateľné ani pre polovodičové zariadenia rovnakého typu. Aby sa zabránilo tepelnému poškodeniu polovodičových zariadení počas takéhoto neobvyklého režimu prevádzky, prúd cez ne by nemal presiahnuť zlomky miliampéra. Pre diódy D219, D220 teda môže byť prierazné napätie (stabilizačné napätie) v rozsahu od 120 do 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

Na stabilizáciu nízkych napätí sa používajú obvody znázornené na obr. 1,9 - 1,12. Obvod (obr. 1.9) [Goroshkov B.I.] využíva „diódové“ paralelné zapojenie dvoch kremíkových tranzistorov. Stabilizačné napätie tohto obvodu je 0,65...0,7 V pre kremíkové tranzistory a asi 0,3 V pre germániové tranzistory. Vnútorný odpor takéhoto stabistorového analógu nepresahuje 5...10 Ohmov so stabilizačným koeficientom až 1000...5000. Pri zmene okolitej teploty je však nestabilita výstupného napätia obvodu asi 2 mV na stupeň.

V diagrame na obr. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] využíval sekvenčné zapojenie germániových a kremíkových tranzistorov. Zaťažovací prúd tohto analógu zenerovej diódy môže byť 0,02...10 mA. Zariadenia znázornené na obr. 1.11 a 1.12 [Рл 1/94-33] využívajú spätné prepojenie tranzistorov štruktúr p-p-p a p-p-p a líšia sa len tým, že na zvýšenie výstupného napätia v jednom z obvodov je medzi bázy tranzistorov (jeden alebo niekoľko). Stabilizačný prúd analógov zenerových diód (obr. 1.11, 1.12) môže byť v rozsahu 0,1...100 mA, rozdielový odpor v pracovnej časti prúdovo-napäťovej charakteristiky nepresahuje 15 Ohmov.

Nízke napätia je možné stabilizovať aj pomocou tranzistorov s efektom poľa (obr. 1.13, 1.14). Koeficient stabilizácie takýchto obvodov je veľmi vysoký: pre jednotranzistorový obvod (obr. 1.13) dosahuje 300 pri napájacom napätí 5... 15 V, pre dvojtranzistorový obvod (obr. 1.14) pod rovnakým podmienky presahuje 1000 [P 10/95-55]. Vnútorný odpor týchto analógov zenerových diód je 30 ohmov a 5 ohmov.

Stabilizátor napätia možno získať pomocou analógu dinistora ako zenerovej diódy (obr. 1.15, pozri tiež kapitolu 2) [Goroshkov B.I.].

Na stabilizáciu napätí pri vysokých prúdoch v záťaži sa používajú zložitejšie obvody znázornené na obr. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Na zvýšenie záťažového prúdu je potrebné použiť výkonné tranzistory inštalované na chladičoch.

Na obr. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Typy zenerových diód a ich analógy diskutované vyššie neumožňujú hladkú reguláciu stabilizačného napätia. Na vyriešenie tohto problému sa používajú obvody nastaviteľných paralelných stabilizátorov, podobné zenerovým diódam (obr. 1.20, 1.21).

Analóg zenerovej diódy (obr. 1.20) umožňuje plynule meniť výstupné napätie v rozsahu od 2,1 do 20 V [R 9/86-32]. Dynamický odpor takejto „zenerovej diódy“ pri zaťažovacom prúde do 5 mA je 20...50 Ohmov. Teplotná stabilita je nízka (-3x10"3 1/°C).

Nízkonapäťový analóg zenerovej diódy (obr. 1.21) umožňuje nastaviť ľubovoľné výstupné napätie v rozsahu od 1,3 do 5 V. Stabilizačné napätie je určené pomerom rezistorov R1 a R2. Výstupný odpor takéhoto paralelného stabilizátora pri napätí 3,8 V sa blíži k 1 Ohm. Výstupný prúd je určený parametrami výstupného tranzistora a pre KT315 môže dosiahnuť 50... 100 mA.

Pôvodné obvody na získanie stabilného výstupného napätia sú znázornené na obr. 1,22 a 1,23. Zariadenie (obr. 1.22) je analógom symetrickej zenerovej diódy [E 9/91]. Pre nízkonapäťový stabilizátor (obr. 1.23) je faktor stabilizácie napätia 10, výstupný prúd nepresahuje 5 mA a výstupný odpor sa pohybuje od 1 do 20 Ohmov.

Analóg nízkonapäťovej diferenciálnej zenerovej diódy na obr. 1,24 má zvýšenú stabilitu [P 6/69-60]. Jeho výstupné napätie málo závisí od teploty a je určené rozdielom stabilizačných napätí dvoch zenerových diód. Zvýšená teplotná stabilita sa vysvetľuje skutočnosťou, že pri zmene teploty sa napätie na oboch zenerových diódach mení súčasne a v tesnom pomere.

Literatúra: Shustov M.A. Praktický návrh obvodov (kniha 1), 2003

Stabilný plat, stabilný život, stabilný stav. Tá posledná nie je o Rusku, samozrejme :-). Ak sa pozriete do vysvetľujúceho slovníka, môžete jasne pochopiť, čo je „stabilita“. Na prvých riadkoch mi Yandex okamžite dal označenie tohto slova: stabilný - to znamená konštantný, stabilný, nemení sa.

Ale najčastejšie sa tento termín používa v elektronike a elektrotechnike. V elektronike sú konštantné hodnoty parametra veľmi dôležité. Môže to byť prúd, napätie, frekvencia signálu atď. Odchýlka signálu od ktoréhokoľvek daného parametra môže viesť k nesprávnej činnosti elektronického zariadenia a dokonca k jeho poruche. Preto je v elektronike veľmi dôležité, aby všetko fungovalo stabilne a nezlyhalo.

V elektronike a elektrotechnike stabilizovať napätie. Prevádzka elektronických zariadení závisí od hodnoty napätia. Ak sa zmení smerom nadol alebo ešte horšie, smerom nahor, zariadenie v prvom prípade nemusí fungovať správne av druhom prípade môže dokonca vzplanúť.

Aby sa zabránilo skokom a poklesom napätia, rôzne Prepäťové ochrany. Ako ste pochopili z frázy, sú zvyknutí stabilizovať„hracie“ napätie.

Zenerova dióda alebo Zenerova dióda

Najjednoduchším stabilizátorom napätia v elektronike je rádiový prvok zenerova dióda. Niekedy sa nazýva aj tzv Zenerova dióda. V diagramoch sú zenerove diódy označené takto:

Terminál s „viečkom“ sa nazýva rovnako ako konektor diódy - katóda, a druhý záver je anóda.

Zenerove diódy vyzerajú rovnako ako diódy. Na fotografii nižšie je vľavo populárny typ modernej zenerovej diódy a vpravo jedna zo vzoriek zo Sovietskeho zväzu

Ak sa bližšie pozriete na sovietsku zenerovu diódu, môžete na nej vidieť toto schematické označenie, ktoré naznačuje, kde je jej katóda a kde je jej anóda.

Stabilizačné napätie

Najdôležitejším parametrom zenerovej diódy je samozrejme stabilizačné napätie. Aký je tento parameter?

Vezmeme pohár a naplníme ho vodou...

Bez ohľadu na to, koľko vody nalejeme do pohára, jej prebytok sa z pohára vyleje. Myslím, že pre predškoláka je to pochopiteľné.

Teraz analogicky s elektronikou. Sklo je zenerova dióda. Hladina vody v pohári plnom po okraj je stabilizačné napätie Zenerova dióda. Predstavte si veľký džbán s vodou vedľa pohára. Len si naplníme pohár vodou z džbánu, ale džbánu sa neodvážime dotknúť. Existuje len jedna možnosť - naliať vodu z džbánu vyrazením otvoru do samotného džbánu. Ak by bol džbán na výšku menší ako pohár, potom by sme do pohára nemohli naliať vodu. Aby sme to vysvetlili z hľadiska elektroniky, džbán má „napätie“ väčšie ako „napätie“ pohára.

Takže, milí čitatelia, celý princíp činnosti zenerovej diódy je obsiahnutý v skle. Bez ohľadu na to, aký prúd naň nalejeme (samozrejme, v rámci rozumu, inak pohár odnesie a rozbije sa), pohár bude vždy plný. Ale je potrebné naliať zhora. To znamená, Napätie, ktoré aplikujeme na zenerovú diódu, musí byť vyššie ako stabilizačné napätie zenerovej diódy.

Označenie zenerových diód

Aby sme zistili stabilizačné napätie sovietskej zenerovej diódy, potrebujeme referenčnú knihu. Napríklad na fotografii nižšie je sovietska zenerova dióda D814V:

Parametre pre ňu hľadáme v online adresároch na internete. Ako vidíte, jeho stabilizačné napätie pri izbovej teplote je približne 10 voltov.

Cize zenerove diody sa znacia lahsie. Ak sa pozriete pozorne, môžete vidieť jednoduchý nápis:

5V1 - to znamená, že stabilizačné napätie tejto zenerovej diódy je 5,1V. Oveľa jednoduchšie, však?

Katóda cudzích zenerových diód je označená hlavne čiernym pásikom

Ako skontrolovať zenerovu diódu

Ako skontrolovať zenerovu diódu? Áno, rovnako ako! Ako skontrolovať diódu, môžete vidieť v tomto článku. Pozrime sa na našu zenerovu diódu. Nastavíme ho na spojitosť a pripojíme červenú sondu k anóde a čiernu sondu ku katóde. Multimeter by mal vykazovať pokles napätia vpred.

Vymeníme sondy a uvidíme jednu. To znamená, že naša zenerova dióda je v plnej bojovej pohotovosti.

No je čas na experimenty. V obvodoch je zenerova dióda zapojená do série s odporom:

Kde Uin – vstupné napätie, Uout.st. – výstupné stabilizované napätie

Ak sa pozrieme pozorne na diagram, nedostaneme nič viac ako delič napätia. Všetko je tu základné a jednoduché:

Uin=Uout.stab +Urezistor

Alebo slovami: vstupné napätie sa rovná súčtu napätí na zenerovej dióde a rezistore.

Táto schéma sa nazýva parametrický stabilizátor na jednej zenerovej dióde. Výpočet tohto stabilizátora je nad rámec tohto článku, ale ak by mal niekto záujem, vygoogli si ;-)

Poďme teda zostaviť obvod. Vzali sme odpor s nominálnou hodnotou 1,5 kilohmov a zenerovu diódu so stabilizačným napätím 5,1 voltov. Vľavo pripájame napájací zdroj a vpravo meriame výsledné napätie pomocou multimetra:

Teraz pozorne sledujeme hodnoty multimetra a napájacieho zdroja:

Takže, kým je všetko jasné, pridajte viac napätia... Ups! Naše vstupné napätie je 5,5 voltov a naše výstupné napätie je 5,13 voltov! Keďže stabilizačné napätie zenerovej diódy je 5,1 V, ako vidíme, stabilizuje sa dokonale.

Pridajme ďalšie volty. Vstupné napätie je 9 voltov a zenerova dióda je 5,17 voltov! Úžasný!

Ešte pridávame... Vstupné napätie je 20 Voltov a výstupné, akoby sa nič nestalo, je 5,2 Volta! 0,1 V je veľmi malá chyba, v niektorých prípadoch môže byť dokonca zanedbaná.

Voltampérová charakteristika zenerovej diódy

Myslím, že by nebolo na škodu zvážiť charakteristiku prúdového napätia (VC) zenerovej diódy. Vyzerá to asi takto:

Kde

Ipr- dopredný prúd, A

Upr- priepustné napätie, V

Tieto dva parametre sa v zenerovej dióde nepoužívajú

Uarr- spätné napätie, V

ust- menovité stabilizačné napätie, V

Ist– menovitý stabilizačný prúd, A

Nominálny znamená normálny parameter, pri ktorom je možná dlhodobá prevádzka rádiového prvku.

Imax– maximálny prúd zenerovej diódy, A

Immin– minimálny prúd zenerovej diódy, A

Ist, Imax, Imin – Toto je prúd, ktorý preteká zenerovou diódou, keď funguje.

Keďže zenerova dióda na rozdiel od diódy pracuje v obrátenej polarite (zenerova dióda je pripojená s katódou k plusu a dióda s katódou k mínusu), pracovná oblasť bude presne tá, ktorá je označená červeným obdĺžnikom. .

Ako vidíme, pri určitom napätí Urev začne náš graf klesať. V tejto dobe sa v zenerovej dióde vyskytuje taká zaujímavá vec, ako je porucha. Skrátka už na sebe nedokáže zvyšovať napätie a v tomto čase sa začína zvyšovať prúd v zenerovej dióde. Najdôležitejšou vecou nie je preháňať prúd, viac ako Imax, inak sa poškodí zenerova dióda. Za najlepší prevádzkový režim zenerovej diódy sa považuje režim, v ktorom je prúd cez zenerovú diódu niekde v strede medzi jej maximálnymi a minimálnymi hodnotami. Toto sa zobrazí na grafe prevádzkový bod prevádzkový režim zenerovej diódy (označený červeným krúžkom).

Záver

Predtým, v časoch nedostatku súčiastok a na začiatku rozkvetu elektroniky, sa často používala zenerova dióda, napodiv, na stabilizáciu výstupného napätia. V starých sovietskych knihách o elektronike môžete vidieť túto časť obvodu rôznych napájacích zdrojov:

Vľavo v červenom rámiku som označil úsek napájacieho obvodu, ktorý je vám známy. Tu získame jednosmerné napätie zo striedavého napätia. Vpravo v zelenom rámiku je stabilizačný diagram ;-).

V súčasnosti trojpólové (integrované) stabilizátory napätia nahrádzajú stabilizátory založené na zenerových diódach, pretože mnohonásobne lepšie stabilizujú napätie a majú dobrý rozptyl energie.

Na Ali si môžete vziať celú sadu zenerových diód naraz, v rozsahu od 3,3 V do 30 V. Vyberte si podľa chuti a farby.

Zenerova dióda je polovodičová dióda s jedinečnými vlastnosťami. Ak je obyčajný polovodič po opätovnom zapnutí izolátorom, vykonáva túto funkciu až do určitého zvýšenia použitého napätia, po ktorom dôjde k lavínovému reverzibilnému rozpadu. S ďalším zvýšením spätného prúdu pretekajúceho zenerovou diódou zostáva napätie naďalej konštantné v dôsledku proporcionálneho poklesu odporu. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť stabilizačný režim.

V zatvorenom stave najprv cez zenerovu diódu prechádza malý zvodový prúd. Prvok sa správa ako rezistor, ktorého hodnota je vysoká. Počas poruchy sa odpor zenerovej diódy stáva nevýznamným. Ak budete naďalej zvyšovať napätie na vstupe, prvok sa začne zahrievať a keď prúd prekročí prípustnú hodnotu, dôjde k nezvratnému tepelnému rozpadu. Ak sa záležitosť nedotiahne do tohto bodu, keď sa napätie zmení z nuly na hornú hranicu pracovnej oblasti, vlastnosti zenerovej diódy sa zachovajú.

Keď je zenerova dióda priamo zapnutá, charakteristiky sa nelíšia od diódy. Keď je plus spojené s oblasťou p a mínus s oblasťou n, odpor prechodu je nízky a prúd cez ňu voľne preteká. Zvyšuje sa so zvyšujúcim sa vstupným napätím.

Zenerova dióda je špeciálna dióda, zapojená väčšinou v opačnom smere. Prvok je na začiatku v uzavretom stave. Keď dôjde k elektrickému prerušeniu, Zenerova dióda napätie udržuje konštantné v širokom rozsahu prúdu.

Mínus sa aplikuje na anódu a plus sa aplikuje na katódu. Za stabilizáciou (pod bodom 2) dochádza k prehriatiu a zvyšuje sa pravdepodobnosť zlyhania prvku.

Charakteristika

Parametre zenerových diód sú nasledovné:

• U st - stabilizačné napätie pri menovitom prúde I st;
• Ist min - minimálny prúd začiatku elektrického výpadku;
• Ist max - maximálny povolený prúd;
• TKN - teplotný koeficient.

Na rozdiel od konvenčnej diódy je zenerova dióda polovodičové zariadenie, v ktorom sú oblasti elektrického a tepelného prierazu umiestnené pomerne ďaleko od seba na charakteristike prúdového napätia.

S maximálnym povoleným prúdom je spojený parameter často uvedený v tabuľkách - stratový výkon:

P max = I st max ∙ U st.

Závislosť činnosti zenerovej diódy na teplote môže byť kladná alebo záporná. Zapojením prvkov do série s koeficientmi rôznych znamien vznikajú presné zenerove diódy, ktoré sú nezávislé od ohrevu alebo chladenia.

Schémy pripojenia

Typický obvod jednoduchého stabilizátora pozostáva z predradného odporu Rb a zenerovej diódy, ktorá posúva záťaž.

V niektorých prípadoch je stabilizácia narušená.

1. Privádzanie vysokého napätia do stabilizátora zo zdroja s filtračným kondenzátorom na výstupe. Prúdové rázy počas nabíjania môžu spôsobiť poruchu zenerovej diódy alebo zničenie odporu Rb.
2. Znižovanie záťaže. Keď je na vstup privedené maximálne napätie, prúd zenerovej diódy môže prekročiť prípustnú hodnotu, čo povedie k jej zahrievaniu a zničeniu. Tu je dôležité dodržiavať pasovú bezpečnú pracovnú oblasť.
3. Odpor R b sa volí malý, aby pri minimálnej možnej hodnote napájacieho napätia a maximálneho prípustného prúdu na záťaži bola zenerova dióda v prevádzkovej kontrolnej zóne.

Na ochranu stabilizátora, tyristorových ochranných obvodov resp

Rezistor Rb sa vypočíta podľa vzorca:

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

Prúd I st Zenerovej diódy sa volí medzi prípustnými maximálnymi a minimálnymi hodnotami v závislosti od vstupného napätia U napájacieho a záťažového prúdu I n.

Výber zenerových diód

Prvky majú veľký rozptyl stabilizačného napätia. Na získanie presnej hodnoty U n sa zenerove diódy vyberú z rovnakej šarže. Existujú typy s užším rozsahom parametrov. Pre vysoký rozptyl výkonu sú prvky inštalované na radiátoroch.

Na výpočet parametrov zenerovej diódy sú potrebné počiatočné údaje, napríklad:

• U napájanie = 12-15 V - vstupné napätie;
• U st = 9 V - stabilizované napätie;

Parametre sú typické pre zariadenia s nízkou spotrebou energie.

Pre minimálne vstupné napätie 12 V je zaťažovací prúd zvolený na maximum - 100 mA. Pomocou Ohmovho zákona môžete zistiť celkové zaťaženie obvodu:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Pokles napätia na zenerovej dióde je 9 V. Pre prúd 0,1 A bude ekvivalentné zaťaženie:

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

Teraz môžete určiť odpor predradníka:

Rb = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Vyberá sa zo štandardnej série, kde sa hodnota zhoduje s vypočítanou.

Maximálny prúd cez zenerovu diódu je určený s prihliadnutím na odpojenie záťaže, aby nedošlo k jej poruche, ak je niektorý drôt nespájkovaný. Pokles napätia na rezistore bude:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Potom sa určí prúd cez odpor:

IR = 6/30 = 0,2 A.

Keďže zenerova dióda je zapojená do série, I c = I R = 0,2 A.

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

Na základe získaných parametrov sa vyberie vhodná zenerova dióda D815V.

Symetrická Zenerova dióda

Symetrický diódový tyristor je spínacie zariadenie, ktoré vedie striedavý prúd. Zvláštnosťou jeho činnosti je pokles napätia na niekoľko voltov pri zapnutí v rozsahu 30-50 V. Môže byť nahradený dvoma protiľahlými konvenčnými zenerovými diódami. Zariadenia sa používajú ako spínacie prvky.

Analógová Zenerova dióda

Ak nie je možné vybrať vhodný prvok, použije sa analóg zenerovej diódy na tranzistoroch. Ich výhodou je schopnosť regulovať napätie. Na tento účel možno použiť jednosmerné zosilňovače s niekoľkými stupňami.

Na vstupe je nainštalovaný delič napätia s R1. Ak sa zvýši vstupné napätie, na báze tranzistora VT1 sa tiež zvýši. Súčasne sa zvyšuje prúd cez tranzistor VT2, čo kompenzuje zvýšenie napätia, čím sa udržiava stabilné na výstupe.

Označenie Zenerovej diódy

Vyrábajú sa sklenené zenerove diódy a zenerove diódy v plastových obaloch. V prvom prípade sú na ne aplikované 2 čísla, medzi ktorými sa nachádza písmeno V. Nápis 9V1 znamená, že U st = 9,1 V.

Nápisy na plastovom puzdre sú dešifrované pomocou datasheetu, kde sa dozviete aj ďalšie parametre.

Tmavý krúžok na tele označuje katódu, ku ktorej je pripojený plus.

Záver

Zenerova dióda je dióda so špeciálnymi vlastnosťami. Výhodou zenerových diód je vysoká úroveň stabilizácie napätia v širokom rozsahu zmien prevádzkového prúdu, ako aj jednoduché schémy zapojenia. Na stabilizáciu nízkeho napätia sa zariadenia zapnú v smere dopredu a začnú pracovať ako bežné diódy.

Aj keď pri príprave kolekcií boli špeciálne vybrané schémy využívajúce najbežnejšie, najdostupnejšie a najlacnejšie prvky, nebolo by od veci uviesť poradie použitia iných prvkov, ktoré rovnako alebo s veľkým úspechom nahrádzajú chýbajúce.

Pri výmene jedného prvku za iný sa odporúča najprv použiť referenčnú literatúru. V stručnej prílohe, aj keby sme chceli, nie je možné vymenovať všetky možné možnosti výmeny prvkov, pretože len samotných polovodičových diód existuje viac ako tucet názvov. Je však možné poskytnúť všeobecný prístup k možnému použitiu niektorých prvkov zariadenia namiesto iných.

Začnime polovodičovými diódami. Bežne sa všetky polovodičové diódy používané v kolekcii delia na nízkovýkonové vysokofrekvenčné germániové diódy (diódy typu D9B - D9Zh), nízkovýkonové kremíkové impulzné (vysokofrekvenčné) - KD503A a kremíkové (nízkofrekvenčné) - KD102A ( B). Písmeno na koncovke (konci) označenia prvku (A, B, C atď.) znamená variant základného modelu, trochu odlišný od zvyšku.

V zahraničných publikáciách sú univerzálne diódy často označované jediným spôsobom: ide o univerzálne nízkofrekvenčné alebo vysokofrekvenčné germániové alebo kremíkové diódy. Pokiaľ návrh nešpecifikuje špeciálne požiadavky na diódy, minimálne požiadavky na ne sú:

Vysokofrekvenčné germániové alebo kremíkové diódy - s maximálnym spätným napätím minimálne 30 V (vo vzťahu k zberným obvodom - aj 15 V), dopredným prúdom minimálne 10 mA. Pracovná frekvencia - nie nižšia ako niekoľko MHz.

Vysokofrekvenčné germániové diódy: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 a ďalšie.

Spínacie kremíkové diódy: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 a ďalšie.

Nízkofrekvenčné (výkonové) diódy - s maximálnym spätným napätím minimálne 300 V, dopredným prúdom minimálne 100 mA. Pracovná frekvencia - nie nižšia ako niekoľko kHz.

Kremíkové nízkofrekvenčné diódy: KD102 - KD105\D226 a iné s prevádzkovým napätím nie nižším ako napätie použité v konkrétnom obvode.

Samozrejme, polovodičové súčiastky, ktoré majú vyšší výkon a sú často drahšie (dimenzované na vyšší prevádzkový prúd, vyššiu maximálnu frekvenciu, vyššie spätné napätie atď.), môžu úspešne nahradiť diódu odporúčanú v kolekcii, zastaralú modelovú diódu.

Pri výmene zenerových diód by ste mali v prvom rade venovať pozornosť stabilizačnému napätiu. Všetky zberné obvody využívajú prevažne nízkoenergetické zenerove diódy. V súčasnosti je k dispozícii široká škála rôznych zenerových diód, ktoré sú často bez výhrad zameniteľné. Ako už bolo spomenuté v jednej z častí knihy, pozri kapitolu 1, zenerova dióda pre akékoľvek zvýšené alebo neštandardné napätie môže byť zložená z iných zenerových diód zapojených do série, alebo ich kombinácie s reťazou dopredu predpätého germánia a (alebo) kremíkové diódy.

Problematika kompletnej výmeny polovodičových súčiastok je diskutovaná aj v 1. kapitole.

Pri výmene tranzistorov by ste sa mali riadiť nasledujúcim. Pre tieto zariadenia existuje aj delenie na kremíkové, germánové, nízkofrekvenčné, vysokofrekvenčné, vysokovýkonové, nízkovýkonové tranzistory atď.

Táto kolekcia najčastejšie predstavuje najbežnejšie tranzistory vyrábané priemyslom už viac ako 30 rokov, ide o KT315 - kremíkové nízkovýkonové vysokofrekvenčné p-p-p štruktúry. Ich štruktúrne antonymá sú KT361. Medzi vysokovýkonnými kremíkovými tranzistormi je to štruktúra KT805 p-p-p; germánium nízkovýkonové vysokofrekvenčné - GT311 (1T311) p-p-p a ich antonymá p-p-p štruktúra - GT313 (1T313). Hlavné charakteristiky týchto tranzistorov sú uvedené vyššie.

Pre všetky tieto tranzistory samozrejme existuje veľký výber ekvivalentných a príbuzných redundantných polovodičových zariadení, niekedy sa líšiacich od prototypu len názvom.

Hlavné kritériá náhrady sú nasledovné: maximálne prevádzkové napätie na kolektore tranzistora, maximálny kolektorový prúd, maximálny výkon rozptýlený na kolektore, maximálna pracovná frekvencia, koeficient prenosu prúdu. Menej často sú pre obvody prezentované v zbierke významné veľkosť zvyškového napätia kolektor-emitor a šumové charakteristiky tranzistora.

Pri výmene jedného tranzistora za druhý netreba žiadny z týchto parametrov podceniť ani zhoršiť. Súčasne v porovnaní s pomerne starými modelmi tranzistorov majú ich moderné odrody automaticky a evolučne absorbované vlastnosti, ktoré sú zjavne vylepšené v porovnaní s ich vzdialenými predkami.

Napríklad tranzistory typu KT315 možno nahradiť vyspelejšími tranzistormi typu KT3102 (nízkošumové vysokofrekvenčné kremíkové tranzistory), KT645 (výkonnejšie malorozmerové vysokofrekvenčné tranzistory) atď. samozrejme lepšie vlastnosti.

Tranzistory KT361 je možné nahradiť tranzistormi typu KT3107 (nízkošumové vysokofrekvenčné kremíkové tranzistory) alebo inými podobnými.

Výkonné tranzistory typu KT805 (2T805), používané v zberných obvodoch hlavne v koncových stupňoch ULF a stabilizátoroch napätia, je možné bez poškodenia činnosti obvodov nahradiť analógmi, tranzistormi radu KTVxx (2T8xx) štruktúry p-p-p, kde xx je sériové číslo vývoja . Výnimkou z tejto série sú tranzistory KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856 atď.

Je potrebné poznamenať, že ak sa tranzistor počas prevádzky výrazne zahreje, znamená to, že jeho prevádzkový režim je nesprávne zvolený, používajú sa odpory iných hodnôt alebo sa vyskytla chyba pri inštalácii. Ak je prevádzka tranzistora pri zvýšenom kolektorovom prúde zabezpečená prevádzkovými podmienkami konkrétneho obvodu a tranzistor sa výrazne zahrieva, mali by ste zvážiť výmenu tohto prvku za výkonnejší alebo prijať opatrenia na jeho chladenie. Jednoduchý radiátor alebo použitie ventilátora vám zvyčajne umožňuje zvýšiť prípustný výkon rozptýlený polovodičovým prvkom (tranzistorom alebo diódou) 10...15 krát.

Niekedy môže byť jedno výkonné polovodičové zariadenie (dióda alebo tranzistor) nahradené nízkoenergetickými zariadeniami zapojenými paralelne. Pri zahrnutí tohto je však potrebné vziať do úvahy nasledujúce. Keďže pri výrobe polovodičových súčiastok aj z tej istej výrobnej šarže sa ich vlastnosti výrazne líšia, pri jednoduchom paralelnom zapojení môže byť záťaž na nich rozložená extrémne nerovnomerne, čo spôsobí postupné vyhorenie týchto súčiastok. Na rovnomernú distribúciu prúdov v paralelne zapojených diódach a tranzistoroch je ťažké zaradiť do série s diódou alebo do emitorového obvodu tranzistora odpor s odporom niekoľkých až desiatok ohmov.

Ak je potrebné použiť polovodičovú diódu určenú pre vysoké napätie, výmenu je možné vykonať zapojením niekoľkých diód rovnakého typu, určených pre nízke napätie, do série. Rovnako ako predtým, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie spätného napätia, ktoré je pre činnosť zostavy diód najnebezpečnejšie, ku každej dióde zostavy by mal byť paralelne pripojený odpor s odporom niekoľko stoviek kOhmov až niekoľko megaohmov. . Samozrejme, sú známe aj podobné schémy zapojenia pre tranzistory, ale používajú sa len zriedka. V každom prípade pre obvody prezentované v kolekcii nebudú takéto výmeny potrebné, pretože všetky obvody sú určené predovšetkým pre nízkonapäťové napájanie.

Pri výmene tranzistorov s efektom poľa je situácia oveľa komplikovanejšia. Hoci samotné tranzistory s efektom poľa sa na stránkach časopisov a kníh objavili už pomerne dávno, ich rozsah nie je taký reprezentatívny a rozšírenie parametrov je výraznejšie. Výmena tranzistorov s efektom poľa môže byť obzvlášť náročná. Pokiaľ ide o obvody kolekcie, ako už bolo povedané, používa iba najdostupnejšie prvky vrátane tranzistorov s efektom poľa.

V schémach prezentovaných na stránkach kolekcie sa opakovane stretávame s využitím telefónnych kapsúl na trochu nezvyčajný účel – súčasne ako nízkofrekvenčné oscilačné obvody a zvukové žiariče. V zásade sa ako telefónne kapsuly používajú štandardné a široko používané produkty. Ide o telefónnu kapsulu typu TK-67 používanú v domácich telefónnych prístrojoch a slúchadlá typu TM-2 (TM-4), zvyčajne používané v zariadeniach pre sluchovo postihnutých. Samozrejme, tieto telefónne kapsuly je možné nahradiť inými domácimi alebo zahraničnými, ktoré majú podobné vlastnosti, avšak v niektorých prípadoch môže byť potrebné zvoliť kapacitu kondenzátora (napr. ak má táto telefónna kapsula nízkofrekvenčné rezonančné kmitanie obvod).

ČITATELIA ODPORÚČAJÚ-

ANALOGOVÝ ~ VÝKONNÝ

Na stabilizáciu napájacieho napätia záťaže často používajú najjednoduchší parametrický stabilizátor (obr. 1), v ktorom je napájanie z usmerňovača privádzané cez predradný odpor a paralelne so záťažou je zapojená zenerova dióda.

Takýto stabilizátor je funkčný pri zaťažovacích prúdoch nepresahujúcich maximálny stabilizačný prúd pre daný stabilizátor. A ak je záťažový prúd výrazne vyšší, používajú výkonnejšiu zenerovu diódu, napríklad séria D815, ktorá umožňuje stabilizačný limit 1... 1,4 A (D815A).

Ak takáto zenerova dióda nie je k dispozícii, postačí nízkoenergetická, ale musí sa použiť v spojení s výkonným tranzistorom, ako je znázornené na obr. 2. Výsledkom je analóg výkonnej zenerovej diódy, ktorá poskytuje pomerne stabilné napätie naprieč záťažou aj pri prúde 2 A, hoci maximálny stabilizačný prúd stabilizátora KS147A uvedený v diagrame je 58 mA.

Analóg funguje takto. Pokiaľ je napájacie napätie prichádzajúce z usmerňovača menšie ako prierazné napätie zenerovej diódy, tranzistor je uzavretý, prúd cez analóg je nevýznamný (priama horizontálna vetva voltampérovej charakteristiky analógu znázornená na obr. 3), keď sa zvýši napájacie napätie, zenerova dióda prerazí, začne ňou pretekať prúd a tranzistor sa mierne otvorí (isog-.

zenerova dióda

chýbajúca časť charakteristiky). Ďalšie zvýšenie napájacieho napätia vedie k prudkému zvýšeniu prúdu zenerovou diódou a tranzistorom, a teda k stabilizácii výstupného napätia na určitej hodnote (vertikálna vetva charakteristiky), ako pri bežnom parametrickom stabilizátore.

Stabilizačný účinok sa dosiahne tým, že v režime poruchy má zenerova dióda nízky diferenciálny odpor a hlboká negatívna spätná väzba sa vykonáva z kolektora tranzistora na jeho základňu. Preto s klesajúcim výstupným napätím bude prúd cez zenerovu diódu a bázu tranzistora klesať, čo povedie k výrazne väčšiemu (niekoľkonásobnému) poklesu

kolektorový prúd, čo znamená zvýšenie výstupného napätia. Keď sa výstupné napätie zvýši, bude pozorovaný opačný proces -

Hodnota stabilizovaného výstupného napätia sa určí súčtom stabilizačného napätia zenerovej diódy s napätím emitorového prechodu otvoreného tranzistora (^0,7 V pre kremíkový tranzistor a 0,3 V pre germániový tranzistor). Maximálny stabilizačný prúd analógu bude takmer krát vyšší ako rovnaký

parameter použitej zenerovej diódy. V súlade s tým bude strata výkonu na tranzistore toľkokrát väčšia ako výkon na zenerovej dióde.

Z vyššie uvedených vzťahov je ľahké vyvodiť záver, že koeficient statického prenosu výkonného tranzistora nesmie byť menší ako podiel maximálnej prúdovej spotreby záťaže vydelenej maximálnym stabilizačným prúdom zenerovej diódy. Maximálny povolený kolektorový prúd tranzistora a napätie medzi kolektorom a emitorom musia presiahnuť stanovený analógový stabilizačný prúd a výstupné napätie.

Pri použití tranzistora so štruktúrou pnp by mal byť zapojený v súlade s tranzistorom znázorneným na obr. 4 schéma. V tomto uskutočnení môže byť tranzistor namontovaný priamo na kostru napájanej konštrukcie a zvyšné časti analógu môžu byť namontované na svorky tranzistora.

Na zníženie zvlnenia výstupného napätia a zníženie rozdielového odporu analógu je možné pripojiť paralelne k vývodom zenerovej diódy oxidový kondenzátor s kapacitou 100...500 μF.

Na záver trochu o koeficiente teplotného napätia (TCV) analógu. Pri použití presných zenerových diód série D818, KS191 bude analóg TKN výrazne horší ako zenerova dióda TKN. Ak sa použije zenerova dióda so stabilizačným napätím vyšším ako 16 V, TKN analógu sa bude približne rovnať TKN zenerovej diódy a so zenerovými diódami D808 - D814 sa TKN analógu zlepší.

I. KURSKY

OD REDAKCIE. Článok I. Kurského nenastoľuje otázku výberu predradného odporu, pričom treba mať na pamäti, že už máte obvod parametrického stabilizátora a stačí vybrať výkonnú zenerovu diódu. Ak takýto obvod neexistuje, použite odporúčania na výpočet predradného odporu uvedené v článku V. Krylova „Jednoduchý stabilizátor napätia“ v Rádiu, 1977, č. 9, s. 53, 54