Zenerdioder (zenerdioder, Z-dioder) är utformade för att stabilisera spänningen och driftsätten för olika komponenter i elektronisk utrustning. Funktionsprincipen för zenerdioden är baserad på fenomenet Zener-nedbrytning av n-korsningen. Denna typ av elektriskt genombrott inträffar i omvänd förspända halvledarövergångar när spänningen ökar över en viss kritisk nivå. Förutom Zener-avbrottet är lavinbrott känt och används för att stabilisera spänningen. Typiska beroenden av strömmen genom en halvledaranordning (zenerdiod) på storleken på den pålagda framåt- eller bakåtspänningen (volt-ampere-karakteristika, ström-spänningsegenskaper) visas i fig. 1.1.

Framgrenarna av ström-spänningsegenskaperna för olika zenerdioder är nästan identiska (fig. 1.1), och den omvända grenen har individuella egenskaper för varje typ av zenerdiod. Dessa parametrar: stabiliseringsspänning; minimal och maximal stabiliseringsström; lutningsvinkeln för strömspänningskarakteristiken, som kännetecknar värdet på det dynamiska motståndet för zenerdioden (dess "kvalitet");

maximal effektförlust; temperaturkoefficient för stabiliseringsspänning (TKN) - används för kretsberäkningar.

En typisk zenerdiodkopplingskrets visas i fig. 1.2. Värdet på dämpningsmotståndet R1 (i kOhm) beräknas med formeln:

För att stabilisera växelspänningen eller symmetriskt begränsa dess amplitud på UCT-nivån används symmetriska zenerdioder (fig. 1.3), till exempel typ KS 175. Sådana zenerdioder kan användas för att stabilisera likspänningen, slå på dem utan att observera polaritet . Du kan få en "symmetrisk" zenerdiod från två "asymmetriska" genom att ansluta dem rygg mot rygg enligt kretsen som visas i fig. 1.4.

Industriellt producerade halvledarzenerdioder låter dig stabilisera spänningen över ett brett intervall: från 3,3 till 180 V. Det finns alltså zenerdioder som låter dig stabilisera lågspänningar: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 V är KS133, KS139, KS147, KS156, etc. Om det är nödvändigt att erhålla en icke-standardiserad stabiliseringsspänning, till exempel 6,6 V, kan du ansluta två KS133 zenerdioder i serie. För tre sådana zenerdioder blir stabiliseringsspänningen 9,9 V. För en stabiliseringsspänning på 8,0 V kan du använda en kombination av zenerdioder KS133 och KS147 (dvs. 3,3 + 4,7 V) eller en zenerdiod KS175 och en kiseldiod ( KD503) - i riktning framåt (dvs. 7,5+0,5 V).

I situationer där det är nödvändigt att erhålla en stabil spänning på mindre än 2...3 V, används stabistorer - halvledardioder som arbetar på den direkta grenen av strömspänningskarakteristiken (Fig. 1.1).

Observera att istället för stabilisatorer kan konventionellt germanium (Ge), kisel (Si), selen (Se), galliumarsenid (GaAs) och andra halvledardioder framgångsrikt användas (Fig. 1.5). Stabiliseringsspänningen, beroende på strömmen som flyter genom dioden, kommer att vara: för germaniumdioder - 0,15...0,3 b; för kisel - 0,5...0,7 V.

Särskilt intressant är användningen av lysdioder för spänningsstabilisering (Fig. 1.6) [R 11/83-40].

Lysdioder kan utföra två funktioner samtidigt: genom att lysa, indikera närvaron av spänning och stabilisera dess värde på nivån 1,5...2,2 V. Stabiliseringsspänningen för UCT-lysdioder kan bestämmas med den ungefärliga formeln: L/Cr=1236 /L. (B), där X är våglängden för LED-strålningen i nm [Рл 4/98-32].

För att stabilisera spänningen kan den omvända grenen av strömspänningskarakteristiken för halvledarenheter (dioder och transistorer), som inte är specifikt avsedda för dessa ändamål, användas (fig. 1.7, 1.8 och även fig. 20.7). Denna spänning (lavinbrytningsspänning) överstiger vanligtvis 7 V och är inte särskilt repeterbar även för halvledarenheter av samma typ. För att undvika termisk skada på halvledarenheter under ett sådant ovanligt driftläge, bör strömmen genom dem inte överstiga bråkdelar av en milliampere. Således, för dioderna D219, D220, kan genomslagsspänningen (stabiliseringsspänning) ligga i området från 120 till 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

För att stabilisera låga spänningar används kretsarna som visas i fig. 1,9 - 1,12. Kretsen (Fig. 1.9) [Goroshkov B.I.] använder en "diod" parallellkoppling av två kiseltransistorer. Stabiliseringsspänningen för denna krets är 0,65...0,7 V för kiseltransistorer och cirka 0,3 V för germaniumtransistorer. Det interna motståndet hos en sådan stabistoranalog överstiger inte 5...10 Ohm med en stabiliseringskoefficient på upp till 1000...5000. Men när omgivningstemperaturen ändras är instabiliteten i kretsens utspänning cirka 2 mV per grad.

I diagrammet i fig. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] använde sekventiell anslutning av germanium- och kiseltransistorer. Belastningsströmmen för denna analog av en zenerdiod kan vara 0,02...10 mA. Enheterna som visas i fig. 1.11 och 1.12 [Рл 1/94-33], använd back-to-back-anslutning av transistorer i p-p-p- och p-p-p-strukturerna och skiljer sig endast genom att för att öka utspänningen i en av kretsarna är en kiseldiod ansluten mellan baser för transistorerna (en eller flera). Stabiliseringsströmmen för zenerdiodanaloger (fig. 1.11, 1.12) kan vara i intervallet 0,1...100 mA, differentialresistansen i arbetssektionen av ström-spänningskarakteristiken överstiger inte 15 ohm.

Låga spänningar kan också stabiliseras med hjälp av fälteffekttransistorer (fig. 1.13, 1.14). Stabiliseringskoefficienten för sådana kretsar är mycket hög: för en enkeltransistorkrets (fig. 1.13) når den 300 vid en matningsspänning på 5...15 V, för en tvåtransistorkrets (fig. 1.14) under samma förhållanden överstiger den 1000 [P 10/95-55]. Den interna resistansen hos dessa zenerdiodanaloger är 30 ohm respektive 5 ohm.

En spänningsstabilisator kan erhållas med hjälp av en dinistoranalog som en zenerdiod (Fig. 1.15, se även kapitel 2) [Goroshkov B.I.].

För att stabilisera spänningar vid höga strömmar i lasten används mer komplexa kretsar, som visas i fig. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. För att öka belastningsströmmen är det nödvändigt att använda kraftfulla transistorer installerade på kylflänsar.

En spänningsstabilisator som fungerar i ett brett spektrum av matningsspänningsvariationer (från 4,5 till 18 6) och som har ett utspänningsvärde som skiljer sig något från den nedre gränsen för matningsspänningen, visas i fig. 1.19 [Goroshkov B.I.].

De typer av zenerdioder och deras analoger som diskuterats tidigare tillåter inte smidig reglering av stabiliseringsspänningen. För att lösa detta problem används kretsar av justerbara parallella stabilisatorer, liknande zenerdioder (Fig. 1.20, 1.21).

En analog av en zenerdiod (Fig. 1.20) gör att du smidigt kan ändra utspänningen i området från 2,1 till 20 V [R 9/86-32]. Det dynamiska motståndet för en sådan "zenerdiod" vid en belastningsström på upp till 5 mA är 20...50 Ohm. Temperaturstabiliteten är låg (-3x10"3 1/°C).

Lågspänningsanalogen till zenerdioden (Fig. 1.21) låter dig ställa in valfri utspänning i intervallet från 1,3 till 5 V. Stabiliseringsspänningen bestäms av förhållandet mellan motstånden R1 och R2. Utgångsresistansen för en sådan parallell stabilisator vid en spänning på 3,8 V är nära 1 Ohm. Utströmmen bestäms av utgångstransistorns parametrar och för KT315 kan den nå 50...100 mA.

Originalkretsar för att erhålla en stabil utspänning visas i fig. 1,22 och 1,23. Enheten (Fig. 1.22) är en analog till en symmetrisk zenerdiod [E 9/91]. För en lågspänningsstabilisator (Fig. 1.23) är spänningsstabiliseringsfaktorn 10, utgångsströmmen överstiger inte 5 mA och utgångsresistansen varierar från 1 till 20 Ohm.

En analog till en lågspänningsdifferential-typ zenerdiod i fig. 1.24 har ökad stabilitet [P 6/69-60]. Dess utspänning beror lite på temperaturen och bestäms av skillnaden i stabiliseringsspänningarna för två zenerdioder. Den ökade temperaturstabiliteten förklaras av att när temperaturen ändras ändras spänningen på båda zenerdioderna samtidigt och i nära proportioner.

Litteratur: Shustov M.A. Praktisk kretsdesign (bok 1), 2003

Stabil lön, stabilt liv, stabilt tillstånd. Den sista handlar förstås inte om Ryssland :-). Om du tittar i en förklarande ordbok kan du tydligt förstå vad "stabilitet" är. På de första raderna gav Yandex mig omedelbart beteckningen på detta ord: stabil - detta betyder konstant, stabil, inte förändrad.

Men oftast används denna term inom elektronik och elektroteknik. Inom elektronik är konstanta värden för en parameter mycket viktiga. Detta kan vara ström, spänning, signalfrekvens, etc. Avvikelse av signalen från en given parameter kan leda till felaktig funktion av elektronisk utrustning och till och med till dess haveri. Därför är det inom elektronik väldigt viktigt att allt fungerar stabilt och inte misslyckas.

Inom elektronik och elektroteknik stabilisera spänningen. Funktionen av elektronisk utrustning beror på spänningsvärdet. Om det ändras i mindre utsträckning, eller ännu värre, till en ökning, kanske utrustningen i det första fallet inte fungerar korrekt, och i det andra fallet kan den till och med brinna i lågor.

För att förhindra spänningstoppar och -fall, olika Överspänningsskydd. Som du förstår av frasen är de vana vid stabilisera"spelande" spänning.

Zenerdiod eller Zenerdiod

Den enklaste spänningsstabilisatorn inom elektronik är ett radioelement zenerdiod. Ibland kallas det också Zenerdiod. I diagrammen betecknas zenerdioder ungefär så här:

Terminalen med ett "lock" kallas detsamma som för en diod - katod, och den andra slutsatsen är anod.

Zenerdioder ser likadana ut som dioder. På bilden nedan, till vänster är en populär typ av modern zenerdiod, och till höger är ett av proverna från Sovjetunionen

Om du tittar närmare på den sovjetiska zenerdioden kan du se denna schematiska beteckning på den själv, som indikerar var dess katod är och var dess anod är.

Stabiliseringsspänning

Den viktigaste parametern för en zenerdiod är naturligtvis stabiliseringsspänning. Vad är denna parameter?

Låt oss ta ett glas och fylla det med vatten...

Oavsett hur mycket vatten vi häller i ett glas, kommer dess överskott att hälla ut ur glaset. Jag tror att detta är förståeligt för en förskolebarn.

Nu i analogi med elektronik. Glaset är en zenerdiod. Vattennivån i ett glas fullt till brädden är stabiliseringsspänning Zenerdiod. Föreställ dig en stor kanna vatten bredvid ett glas. Vi fyller bara vårt glas med vatten från kannan, men vi vågar inte röra vid kannan. Det finns bara ett alternativ - häll vatten från en kanna genom att sticka ett hål i själva kannan. Om kannan var mindre på höjden än glaset, då skulle vi inte kunna hälla vatten i glaset. För att förklara det i elektroniska termer, har kannan en "spänning" som är större än "spänningen" i glaset.

Så, kära läsare, hela principen för driften av en zenerdiod finns i glaset. Oavsett vilken ström vi häller på det (ja, naturligtvis, inom rimliga gränser, annars kommer glaset att bära iväg och gå sönder), kommer glaset alltid att vara fullt. Men det är nödvändigt att hälla uppifrån. Detta betyder, Spänningen vi applicerar på zenerdioden måste vara högre än stabiliseringsspänningen för zenerdioden.

Zenerdiodmärkning

För att ta reda på stabiliseringsspänningen för den sovjetiska zenerdioden behöver vi en referensbok. Till exempel, på bilden nedan finns en sovjetisk zenerdiod D814V:

Vi letar efter parametrar för det i onlinekataloger på Internet. Som du kan se är dess stabiliseringsspänning vid rumstemperatur cirka 10 volt.

Främmande zenerdioder markeras lättare. Om du tittar noga kan du se en enkel inskription:

5V1 - detta betyder att stabiliseringsspänningen för denna zenerdiod är 5,1 volt. Mycket lättare, eller hur?

Katoden för främmande zenerdioder är huvudsakligen märkt med en svart rand

Hur man kontrollerar zenerdiod

Hur kontrollerar man zenerdioden? Ja precis som! Du kan se hur du kontrollerar dioden i den här artikeln. Låt oss kolla vår zenerdiod. Vi ställer in den på kontinuitet och fäster den röda sonden på anoden och den svarta sonden på katoden. Multimetern ska visa ett framåtspänningsfall.

Vi byter sonderna och ser en. Det betyder att vår zenerdiod är i full stridsberedskap.

Nåväl, det är dags för experiment. I kretsarna är en zenerdiod ansluten i serie med ett motstånd:

Var Uin – ingångsspänning, Uout.st. – utgångsstabiliserad spänning

Om vi ​​tittar noga på diagrammet får vi inget annat än en spänningsdelare. Allt här är elementärt och enkelt:

Uin=Uout.stab +Uresistor

Eller med ord: ingångsspänningen är lika med summan av spänningarna på zenerdioden och motståndet.

Detta schema kallas parametrisk stabilisator på en zenerdiod. Beräkningen av denna stabilisator ligger utanför ramen för denna artikel, men om någon är intresserad, googla den ;-)

Så låt oss sätta ihop kretsen. Vi tog ett motstånd med ett nominellt värde på 1,5 Kilohm och en zenerdiod med en stabiliseringsspänning på 5,1 Volt. Till vänster ansluter vi strömförsörjningen, och till höger mäter vi den resulterande spänningen med en multimeter:

Nu övervakar vi noggrant avläsningarna av multimetern och strömförsörjningen:

Så medan allt är klart, låt oss lägga till mer spänning... Hoppsan! Vår inspänning är 5,5 volt och vår utspänning är 5,13 volt! Eftersom stabiliseringsspänningen för zenerdioden är 5,1 volt, som vi kan se, stabiliseras den perfekt.

Låt oss lägga till lite mer volt. Ingångsspänningen är 9 volt, och zenerdioden är 5,17 volt! Fantastisk!

Vi lägger också till... Ingångsspänningen är 20 volt, och utgången, som om ingenting hade hänt, är 5,2 volt! 0,1 Volt är ett mycket litet fel, det kan till och med försummas i vissa fall.

Volt-ampere karakteristisk för en zenerdiod

Jag tror att det inte skulle skada att överväga ström-spänningskarakteristiken (VC) för zenerdioden. Det ser ut ungefär så här:

Var

IPr– framåtström, A

Upr– framspänning, V

Dessa två parametrar används inte i zenerdioden

Uarr– omvänd spänning, V

Ust– märkstabiliseringsspänning, V

Ist– märkstabiliseringsström, A

Nominell betyder en normal parameter vid vilken långtidsdrift av radioelementet är möjlig.

Imax– maximal zenerdiodström, A

Immin– minsta zenerdiodström, A

Ist, Imax, Imin – Detta är strömmen som flyter genom zenerdioden när den är i drift.

Eftersom zenerdioden arbetar i omvänd polaritet, till skillnad från en diod (zenerdioden är ansluten till katoden till plus, och dioden med katoden till minus), så kommer arbetsområdet att vara exakt det som är markerat med den röda rektangeln .

Som vi kan se, vid någon spänning Urev börjar vår graf att falla ner. Vid denna tidpunkt inträffar en sådan intressant sak som ett sammanbrott i zenerdioden. Kort sagt kan den inte längre öka spänningen på sig själv, och vid denna tidpunkt börjar strömmen i zenerdioden att öka. Det viktigaste är att inte överdriva strömmen, mer än Imax, annars kommer zenerdioden att skadas. Det bästa driftläget för zenerdioden anses vara det läge där strömmen genom zenerdioden är någonstans i mitten mellan dess maximala och minimala värden. Detta är vad som kommer att visas på grafen driftpunkt driftläge för zenerdioden (markerad med en röd cirkel).

Slutsats

Tidigare, i tider av knappa delar och början av elektronikens storhetstid, användes märkligt nog ofta en zenerdiod för att stabilisera utspänningen. I gamla sovjetiska böcker om elektronik kan du se denna del av kretsen för olika strömförsörjningar:

Till vänster, i den röda ramen, markerade jag en del av strömförsörjningskretsen som är bekant för dig. Här får vi DC-spänning från AC-spänning. Till höger, i den gröna ramen, är stabiliseringsdiagrammet ;-).

För närvarande ersätter treterminals (integrerade) spänningsstabilisatorer stabilisatorer baserade på zenerdioder, eftersom de stabiliserar spänningen många gånger bättre och har god effektförlust.

På Ali kan du omedelbart ta en hel uppsättning zenerdioder, från 3,3 volt till 30 volt. Välja efter din smak och färg.

En zenerdiod är en halvledardiod med unika egenskaper. Om en vanlig halvledare, när den slås på igen, är en isolator, utför den denna funktion tills en viss ökning av den applicerade spänningen, varefter ett lavinliknande reversibelt sammanbrott inträffar. Med en ytterligare ökning av den omvända strömmen som flyter genom zenerdioden, fortsätter spänningen att förbli konstant på grund av en proportionell minskning av motståndet. På så sätt är det möjligt att uppnå en stabiliseringsregim.

I stängt tillstånd passerar initialt en liten läckström genom zenerdioden. Elementet beter sig som ett motstånd, vars värde är högt. Under sammanbrott blir zenerdiodens resistans obetydlig. Om du fortsätter att öka spänningen vid ingången börjar elementet värmas upp och när strömmen överstiger det tillåtna värdet uppstår ett irreversibelt termiskt genombrott. Om saken inte förs till denna punkt, när spänningen ändras från noll till den övre gränsen för arbetsområdet, bevaras zenerdiodens egenskaper.

När en zenerdiod är direkt påslagen skiljer sig inte egenskaperna från en diod. När plus är anslutet till p-området och minus till n-området, är korsningsresistansen låg och ström flyter fritt genom den. Den ökar med ökande inspänning.

En zenerdiod är en speciell diod, mestadels kopplad i motsatt riktning. Elementet är initialt i stängt tillstånd. När ett elektriskt haveri inträffar, håller spänningszenerdioden den konstant över ett brett strömområde.

Minus appliceras på anoden och plus appliceras på katoden. Utöver stabilisering (under punkt 2) inträffar överhettning och sannolikheten för elementfel ökar.

Egenskaper

Parametrarna för zenerdioderna är följande:

• U st - stabiliseringsspänning vid märkström I st;
• Ist min - minsta ström från början av elektriskt genombrott;
• Ist max - maximal tillåten ström;
• TKN - temperaturkoefficient.

Till skillnad från en konventionell diod är en zenerdiod en halvledarenhet där områdena för elektrisk och termisk nedbrytning är belägna ganska långt från varandra på ström-spänningskarakteristiken.

Förknippad med den maximalt tillåtna strömmen är en parameter som ofta anges i tabeller - effektförlust:

P max = I st max ∙ U st.

Zenerdiodens funktions beroende av temperaturen kan vara antingen positivt eller negativt. Genom att seriekoppla element med koefficienter av olika tecken skapas precisionszenerdioder som är oberoende av uppvärmning eller kylning.

Anslutningsscheman

En typisk krets av en enkel stabilisator består av ett ballastmotstånd Rb och en zenerdiod som shuntar lasten.

I vissa fall är stabiliseringen störd.

1. Tillför en högspänning till stabilisatorn från strömkällan med en filterkondensator vid utgången. Strömstötar under laddning kan orsaka fel på zenerdioden eller förstöra motståndet Rb.
2. Belastning. När den maximala spänningen appliceras på ingången kan zenerdiodströmmen överstiga det tillåtna värdet, vilket kommer att leda till uppvärmning och förstörelse. Här är det viktigt att följa det passsäkra arbetsområdet.
3. Resistansen Rb väljs liten så att vid minsta möjliga värde på matningsspänningen och den maximalt tillåtna strömmen på lasten, är zenerdioden i driftkontrollzonen.

För att skydda stabilisatorn, tyristorskyddskretsar eller

Motstånd R b beräknas med formeln:

Rb = (U pit - U nom)(Ist + In).

Zenerdiodström I st väljs mellan tillåtna max- och minivärden, beroende på ingångsspänningen U matning och lastström I n.

Val av zenerdioder

Elementen har stor spridning i stabiliseringsspänning. För att erhålla det exakta värdet på U n väljs zenerdioder från samma batch. Det finns typer med ett smalare intervall av parametrar. För hög effektförlust installeras elementen på radiatorer.

För att beräkna parametrarna för en zenerdiod krävs initiala data, till exempel följande:

• U matning = 12-15 V - ingångsspänning;
• U st = 9 V - stabiliserad spänning;

Parametrarna är typiska för enheter med låg energiförbrukning.

För en minsta inspänning på 12 V väljs belastningsströmmen till maximalt - 100 mA. Med hjälp av Ohms lag kan du hitta kretsens totala belastning:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Spänningsfallet över zenerdioden är 9 V. För en ström på 0,1 A blir den ekvivalenta belastningen:

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

Nu kan du bestämma ballastmotståndet:

Rb = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Den väljs från standardserien, där värdet sammanfaller med det beräknade.

Den maximala strömmen genom zenerdioden bestäms med hänsyn till lastbortkopplingen, så att den inte misslyckas om någon tråd är osoldad. Spänningsfallet över motståndet blir:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Då bestäms strömmen genom motståndet:

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

Eftersom zenerdioden är seriekopplad är Ic = I R = 0,2 A.

Förlusteffekten blir P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Baserat på de erhållna parametrarna väljs en lämplig D815V zenerdiod.

Symmetrisk zenerdiod

En symmetrisk diodtyristor är en omkopplingsanordning som leder växelström. En egenhet med dess funktion är spänningsfallet till flera volt när det slås på i intervallet 30-50 V. Det kan ersättas av två motkopplade konventionella zenerdioder. Enheterna används som kopplingselement.

Zenerdiod analog

När det inte är möjligt att välja ett lämpligt element används en analog till en zenerdiod på transistorer. Deras fördel är förmågan att reglera spänningen. För detta ändamål kan DC-förstärkare med flera steg användas.

En spänningsdelare med R1 är installerad vid ingången. Om inspänningen ökar, ökar den också vid basen av transistorn VT1. Samtidigt ökar strömmen genom transistorn VT2, vilket kompenserar för spänningsökningen och håller den stabil vid utgången.

Zenerdiodmärkning

Glas zenerdioder och zenerdioder i plastfodral tillverkas. I det första fallet appliceras 2 siffror på dem, mellan vilka bokstaven V är placerad. Inskriptionen 9V1 betyder att U st = 9,1 V.

Inskriptionerna på plasthöljet dechiffreras med hjälp av ett datablad, där du också kan ta reda på andra parametrar.

Den mörka ringen på kroppen indikerar katoden som plusen är ansluten till.

Slutsats

En zenerdiod är en diod med speciella egenskaper. Fördelen med zenerdioder är en hög nivå av spänningsstabilisering över ett brett spektrum av driftsströmändringar, såväl som enkla anslutningsdiagram. För att stabilisera lågspänningen slås enheterna på i framåtriktningen, och de börjar fungera som vanliga dioder.

Även om det under utarbetandet av insamlingsscheman särskilt utvaldes som använder de vanligaste, allmänt tillgängliga och billiga elementen, skulle det inte vara fel att ange användningsordningen för andra element som lika eller med stor framgång ersätter de saknade.

När du byter ut ett element med ett annat, rekommenderas att du först använder referenslitteratur. I en kort bilaga, även om man önskar, är det omöjligt att lista alla möjliga alternativ för att ersätta element, eftersom det finns mer än ett dussin namn på enbart halvledardioder. Det är dock möjligt att ge en allmän inställning till möjlig användning av vissa enhetselement istället för andra.

Låt oss börja med halvledardioder. Konventionellt är alla halvledardioder som används i samlingen uppdelade i lågeffekts högfrekventa germaniumdioder (dioder typ D9B - D9Zh), lågeffektkiselpuls (högfrekvent) - KD503A och kisel (lågfrekvens) - KD102A ( B). Bokstaven vid suffixet (slutet) av elementbeteckningen (A, B, C, etc.) betyder en variant av grundmodellen, som på något sätt skiljer sig från resten.

I utländska publikationer betecknas generella dioder ofta på ett enda sätt: dessa är universella lågfrekventa eller högfrekventa germanium- eller kiseldioder. Om inte konstruktionen specificerar speciella krav för dioderna, är minimikraven för dem:

Högfrekventa germanium- eller kiseldioder - med en maximal backspänning på minst 30 V (i förhållande till samlingskretsar - även 15 V), framåtström på minst 10 mA. Driftsfrekvens - inte lägre än flera MHz.

Högfrekventa germaniumdioder: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 och andra.

Växla kiseldioder: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 och andra.

Lågfrekventa (effekt) dioder - med en maximal backspänning på minst 300 V, framåtström på minst 100 mA. Driftsfrekvens - inte lägre än flera kHz.

Lågfrekventa kiseldioder: KD102 - KD105\D226 och andra med en driftsspänning som inte är lägre än den spänning som används i en specifik krets.

Naturligtvis kan halvledarenheter som har högre prestanda och ofta är dyrare (designade för en högre driftsström, en högre maxfrekvens, en högre backspänning etc.) framgångsrikt ersätta den diod som rekommenderas i samlingen, en föråldrad modelldiod.

När du byter ut zenerdioder bör du först och främst vara uppmärksam på stabiliseringsspänningen. Alla insamlingskretsar använder övervägande lågeffekts zenerdioder. För närvarande finns ett brett utbud av olika zenerdioder tillgängliga, som ofta är utbytbara utan några reservationer. Som redan nämnts i ett av avsnitten i boken, se kapitel 1, kan en zenerdiod för varje ökad eller icke-standardspänning bestå av andra zenerdioder kopplade i serie, eller deras kombination med en kedja av framåtspänd germanium och (eller) kiseldioder.

Frågor om fullständigt utbyte av halvledarenheter diskuteras också i kapitel 1.

När du byter transistorer bör du vägledas av följande. För dessa enheter finns också en uppdelning i kisel, germanium, lågfrekventa, högfrekventa, högeffekts-, lågeffekttransistorer, etc.

Denna samling presenterar oftast de vanligaste transistorerna som producerats av industrin i över 30 år, dessa är KT315 - kisel lågeffekt högfrekventa p-p-p strukturer. Deras strukturella antonymer är KT361. Bland de kraftfulla kiseltransistorerna är detta KT805 p-p-p-strukturen; germanium lågeffekt högfrekvens - GT311 (1T311) p-p-p och deras antonymer p-p-p struktur - GT313 (1T313). Huvudegenskaperna hos dessa transistorer ges ovan.

För alla dessa transistorer finns det naturligtvis ett stort urval av likvärdiga och relaterade redundanta halvledarenheter, ibland skiljer sig från prototypen endast till namnet.

De huvudsakliga ersättningskriterierna är följande: maximal driftspänning vid transistorkollektorn, maximal kollektorström, maximal effekt som avges vid kollektorn, maximal driftfrekvens, strömöverföringskoefficient. Mer sällan, för de kretsar som presenteras i samlingen, är storleken på den kvarvarande kollektor-emitterspänningen och transistorns brusegenskaper signifikanta.

När en transistor ersätts med en annan bör ingen av dessa parametrar underskattas eller försämras. Samtidigt, i jämförelse med ganska gamla modeller av transistorer, har deras moderna varianter automatiskt och evolutionärt absorberat egenskaper som uppenbarligen är förbättrade jämfört med deras avlägsna förfäder.

Så till exempel kan transistorer av KT315-typ ersättas med mer avancerade transistorer av KT3102-typ (lågbrus högfrekventa kiseltransistorer), KT645 (kraftfullare högfrekventa högfrekventa transistorer i små storlekar) etc., som har uppenbarligen bättre egenskaper.

KT361-transistorer kan ersättas med transistorer av KT3107-typ (lågbrus högfrekventa kiseltransistorer) eller andra liknande.

Kraftfulla transistorer av typen KT805 (2T805), som används i uppsamlingskretsar huvudsakligen i ULF-utgångssteg och spänningsstabilisatorer, kan bytas ut utan att skada kretsarnas funktion av analoger, transistorer av KTVxx (2T8xx)-serien av p-p-p-strukturen, där xx är utvecklingens serienummer. Undantag från denna serie är transistorer KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856, etc.

Det bör noteras att om transistorn under drift värms upp märkbart betyder det att dess driftsläge är felaktigt valt, motstånd med andra klassificeringar används eller att det finns ett installationsfel. Om driften av en transistor vid en ökad kollektorström tillhandahålls av driftsförhållandena för en viss krets och transistorn värms upp märkbart, bör du tänka på att ersätta detta element med ett kraftfullare eller vidta åtgärder för att kyla det. Vanligtvis tillåter en enkel radiator eller användningen av en fläkt dig att öka den tillåtna effekten som försvinner av ett halvledarelement (transistor eller diod) med 10...15 gånger.

Ibland kan en kraftfull halvledarenhet (diod eller transistor) ersättas med parallellkopplade enheter med låg effekt. Vid införande av detta måste dock följande beaktas. Eftersom under tillverkningen av halvledarenheter, även från samma produktionssats, deras egenskaper skiljer sig markant, med en enkel parallellkoppling, kan belastningen på dem fördelas extremt ojämnt, vilket kommer att orsaka sekventiell utbränning av dessa enheter. För att jämnt fördela strömmar i parallellkopplade dioder och transistorer är det svårt att inkludera ett motstånd med en resistans på flera till tiotals ohm i serie med dioden eller i transistorns emitterkrets.

Om det är nödvändigt att använda en halvledardiod avsedd för högspänning, kan byte göras genom att seriekoppla flera dioder av samma typ, designade för lågspänning. Som tidigare, för att säkerställa en jämn fördelning av den omvända spänningen, som är den farligaste för driften av diodaggregatet, bör ett motstånd med ett motstånd på flera hundra kOhm till flera megohm anslutas parallellt med var och en av dioderna i aggregatet . Naturligtvis är liknande anslutningsscheman för transistorer också kända, men de används sällan. I alla fall, för de kretsar som presenteras i samlingen, kommer sådana byten inte att krävas, eftersom alla kretsar är konstruerade främst för lågspänningsförsörjning.

När man byter ut fälteffekttransistorer är situationen mycket mer komplicerad. Även om fälteffekttransistorer själva dök upp på sidorna i tidningar och böcker för ganska länge sedan, är deras utbud inte så representativt, och spridningen av parametrar är mer uttalad. Att ersätta utlandstillverkade fälteffekttransistorer kan vara särskilt svårt. När det gäller samlingens kretsar, som sagts tidigare, använder den bara de mest tillgängliga elementen, inklusive fälteffekttransistorer.

I diagrammen som presenteras på sidorna i samlingen stöter vi upprepade gånger på användningen av telefonkapslar för ett något ovanligt syfte - samtidigt som lågfrekventa oscillerande kretsar och ljudsändare. I grund och botten används standardprodukter och ofta använda produkter som sådana telefonkapslar. Detta är en telefonkapsel av typen TK-67, som används i inhemskt tillverkade telefonapparater, och en hörlur av typen TM-2 (TM-4), som vanligtvis används i apparater för hörselskadade. Naturligtvis kan dessa telefonkapslar ersättas av andra inhemska eller utländska som har liknande egenskaper, men i vissa fall kan det vara nödvändigt att välja kondensatorkapacitansen (till exempel om denna telefonkapsel har en lågfrekvent resonansoscillerande krets).

LÄSARE FÖRESLÅR-

ANALOG ~ KRAFTIG

För att stabilisera lastmatningsspänningen använder de ofta den enklaste parametriska stabilisatorn (fig. 1), där ström från likriktaren tillförs genom ett förkopplingsmotstånd, och en zenerdiod kopplas parallellt med lasten.

En sådan stabilisator fungerar vid belastningsströmmar som inte överstiger den maximala stabiliseringsströmmen för en given stabilisator. Och om belastningsströmmen är betydligt högre använder de en kraftfullare zenerdiod, till exempel D815-serien, som tillåter en stabiliseringsgräns på 1... 1,4 A (D815A).

Om en sådan zenerdiod inte är tillgänglig, fungerar en lågeffektsdiod, men den måste användas tillsammans med en kraftfull transistor, som visas i fig. 2. Resultatet är en analog av en kraftfull zenerdiod, som ger en ganska stabil spänning över belastningen även vid en ström på 2 A, även om den maximala stabiliseringsströmmen för KS147A-stabilisatorn som anges i diagrammet är 58 mA.

Analogen fungerar så här. Så länge matningsspänningen som kommer från likriktaren är mindre än genombrottsspänningen för zenerdioden, är transistorn stängd, strömmen genom analogen är obetydlig (den direkta horisontella grenen av volt-amperekarakteristiken för analogen som visas i Fig. 3), när matningsspänningen ökar bryter zenerdioden igenom, ström börjar flyta genom den och transistorn öppnar sig något (isog-.

zenerdiod

mutter del av egenskapen). En ytterligare ökning av matningsspänningen leder till en kraftig ökning av strömmen genom zenerdioden och transistorn, och därför till stabilisering av utspänningen vid ett visst värde (vertikal gren av karakteristiken), som i en konventionell parametrisk stabilisator.

Stabiliseringseffekten uppnås på grund av det faktum att i nedbrytningsläge har zenerdioden en låg differentialresistans och djup negativ återkoppling utförs från transistorns kollektor till dess bas. Därför, när utspänningen minskar, kommer strömmen genom zenerdioden och transistorns bas att minska, vilket kommer att leda till en betydligt större (med flera gånger) minskning

kollektorström, vilket innebär en ökning av utspänningen. När utspänningen ökar, kommer den omvända processen att observeras -

Värdet på den stabiliserade utspänningen bestäms genom att summera stabiliseringsspänningen för zenerdioden med spänningen för emitterövergången för den öppna transistorn (^0,7 V för en kiseltransistor och 0,3 V för en germaniumtransistor). Den maximala stabiliseringsströmmen för analogen kommer att vara nästan gånger högre än densamma

parameter för den använda zenerdioden. Följaktligen kommer effektförlusten på transistorn att vara samma antal gånger större än effekten på zenerdioden.

Från ovanstående samband är det lätt att dra slutsatsen att den statiska överföringskoefficienten för en kraftfull transistor inte måste vara mindre än kvoten av den maximala strömförbrukningen för lasten dividerat med den maximala stabiliseringsströmmen för zenerdioden. Den maximalt tillåtna kollektorströmmen för transistorn och spänningen mellan kollektorn och emittern måste överstiga den specificerade analoga stabiliseringsströmmen respektive utspänningen.

När du använder en pnp-strukturtransistor bör den anslutas i enlighet med den som visas i fig. 4 schema. I denna utföringsform kan transistorn monteras direkt på den drivna strukturens chassi, och de återstående delarna av analogen kan monteras på transistorns terminaler.

För att minska utspänningsrippeln och reducera differentialresistansen hos analogen kan en oxidkondensator med en kapacitet på 100.. 500 μF kopplas parallellt till zenerdiodterminalerna.

Avslutningsvis, lite om temperaturspänningskoefficienten (TCV) för analogen. När du använder precisionszenerdioder i serien D818, KS191 kommer TKN-analogen att vara betydligt sämre än TKN-zenerdioden. Om en zenerdiod med en stabiliseringsspänning på mer än 16 V används, kommer TKN för analogen att vara ungefär lika med TKN för zenerdiod, och med zenerdioder D808 - D814 kommer TKN för analogen att förbättras.

I. KURSKY

FRÅN REDAKTÄREN. Artikeln av I. Kursky tar inte upp frågan om att välja ett ballastmotstånd, med tanke på att du redan har en parametrisk stabilisatorkrets och du behöver bara välja en kraftfull zenerdiod. Om det inte finns någon sådan krets, använd rekommendationerna för beräkning av ballastmotståndet som ges i artikeln av V. Krylov "Simple voltage stabilizer" i Radio, 1977, nr 9, sid. 53, 54