Исследование полупроводникового стабилитрона

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Цель работы. Изучить принцип работы и характеристики стабилитрона.

 

1. Краткие теоретические сведения.

Стабилитрон представляет собой полупроводниковый диод, вольтамперная характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода – в относительно низком напряжении пробоя (U_СТ) при обратном включении. При превышении этого напряжения в диоде возникает электрический пробой p-n перехода и ток обратного направления скачком возрастает (эффект Зенера). Если ток не ограничивать, то электрический пробой перейдет в тепловой и переход расплавится. Однако, если ограничить значение тока некоторым максимально допустимым значением, теплового пробоя не происходит. Участок ВАХ, соответствующий режиму пробоя, является круто падающей ветвью характеристики (рис. 2.1).

U_СТ

I_min

 

I_max

 

Рис. 2.1

 

На этом участке значительному изменению тока, проходящего через диод, соответствует незначительное падение напряжения на диоде. Это обстоятельство позволяет использовать такой диод для стабилизации напряжения на участке цепи. Для этого его нужно включить параллельно этому участку (нагрузке). Диод, предназначенный для стабилизации напряжения, называется стабилитроном.

На рис. 2.2 изображена схема включения стабилитрона. Стабилитрон включается параллельно нагрузке R_Н обратно приложенному напряжению. Величина тока через стабилитрон ограничивается резистором R_ОГР. При условии R_Н >> R_Д I_СТ = (U1 – U2)/ R_ОГР.

 

R_ОГР

 

VD

U1 R_Н U2

 

 

A

 

Рис. 2.2

Основными параметрами стабилитронов являются:

- напряжение стабилизации U_CТ;

- коэффициент стабилизации К_СТ = ΔU1/ΔU2.

- дифференциальное сопротивление R_д при напряжении U_СТ;

- температурный коэффициент напряжения стабилизации α = (ΔU_СТ/U_СТ)/ΔT (где ΔU_СТ – изменение напряжения стабилизации при изменении температуры ΔТ);

- минимально допустимый ток стабилизации I_МИН, при котором U_СТ находится в заданных пределах;

- максимально допустимый ток стабилизации I_MAX;

- максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Стабилитроны применяются в устройствах питания для стабилизации напряжения. В зависимости от структуры, состава и конструкции стабилитроны имеют разные значения напряжения стабилизации. Имея разные номиналы, они обеспечивают диапазон стабилизации напряжения в блоках питания от 3 до 200В.

 

2. Методика выполнения работы.

2.1.Собрать схему рис.2.2.

2.2.Снять ВАХ стабилитрона.

Для этого к входу цепи подключить источник регулируемого напряжения U1.

Устанавливая несколько (8 – 10) значений U1, измерять величины тока через стабилитрон I_СТ и напряжение на стабилитроне (нагрузке) U2.

Заполнить таблицу:

 

U1, B
U2, B
IСТ, мА

 

 

2.3.Построить зависимость U2(U1).

2.4.Определить коэффициент стабилизации К_СТ.

 

3. Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие пункты:

а) наименование и цель работы;

б) принципиальные электрические схемы для выполненных экспериментов;

в) результаты экспериментальных исследований, помещенные в соответствующие таблицы;

г) обработанные осциллограммы;

д) выводы по работе.

 

4. Контрольные вопросы.

 

4.1. Что такое стабилитрон?

4.2. Каков принцип работы стабилитрона?

4.3. Как включается стабилитрон в электрическую схему?

4.4. Каковы основные параметры стабилитрона?

4.5. Что произойдет, если в схеме установить ток стабилитрона меньше I_МИН?

4.6. Что произойдет, если ток стабилитрона станет больше I_MAX?

4.7. Чем отличается стабилитрон от выпрямительного диода?

4.8. Как обозначается стабилитрон на электрических схемах?

4.9. Как обозначается тип стабилитрона в документации?

4.10. Как определить напряжение стабилизации стабилитрона по его маркировке?

4.11. Как определить напряжение стабилизации стабилитрона экспериментально?

4.12. Как приближенно рассчитать ограничительный резистор?

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: