Исследование вольт -амперной характеристики стабилитрона — Информатика, информационные технологии
Приборы и оборудование
- Компьютер, с необходимым программным обеспечением (имитатор генератора импульсных сигналов)
- Программа для моделирования
Теоретическое обоснование
Полупроводниковый стабилитрон – это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне и который предназначен для стабилизации напряжения.
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона
На рис. 1. показан примерный вид вольт-амперной характеристики (ВАХ) стабилитрона. Основным параметром стабилитрона является напряжение стабилизации Uст – значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока Iст. В зависимости от толщины p-n перехода напряжение стабилизации может быть от 2 до 400 В. Рабочий участок ВАХ ограничен предельно допустимыми значениями тока Iст.min и Iст.max, которые приводятся в справочных данных.
О качестве стабилитрона, т.е. о его способности стабилизировать напряжение при изменениях проходящего тока, можно судить по значению дифференциального сопротивления стабилитрона rст, которое определяется отношением приращения напряжения к вызвавшему его приращению тока. Качество стабилитрона тем выше, чем меньше его дифференциальное сопротивление.
При проектировании источников электропитания для радиоэлектронной аппаратуры предъявляются высокие требования к стабильности напряжения питания.
В данной работе исследуется параметрический стабилизатор, основанный на использовании полупроводникового стабилитрона (рис. 2).
Рис. 2. Параметрический стабилизатор напряжения
В этой схеме стабильность выходного напряжения определяется в основном параметрами стабилитрона VD1.
Входное напряжение Uвх должно быть больше напряжения пробоя стабилитрона Uст. Для ограничения тока через стабилитрон устанавливается балластный резистор Rб, на котором падает разность напряжений Uвх – Uст. Часть входного напряжения теряется на этом резисторе, а оставшаяся часть приложена к нагрузке. Функцию нагрузки в схеме выполняет сопротивление Rн, величину которого можно задавать при проведении исследования. Колебания входного напряжения Uвх или тока нагрузки Iн приводят к изменению тока через стабилитрон Iст.
Наибольший ток через стабилитрон протекает при максимальном входном напряжении и минимальном токе нагрузки:
Наименьший ток через стабилитрон протекает при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки:
Полный диапазон изменения тока стабилитрона составляет
– = (Uвх.макс – Uвх.мин)/Rб + Iн.макс – Iн.мин.
При выполнении условий:
; ,
где и – предельно допустимые токи стабилитрона, напряжение на нагрузке Uвых = Uст стабильно.
Ход работы
Исследование вольт -амперной характеристики стабилитрона
Собрать на рабочем столе программы Electronics Workbench схему рис. 3 для построения прямой и обратной ветвей ВАХ полупроводникового стабилитрона, модель которого задана в таблице вариантов.
Рис. 3. Схема измерений ВАХ стабилитрона
Таблица
Варианты заданий к схеме стабилизатора напряжения
Вариант | Стабилитрон | Iст.max, мА | Uвх.ном,В | Uвых, В | Iн. ном,мА |
1N4730A | 3,9 | ||||
1N4731A | 4,3 | ||||
1N4732A | 4,7 | ||||
1N4733A | 5,1 | ||||
1N4734A | 5,6 | ||||
1N4735A | 6,2 | ||||
1N4736A | 6,8 | ||||
1N4737A | 7,5 | ||||
1N4738A | 8,2 | ||||
1N4739A | 9,1 | ||||
1N4740A | |||||
1N4741A | |||||
1N4742A | |||||
1N4743A | |||||
1N4744A |
Примечание: стабилитроны выбраны из библиотеки motor_1n программы Electronics Workbench.
С помощью ключа, управляемого клавише Space (Пробел), к стабилитрону можно подключать либо источник прямого тока, либо источник обратного тока. Изменяя значения прямого тока Iпр в пределах от 1 мА до 100 мА (10…12 точек), произвести измерения прямого напряжения Uпр. Задавая значения обратного тока в пределах от 0,5 мА до величины Iст.max (10…12 точек), произвести измерения обратного напряжения Uобр. Построить графики прямой Iпр = f(Uпр) и обратной Iобр = f(Uобр) ветвей характеристики стабилитрона в одних и тех же координатах: напряжение (по горизонтали) – ток (по вертикали). Для наглядности графика ВАХ целесообразно использовать разные масштабы по оси напряжения для прямой и обратной ветвей.
Статьи к прочтению:
- Источники нумеруются для того, чтобы на них можно было ссылаться из текста пояснительной записки.
- История и классификация языков программирования
youtube.com/embed/LKvI5NMqwcU» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Обзор диодов в полупроводниках.
1
1.5KE11A ОБЩИЙ ПОЛУДИОД Номер детали: 1.
0,25 $ 0,20 $ — 100 шт. посмотреть еще
2
1.5KE160CA ОБЩИЙ ПОЛУДИОД Номер детали: 1.5KE160CA Производитель: GENERAL SEMI Тедсс Идентификатор: 2028003279
0,50 $ $0,25 — 100 шт. посмотреть еще
3
1.5KE170CA МОТОРОЛА Диод Номер детали: 1.5KE170CA Производитель: MOTOROLA Тедсс Идентификатор: 2028018326 Подавитель переходного напряжения.
0,95 $
4
1.5KE200A СТМИКРО Диод Номер детали: 1.5KE200A Производитель: STMICRO Тедсс Идентификатор: 2028031159 STMICRO 1.5KE200A Полупроводник.
$1.00 0,28 $ — 100 шт. посмотреть еще
5
1.5KE24CA GENERALSEMI Диод Номер детали: 1.5KE24CA Производитель: GENERALSEMI Тедсс Идентификатор: 2028027197 GENERALSEMI 1.5KE24CA Полупроводник.
0,14 доллара США посмотреть еще
6
1.
0,12 доллара США посмотреть еще
7
1.5KE27CA DIODES INC Диод Номер детали: 1.5KE27CA Производитель: DIODES INC. Тедсс Идентификатор: 2028019678
0,20 $ 0,10 $ — 100 шт. посмотреть еще
8
1.5KE33A ГИ Диод Номер детали: 1.5KE33A Производитель: GI Тедсс Идентификатор: 2028024574 GI 1.
0,25 $ $0,14 — 1400 шт. посмотреть еще
9
1.5KE350A МАЛЕНЬКИЙ ФУЗЕ- Номер детали: 1.5KE350A Производитель: LITTELFUSE Тедсс Идентификатор: 2028020662
0,50 $ $0,36 — 100 шт. посмотреть еще
10
Диод TVS 1.5KE36A SGS/THOMPSON Номер детали: 1.5KE36A Производитель: SGS/THOMPSON Тедсс Идентификатор: 2028021349 Диод TVS Single Uni-Dir 30.8V 1.5KW 2-Pin DO-201
1900 РУБ.
0,05 $ 0,012 $ — 1000 шт. 0,008 $ — 2500 шт.