Лабораторная работа № 2

Полупроводниковый стабилитрон

Цель работы – ознакомиться с реальной вольт-амперной характеристикой стабилитрона, его основными электрическими параметрами, схемой включения и анализом ее работы.

1. Краткие теоретические сведения

Стабилитроны и стабисторы – это полупроводниковые диоды, предназначенные для работы в схемах стабилизации напряжения, ограничения амплитуды импульсов, а также в качестве источников опорного напряжения.

У стабилитрона рабочим является участок пробоя на обратной ветви ВАХ (рис. 2.1). Здесь напряжение на диоде остается практически постоянным при значительном изменении протекающего тока. Физический механизм пробоя может быть туннельным (низковольтные стабилитроны), лавинным (высоковольтные) или смешанным.

Рис. 2.1. Вольт-амперная характеристика полупроводникового

стабилитрона при разных температурах

В отличие от стабилитронов, рабочим участком для стабисторов служит прямая ветвь ВАХ специальной (более крутой) формы. Поэтому стабисторы применяются в низковольтных стабилизаторах напряжения (0,35...1,9 В).

Основные параметры стабилитронов

Номинальный ток стабилизации – значение постоянного тока, протекающего через стабилитрон в режиме стабилизации.

Напряжение стабилизации – значение напряжения стабилитрона при протекании номинального тока стабилизации.

Минимальный ток стабилизации – значение тока стабилитрона, при котором возникает устойчивый пробой.

Максимальный ток стабилизации – наибольший ток, при котором мощность, рассеиваемая на стабилитроне, не превышает допустимого значения.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона (R_i) – дифференциальное сопротивление при заданном значении тока стабилизации стабилитрона, определяемое как отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации – отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации.

2. Предварительное задание

1. Постройте на одном графике обратные ветви ВАХ стабилитрона для двух значений температуры. Исходные данные возьмите в таблице 2.1, где U_ст1, U_ст2 соответствуют t₁=25 ^oC и t₂=60 ^oC.

Таблица 2.1

Iст, мА	0	-0,1	-0,2	-0,8	-3,0	-5,0	-7,0	-9,0	-11	-13,0	-15,0	-17,0	-19,0	-21	-23	-25	-27
Uст1, В	0	-3,8	-3,9	-4	-4,1	-4,15	-4,2	-4,25	-4,3	-4,35	-4,4	-4,45	-4,5	-4,55	-4,6	-4,65	-4,7
Uст2, В	0	-2	-4	-4,3	-4,47	-4,54	-4,61	-4,68	-4,75	-4,82	-4,89	-4,96	-5,03	-5,1	-5,17	-5,24	-5,31

2. Рассчитайте температурный коэффициент стабилизации напряжения по формуле (2.1). Необходимое значение в соответствии с номером варианта дано в таблице 2.2. определите по графику ВАХ или по таблице 2.1.

Таблица 2.2

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, мА	-5,0	-7,0	-9,0	-11	-13,0	-15,0	-17,0	-19,0	-21	-23
, В	-3,6	-3,6	-3,6	-3,6	-3,6	+3,6	+3,6	+3,6	+3,6	+3,6

3. Вычислите сопротивление стабилитрона по постоянному току и дифференциальное сопротивление (2.2) в точке номинального режима (таблица 2.2) для двух значений температуры.

Указание. Вычисления проводить по таблице и графику ВАХ. На графиках обязательно укажите необходимые приращения.

4. Определите коэффициент стабилизации (K_ст) стабилизатора напряжения. Для этого на графике ВАХ по двум точкам постройте сначала оду нагрузочную прямую

,

пересекающую ось напряжения в точке и ВАХ стабилитрона в точке ,

где , .

Затем вторую, параллельно первой, пересекающую оси в точках и , где дано в таблице 1.3.

По графику (или таблице) найдите соответствующее изменению напряжения питания стабилизатора на величину и вычислите K_ст по формуле (2.3) .

5. Вычислите коэффициент полезного действия стабилизатора в точке номинального режима по формуле

,

где мощности рассеиваемые соответственно на сопротивлениях и стабилитроне.