Лабораторная работа

Исследование стабилитрона

Категория:

Лабораторная работа

Дисциплина:

Электроника

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

2 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 4
Год сдачи: 2020
Дата публикации: 26.11.2020

Фрагменты для ознакомления

Лабораторная работа

Исследование стабилитрона

Цель работы:

Ознакомиться с принципом работы стабилитрона, исследовать характеристики и основные параметры стабилитрона.

Теоретическая часть

Функцию стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях входного напряжения, или изменении тока нагрузки выполняют стабилизаторы напряжения. Основным элементом стабилизатора является диод специальной конструкции, рабочим участком ВАХ которого является обратная ветвь в области пробоя. Такие диоды называются стабилитронами.

Полупроводниковые стабилитроны изготавливаются на основе кремния в связи с малым обратным током и резким переходом в область лавинного или туннельного пробоя. Стабилитроны с напряжением пробоя Uпр< 5(7) В используют явление туннельного пробоя, который наблюдается  в p – n переходах с резким распределением примеси и при высокой степени легирования.

С ростом температуры перехода напряжение туннельного пробоя уменьшается (отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН)), поскольку при этом уменьшается ширина p – n перехода и растет вероятность туннелирования носителей в зону проводимости.

Значение напряжения лавинного пробоя обычно Uпр > 7(15) В, и зависит оно  от ширины запрещенной зоны Eg. Большему значению  Eg требуется большая энергия носителя для ударной ионизации, а значит, и напряжение пробоя будет больше.

С ростом температуры полупроводника увеличивается амплитуда колебаний атомов кристаллической решетки, возрастает вероятность столкновения свободных носителей с ними и уменьшается, поэтому длина свободного пробега носителей. Чтобы при меньшей длине пробега носитель набрал необходимую для ионизации атомов энергию, необходимо повышение внешнего напряжения. Поэтому напряжение лавинного пробоя с ростом температуры возрастает (положительный ТКН).

У стабилитронов с напряжением пробоя 5(7)…7(15) В пробой определяется совместным действием туннельного и лавинного механизмов, поэтому у них напряжение пробоя при увеличении температуры практически не изменяется, т.к. ТКН туннельного и лавинного пробоя имеют противоположные знаки и компенсируют друг друга.

Принцип стабилизации напряжения

Принцип стабилизации напряжения с помощью стабилитрона удобно пояснить с помощью схемы простейшего параметрического стабилизатора напряжения (рис.3) и обратной ветви ВАХ стабилитрона, представленной на рис.4.                                                           

Стабилитроны, в отличие от других диодов, имеют свое графическое изображение в схемах, показанное на рис.3.

При входном напряжении Uвх < Ucт.min + URб стабилитрон пропускает лишь пренебрежимо малый обратный ток, поэтому ток в цепи определяется суммой сопротивлений Rб + Rн.

Если Uвх - URб превысит Uвх.min наступает режим пробоя p – n перехода и при малых изменениях напряжения на стабилитроне и нагрузке ток через стабилитрон изменяется весьма значительно. Ток через балластное сопротивление Rб равен сумме токов стабилитрона iст и нагрузки iн. Так, если входное напряжение повысилось, то это приведет к росту тока стабилитрона и тока через сопротивление Rб. Падение напряжения на Rб URб возрастает, а на нагрузке и стабилитроне напряжение изменяется весьма незначительно.

Практическая часть

Исходные данные:

Схема для исследования прямой ветви ВАХ стабилитрона Д814 (на стенде VD1):

Схема для исследования обратной ветви ВАХ стабилитрона Д814 (на стенде VD1):

Величина балансового сопротивления R=510 Ом (на стенде R4).

Таблицы результатов измерений:

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона Д814:

1) Без резистора:

Iпр, мА

0

3

6

9

12

15

18

Uпр, В

0

0,7

0,76

0,77

0,78

0,79

0,8

87