Как определить номинал стабилитрона: схема и принцип работы диода Зенера

Типы диодов

Стабилитрон (стабилитрон) — это тип полупроводникового диода, который работает при обратном напряжении смещения в режиме пробоя. До возникновения неисправности через стабилитрон протекают очень незначительные токи утечки, а сопротивление его достаточно велико. В момент разрыва ток, протекающий по нему, резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление уменьшается до малых значений. Благодаря этому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с хорошей точностью в широком диапазоне обратных токов
Основное деление диодов основано на их внешнем виде. Выделяют три категории: материал изготовления, площадь pn перехода и назначение.

Материал

Для производства диодов используется один из четырех оригинальных полупроводников:

• германий — в маломощных и прецизионных схемах, имеет более высокий коэффициент передачи;
• кремний — недорогой и прочный, устойчивый к температуре, но менее проводящий;
• арсенид галлия — дороже и сложнее кремния, высокая радиационная стойкость;
• фосфид индия — в светодиодах и для работы на сверхвысоких частотах.

У каждого материала в разных системах есть своя буква или цифра, которые указываются в начале.

Площадь перехода

Возможны два варианта конструктивного размещения катода и анода:

1. Точечный диод. Один из узких игольчатых электродов вплавлен в кристалл, образуя pn-границу. Имеет небольшую площадь, как следствие — высокую рабочую частоту. Они почти вышли из употребления из-за их низкого сопротивления, уязвимости к перегрузкам и низкого максимального тока.
2. Плоский диод. Переходная область больше: контакт проходит по площади полупроводниковой пластины, соединенной с кристаллом. Они отличаются большей емкостью, низким уровнем шума, малым падением напряжения. Примером может служить диод Шоттки.

В современной маркировке разделения практически не встречается: планарные диоды постепенно вытесняют точечные.

Подтип

Следующее обозначение зависит от назначения устройства. Существует классификация диодов, используемых в разных областях: туннельные, лазеры, варикапы, стабилитроны. Также есть разделение внутри подтипа, уже основанное на технических параметрах:

• рабочая частота;
• время восстановления;
• прямой и обратный ток;
• допустимые значения обратного и прямого напряжения;
• температурный режим.

Получается большое количество возможных комбинаций, отсюда и сложность создания единой системы маркировки.

Когда нужно проверить стабилитрон

Большинство стабилитронов не рассчитаны на большие токи. При значительных токовых нагрузках они быстро нагреваются, а при достижении максимума имеют тепловой отказ. Также они разрушительны при превышении лимита обратного напряжения, внешних тепловых или механических воздействиях. Неисправный ДЗ прерывает процесс стабилизации напряжения блока питания, что влияет на работоспособность пантографов, подключенных к блоку питания.

Неисправности и поломки легко установить с помощью мультиметра.

В первом случае мультиметр, подключенный к стабилитрону в режиме измерения сопротивления, показывает минимальное сопротивление, примерно 1 Ом. Во втором мультиметр тоже используется в режиме измерения сопротивления. Шкала покажет бесконечное сопротивление при любом подключении ДЗ (вперед и назад).

Проверяем выпрямительный диод и стабилитрон

Защитный диод, а также выпрямитель (включая блок питания) или диод Шоттки можно проверить мультиметром (или использовать омметр), для этого переводим прибор в режим выбора как показано на фото. Подключаем щупы измерительного прибора к выводам радиоэлемента. Когда вы подсоединяете красный («+») провод к аноду, а черный («-») провод к катоду, дисплей мультиметра (или омметра) покажет значение порогового напряжения проверяемого диода. После смены полярности прибор должен показывать бесконечно высокое сопротивление. В этом случае можно убедиться в функциональности элемента.

Если после повторного подключения измеритель регистрирует утечку, радиоэлемент «перегорел» и требует замены. Обратите внимание, что этот метод тестирования может использоваться для проверки диодов автомобильного генератора. Проверка стабилитронов проводится по аналогичному принципу, однако такая проверка не позволяет определить, стабилизировалось ли напряжение на определенном уровне. Поэтому нам нужно собрать простую схему. Легенда:

• БП — регулируемый источник питания (отображение тока и напряжения нагрузки);
• R — токоограничивающий резистор;
• VT — проверенный стабилитрон или лавинный диод.

Принцип проверки следующий:

• собираем схему;
• установить режим мультиметра, позволяющий измерять постоянное напряжение до 200 В;
• включить блок питания и начать постепенно увеличивать значение напряжения, пока амперметр на блоке питания не покажет, что по цепи течет ток;
• подключите мультиметр как показано на рисунке и измерьте напряжение стабилизации.

Стабилитрон.

Тестирование варикапов

В отличие от обычных диодов, pn переход варикапов имеет переменную емкость, величина которой пропорциональна обратному напряжению. Проверка этих элементов на обрыв или короткое замыкание выполняется так же, как и для обычных диодов. Для проверки емкости понадобится мультиметр с аналогичной функцией. Для тестирования вам нужно будет установить соответствующий режим мультиметра, как показано на фото (А), и вставить деталь в разъем конденсатора. Как правильно заметил один из комментаторов данной статьи, действительно невозможно определить емкость варикапа без работы номинального напряжения.

Поэтому, если возникнет проблема с идентификацией по внешнему виду, необходимо будет собрать простую насадку для мультиметра (повторяю для критиков, то есть цифровой мультиметр с функцией измерения емкости конденсаторов, например UT151B). Устройство требует настройки. Все довольно просто, собранный прибор подключается к измерительному прибору (мультиметру с функцией измерения емкости). Электропитание должно быть обеспечено стабилизированным (важным) источником питания с напряжением 9 вольт (например, батареей Krone). Изменяя емкость нижнего конденсатора (C2), мы получаем значение на индикаторе 100 пФ. Мы вычтем это значение из показаний устройства.

Этот вариант не идеален, необходимость его практического применения вызывает сомнения, но на диаграмме хорошо видна зависимость емкости варикапа от номинального напряжения.

Стабилитрон на плате.

Проверка супрессора (TVS-диода)

Защитный диод, он же ограничивающий стабилитрон, супрессор и TVS-диод. Эти элементы бывают двух типов: симметричные и асимметричные. Первые используются в цепях переменного тока, а вторые — в цепях постоянного тока. Если вкратце пояснить принцип работы такого диода, то он выглядит следующим образом:

Увеличение входного напряжения вызывает уменьшение внутреннего сопротивления. В результате ток в цепи увеличивается, что приводит к перегоранию предохранителя. Преимуществом устройства является его быстрое срабатывание, что позволяет ему поглощать скачки напряжения и защищать устройство. Скорость срабатывания — главное преимущество TVS-диода.

Теперь о проверке. Он ничем не отличается от обычного диода. Правда, есть одно исключение — стабилитроны, которые тоже можно отнести к семейству TVS, но на самом деле это быстрый стабилитрон, работающий по «механизму» лавинного пробоя (эффект Зенера). Но проверка состояния сводится к обычному дозвону. Создание условий триггера приводит к отказу элемента. Другими словами, нет возможности проверить защитные функции TVS-диода, это все равно что проверить совпадение (хорошее или плохое), пытаясь его зажечь.

Тестирование высоковольтных диодов

Проверить высоковольтный диод СВЧ обычным способом не получится в силу его особенностей. Чтобы проверить этот элемент, вам нужно будет собрать схему (показанную на рисунке ниже), подключенную к источнику питания 40-45 вольт.

Для проверки большинства элементов этого типа будет достаточно напряжения 40-45 вольт, методика испытаний такая же, как и для обычных диодов. Значение сопротивления R должно составлять от 2 кОм до 3,6 кОм.

Диоды туннельного и обращенного типа

Поскольку ток, протекающий в диоде, зависит от приложенного к нему напряжения, тест заключается в анализе этой зависимости. Для этого нужно собрать схему, например, как показано на рисунке.

Список предметов:

• ВД — испытуемый туннельный диод;
• Uп — любой гальванический источник питания с разрядным током около 50 мА;
• Резисторы: R1 — 12 Ом, R2 — 22 Ом, R3 — 600 Ом.

Установленный на мультиметре диапазон измерения должен быть не меньше максимального тока диода, этот параметр указывается в техпаспорте радиоэлемента.

Алгоритм тестирования:

• максимальное значение выставлено на переменном резисторе R3;
• испытуемый элемент подключается с соблюдением полярности, указанной на схеме;
• уменьшая значение R3, наблюдаем показания счетчика.

Если элемент подлежит ремонту, то во время измерения прибор покажет увеличение тока до I max диода, после чего последует резкое уменьшение этого значения. При дальнейшем увеличении напряжения ток уменьшится до I min, после чего снова начнет расти.

Читайте также: Операционный усилитель для чайников: схема и принцип работы

Тестирование без выпайки

Как показывает практика, не всегда можно проверить диод без распайки, когда он стоит на плате, как и другие радиодетали (например, транзистор, конденсатор, тиристор и т.д.). Это связано с тем, что элементы в схеме могут давать ошибку. Поэтому перед проверкой диода его необходимо выпарить. Стабилитрон относится к электронным устройствам с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Его свойства типичны для обычного диода. Но между ним и диодом есть существенная разница. Для проверки исправности стабилитрона можно использовать множество различных лабораторных инструментов и подставок. На практике для ремонта электронной начинки радиолюбители используют мультиметры или тестеры с компаратором. Чтобы выявить неисправность стабилитрона своими руками, нужно хорошо знать его характеристики и уметь пользоваться мультиметром.

Как проверить стабилитрон этим прибором, не прибегая к сложным и длительным лабораторным экспериментам, можно рассмотреть на примере. Его работа основана на нелинейной вольт-амперной характеристике pn перехода. Отличие от диодов и светодиодов заключается в наличии зоны пробоя на вольт-амперной характеристике. Он показывает, что при увеличении тока в нагрузке напряжение практически не меняется. Это свойство называется стабилизацией, а электронный элемент — стабилитроном. Устройства, в которых они используются, называются стабилизаторами. Стабилитроны в основном изготавливаются в стеклянном или металлическом корпусе. Они доступны в низковольтном и высоком напряжении. Чтобы убедиться в исправном состоянии предмета, его проверяют мультиметром.

Проверка стабилитрона на тестере.

Порядок проверки

Для проверки работоспособности детали мультиметр используется в режиме измерения сопротивления или в режиме проверки диодов. С тестером или мультиметром стабилитроны звучат так же, как диоды. Щупы прикладываются к выводам стабилитрона и показаниям шкалы индикации. Измерения следует проводить в прямом и обратном направлениях, то есть сначала применяем преимущество мультиметра к катоду, а затем к аноду стабилитрона. В первом случае прибор должен показывать бесконечное сопротивление, а во втором — единицы или десятки Ом.

Эти индикаторы указывают на исправность стабилитрона. Если измерение сопротивления показывает бесконечность в обоих направлениях, то это указывает на обрыв pn перехода и неисправность. Бывает так, что при звонке стабилитрона мультиметр показывает десятки или сотни Ом в обе стороны. В этом случае оказывается, что стабилитрон сломан. Это как раз тот вывод, который можно было бы сделать, если бы это был обычный диод. Но в случае со стабилитроном этот вывод неверен, скорее всего, полезен. Объясняется это наличием напряжения пробоя. В таблице ниже представлен полный список стабилитронов стабилизации напряжения:

Таблица стабилитронов для стабилизации напряжения.

Когда щупы мультиметра прикладываются к клеммам стабилитрона, подается напряжение внутреннего источника питания мультиметра. Если напряжение источника питания выше напряжения пробоя, шкала индикации покажет сопротивление в десятках или сотнях Ом. Если в мультиметре есть источник питания с напряжением, например, 9 Вольт, все проверенные стабилитроны с напряжением стабилизации менее 9 Вольт при измерении покажут неисправность.

Поэлементное описание элемента управления выглядит следующим образом:

• на приборе выбран режим измерения сопротивления;
• щупы тестера подключаются к контактам детали;
• показания устройства, отображаемые на дисплее, оцениваются.

Когда источник питания мультиметра подключен к положительному щупу к аноду, дисплей может записывать показания сопротивления от нескольких долей Ом до единиц. После замены измерительных щупов на исправный элемент получается бесконечно высокое сопротивление. Помня, что стабилитрон ведет себя как простой диод, установите диапазон измерения в кОм. В этом случае сопротивление полезной радиодетали достигает сотен кОм.

Информация. Показания, отображаемые на дисплее тестером, часто вводят в заблуждение человека, проводящего измерения. Одинаково высокое сопротивление к разным соединениям зонда не всегда означает поломку элемента. Напряжение внутреннего источника, применяемое для измерений, может превышать номинальное напряжение пробоя, и в этом случае полученные результаты будут ложными.

Различные типы диодов.

Тестирование светодиодов

Проверка светодиода почти такая же, как проверка диода выпрямителя. Как это сделать, было описано выше. Таким же методом проверяем светодиодную ленту (точнее ее smd элементы), инфракрасный светодиод и лазер. К сожалению, мощный радиоэлемент этой группы, имеющий повышенное рабочее напряжение, не может управляться таким образом. В этом случае вам также понадобится стабилизированный блок питания. Алгоритм проверки следующий:

• собираем схему, как показано на рисунке. Рабочее напряжение светодиода выставлено на блоках питания (указано в даташите). Диапазон измерения мультиметра должен составлять до 10 А. Обратите внимание, что зарядное устройство можно использовать в качестве источника питания, но необходимо добавить резистор, ограничивающий ток;

Измерение номинального тока на светодиодах:

• измерить номинальный ток и снять блок питания;
• установить режим мультиметра, позволяющий измерять постоянное напряжение до 20 В, и подключить прибор параллельно с проверяемым элементом;
• включить блок питания и снять параметры рабочего напряжения;
• мы сравниваем полученные данные с данными, указанными в техпаспорте, и на основе этого анализа определяем эффективность светодиода.

Супрессор заменяет стабилитрон.

Подробно о цветовой маркировке стабилизирующего диода

Маркировка стабилитронов

Любой диод (стабилитрон и т.д.) на корпусе имеет специальную маркировку, которая показывает, из какого материала был изготовлен каждый конкретный полупроводник. Такая маркировка может иметь следующий вид:

• буква или цифра;
• письмо.

Кроме того, маркировка отражает электрические свойства и назначение устройства. Обычно за это отвечает номер. Буква, в свою очередь, отражает соответствующий тип устройства. Кроме того, в маркировке указывается дата изготовления и символ продукта. Цельный тип smd часто содержит полную маркировку. В такой ситуации на корпусе изделия присутствует условный код, указывающий на тип микросхемы. Пример расшифровки нанесенной на корпус кодовой маркировки микросхем представлен на рисунке:

Пример маркировки микросхемы

Кроме того, есть еще и цветовая кодировка. Он бывает нескольких разновидностей, но наиболее часто используется японский бренд (JIS-C-7012).

Проверка измерителем

Перед началом работы необходимо проверить любой тип элемента. Не упускайте из виду это правило. Есть несколько способов проверить диод:

• Основной способ проверки — мультиметром. Контроль встроен в счетчик. Большинство мультиметров имеют режим циферблата с pn-переходом. Этот режим обычно обозначается значком диода на передней панели. Чтобы прозвонить диод мультиметром, установите ручку измерительного прибора на обозначение диода или нажмите кнопку с этим обозначением на лицевой панели прибора. Затем подключите красный провод к аноду тестируемого объекта, а черный провод к катоду. Узнать, какой из выводов является анодом, а какой катодом, можно в Интернете, прочитав описание используемого диода. Описания обычно включают знаки. При подключении, как описано, мультиметр должен показывать прямое пороговое напряжение тестируемого диода. Если элемент неисправен, прибор покажет ноль или сильно отличается от порогового значения. При обратном подключении (черный щуп мультиметра к аноду, красный щуп к катоду) мультиметр должен показывать нулевое напряжение.
• диод должен прозвучать, если мультиметр не поддерживает режим проверки полупроводников. Соберите простую схему. Подключите последовательно источник питания 5 В постоянного тока, резистор 100 Ом и тестируемый полупроводник. Подключите катод к минусу источника питания и анод к резистору. Затем установите мультиметр в режим определения постоянного напряжения. Подключите красный провод к аноду тестируемого диода, а черный провод к катоду. Если элемент в хорошем состоянии, прибор покажет прямое пороговое напряжение на нем.
• Проверьте диод, если мультиметр не имеет режима непрерывности полупроводника. На мультиметре выбрать режим измерения сопротивления, диапазон измеряемого сопротивления до 2 кОм. Подключите красный зонд устройства к аноду, черный зонд к катоду ячейки. В этом случае измерительный прибор должен показать сопротивление порядка сотен Ом. Если подключить мультиметр к полупроводнику наоборот (черный щуп к аноду, красный к катоду), то он должен показывать бесконечное сопротивление или обрыв цепи. Если даются другие показания, элемент неисправен.

Как проверить стабилитрон мультиметром на плате

При ремонте платы, в которой расположен стабилитрон, необходимо предусмотреть меры защиты от поражения электрическим током. Порядок проверки электронного устройства такой же, как и при проверке паяного стабилитрона. Но нужно учитывать, что остальные радиоэлементы, расположенные в схеме на плате, могут существенно изменить показания. При возникновении сомнений в правильности интерпретации результатов тестирования стабилитрон снимается с платы и проверяется без влияния остальных компонентов схемы. Следует отметить, что функциональность элемента не может быть гарантирована со стопроцентной уверенностью при его проверке мультиметром. Это может быть гарантировано, если вы включите его в цепь и включите электронное устройство с этой схемой. Если устройство работает, значит, элемент работает правильно.

Как и большинство средств измерений, мультиметры (тестеры) делятся на аналоговые и цифровые. Их главное отличие состоит в том, что информация о результатах измерений первого типа передается с помощью определенной шкалы и стрелок на ней, во втором случае эти данные отображаются в цифровом виде на жидкокристаллическом экране. Аналоговые устройства появились раньше, главное их достоинство — невысокая цена, а недостаток — неточности измерений. Поэтому, чтобы знак был максимально правильным, рекомендуется приобрести цифровой мультиметр.

Все версии тестеров имеют как минимум два вывода: красный и черный .

1. Первый используется непосредственно для измерений, иногда его также называют потенциалом,
2. Вторая обычная. Современные модели обычно имеют еще и переключатель, благодаря которому можно установить максимальные предельные значения.

Стабилотронометры.

Как проверять диод мультиметром

Диод — это элемент, проводящий электричество в одном направлении. Если повернуть в этом направлении, диод закроется. Изделие считается работоспособным только при соблюдении этого условия. В большинстве моделей тестеров уже есть такая функция, как проверка диода тестером. Перед началом проверки рекомендуется подключить два измерительных провода мультиметра, чтобы убедиться, что он работает, а затем выбрать «режим проверки диодов». Если тестер аналоговый, это делается в режиме омметра.

Проверка диодов мультиметром не требует дополнительных навыков. Чтобы убедиться, что элемент работает, вам необходимо выполнить прямое соединение, затем подключить анод к положительному значению (красный зонд), а катод к отрицательному значению (черный). На экране или на шкале прибора должно появиться значение напряжения пробоя диода, в среднем этот показатель составляет от 100 до 800 мВ. Если вы сделаете обратное соединение (поменяете электроды местами), значение не будет больше единицы. Из этого можно сделать вывод, что сопротивление устройства огромно и оно не проводит электричество. Если все произойдет именно так, как описано выше, электронный элемент ремонтопригоден и исправен.

Бывают ситуации, когда при подключении щупов диод пропускает ток в обоих направлениях или не пропускает его совсем (значения для прямого и обратного подключения равны единице). В первом случае это означает, что диод пробит, а во втором он перегорел или находится в разомкнутой цепи. Такие электронные элементы неисправны и их легко проверить тестером.

Напряжение стабилизации

Самым важным параметром стабилитрона, конечно же, является напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Берем стакан и наполняем водой…

Сколько бы воды мы ни налили в стакан, из стакана вылезет излишек. Думаю, это понятно даже дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стекло — стабилитрон. Уровень воды в стакане, наполненном до краев, — это напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте себе большой кувшин с водой рядом со стаканом. Мы наполняем стакан водой из кувшина, но не решаемся одновременно прикасаться к кувшину. Вариант только один — налить воду из кувшина, проделав отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы не смогли бы налить воду в стакан. Если объяснять языком электроники, кувшин имеет большее «напряжение», чем «натяжение» стакана.

Итак, уважаемые читатели, в стекле заключен весь принцип стабилитрона. Каким бы потоком мы его ни обливали (ну, конечно, в разумных пределах, иначе стакан унесет и разбьет), стакан всегда будет полон. Но оплата должна производиться сверху. Это означает, что напряжение, которое мы прикладываем к стабилитрону, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Стабилитрон или диод Зенера-подробное описание

Полупроводниковый прибор, такой как стабилитрон, или, как его еще называют, стабилитрон, служит для стабилизации выходного напряжения.

Принцип действия стабилитрона

Принцип работы устройства заключается в подаче на диод напряжения блокировки через резистор, величина которого превышает напряжение пробоя самого диода. До этого момента, до момента выхода из строя, через стабилитрон протекают токи утечки, величина которых очень незначительна, при этом сопротивление устройства очень велико.

В момент отключения значение тока резко возрастет, а значение дифференцированного сопротивления уменьшится до меньших значений. Благодаря этому свойству пробойный режим характеризуется стабильным значением напряжения в широких пределах обратного тока. Другими словами, стабилитрон служит для распределения тока резистора, который учитывает избыточное напряжение, а также ток, составляющий полезную нагрузку.

В основе устройства лежат два механизма: туннельный разрыв и pn переход, это называется эффект Зинера и лавинный разрыв pn перехода.

Основные электрические параметры, характеризующие стабилитрон

Рис n. 4. Для стабилитрона важны электрические характеристики.

Разъяснение основных значений, характеризующих стабилитрон:

• Напряжение стабилизации — U ведомое, соответствует средней точке в точке стабилизации. Напряжение стабилизации — среднее значение между минимальным и максимальным-максимальным значением стабилизированного напряжения.
• Минимальный ток стабилизации, при этом значении происходит лавинный пробой pn перехода обратимого действия, он неизменно соответствует минимальному значению стабилизируемого напряжения.
• Максимально допустимый ток стабилитрона.
• Ток стабилизации или постоянный ток определяется как — Ist.nom = Imax — Imin. (способен длительное время выдерживать р-n переход без термического разрушения.
• Температурный коэффициент — это величина, используемая для определения зависимости между изменением температуры окружающей среды при постоянном токе. У каждого типа стабилитрона свой температурный коэффициент.
• Дифференциальное сопротивление — это величина, которая зависит от увеличения напряжения стабилизации по мере увеличения тока в заданном диапазоне частот.
• Рассеиваемая мощность: величина мощности, которая обеспечивает требуемую надежность и рассеивается стабилитроном.

Типы стабилитронов

Существует три основных типа стабилитронов:

1. Прецизионные стабилитроны — отличаются более высокой стабильностью напряжения. Пример: 2С191 или КС211.
2. Двусторонний: ограничивает и стабилизирует биполярное напряжение. Пример: 2C170A или 2C182A.
3. Быстрый стабилитрон — пониженная барьерная емкость и низкая переходная работа — это дает возможность работать в области кратковременных импульсов напряжения. Это такие стабилитроны: 2С175Е; КС182Э; 2С211Э.

Распределение мощности представляет собой мощный маломощный стабилитрон.

Способы включения – последовательное и параллельное

Для импортированных деталей в сопроводительных документах не указаны ситуации, в которых возможно последовательное или параллельное соединение. В документации на домашние эталонные диоды можно найти две инструкции:

• В устройствах малой и средней мощности любое количество одиночных стабилитронов может быть подключено последовательно или параллельно.
• В устройствах средней и большой мощности любое количество стабилизирующих диодов одной серии может быть включено последовательно. При параллельном подключении необходимо произвести расчеты. Суммарная рассеиваемая мощность всех параллельно включенных стабилитронов не должна превышать рассеиваемую мощность одной части.

Допускается последовательное включение эталонных диодов разных серий, если рабочие токи создаваемой цепи не превышают номинальные токи стабилизации для каждой серии, установленной в цепи.

На практике для увеличения напряжения стабилизации часто используется последовательное соединение двух или трех стабилитронов. Эта мера применяется в том случае, если не удалось получить деталь на необходимое напряжение или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжения отдельных ячеек складываются. В основном такой тип подключения используется при сборке высоковольтных стабилизаторов.

Параллельное соединение деталей служит для увеличения силы тока и мощности. Однако на практике такой тип подключения применяется редко, поскольку разные образцы эталонных диодов, даже одного типа, не имеют точно одинаковых стабилизирующих напряжений. Следовательно, при параллельном включении разряд будет происходить только в той части, которая имеет наименьшее напряжение стабилизации, а в остальном пробоя не будет. В случае неисправности некоторые стабилитроны в этой цепи будут работать с недогрузкой, а другие — с перегрузкой.

Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны включены последовательно и встречно. В первом полупериоде синусоиды переменного тока один элемент работает как обычный диод, а второй — как стабилитрон. Во второй половине года элементы меняются на функции. Форма волны выходного напряжения отличается от входного. Его конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет отключено и верхние части синусоиды будут обрезаны. Последовательное и встречное подключение стабилитронов можно использовать в термостабилизированном стабилитроне.

Можно ли проверить деталь, не выпаивая

Паять полупроводниковую деталь не всегда удобно, особенно если платы имеют двухстороннюю разводку. Проверить стабилитрон мультиметром без разборки вполне возможно. Если показания измерительного прибора не вызывают повреждений, их можно считать настоящими. Поскольку результаты показывают разрыв, можете не сомневаться, что это тоже факт. Но когда измерения показывают неисправность — низкое сопротивление при любой полярности подключения датчика, это не всегда так. В этом случае деталь необходимо распаять.

Внимательно. Измерения тестером с внутренним напряжением выше, чем напряжение пробоя стабилитрона, могут привести к истинному выходу из строя. Для проверки таких элементов удобно использовать аналоговые компараторы. Напряжение питания у них не более 3 В.

Диагностика исправности стабилитрона

Стабилитрон — это полупроводниковый элемент, стабилизирующий напряжение в довольно узком диапазоне. При этом через него могут протекать различные токи, как большие, так и малые. Диапазон стабилизации напряжения стабилитрона обычно ограничивается сотней милливольт. Конструктивно стабилитрон представляет собой диод и при прямом включении работает так. Стабилизирует напряжение при подаче напряжения обратной связи. Проверить исправность стабилитрона мультиметром можно так же, как и исправность обычного диода.

Прецизионные и двухсторонние устройства

Аналогичным образом управляются прецизионные стабилитроны. Двусторонние стабилитроны подключаются к выводам блока питания без соблюдения полярности.

Для проверки стабилизатора нужно перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока, соблюдая полярность. Вначале проверяется величина подачи питания на стабилизатор.

Если напряжение в норме, мультиметр подключают напрямую к выходу стабилизатора, измеряя значение напряжения уже на выходе.

Как правильно подключить стабилитрон?

Как видно из рисунка, стабилитрон имеет два выхода: катодный и анодный. Следовательно, есть только два варианта его включения: — переключение вперед, когда анод подключен к плюсу источника питания, а катод — к минусу, — переключение в обратном направлении, когда анод подключен к источнику питания минус блока питания и катода к плюсу.

Мощность рассеивания стабилитрона

Мощность рассеивания стабилитрона Pst характеризует его способность длительное время не перегреваться выше определенной температуры. Чем выше значение Pst, тем больше тепла может рассеять полупроводниковый прибор. Рассеиваемая мощность рассчитывается для наиболее неблагоприятных условий эксплуатации устройства, поэтому максимально возможное значение Uin и наименьшие значения Rb и In подставляются в следующую формулу:

Для этого параметра существует несколько стандартных значений: 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт и т.д. Чем больше число Pst, тем больше размер полупроводникового прибора.

Частные случаи

Иногда мультиметр при проверке хорошего полупроводника в режиме измерения сопротивления обратной полярности показывает совсем другое значение, чем ожидалось.

Вместо сотен килоомов — сотен омов. Создается впечатление, что он пронзен и звучит в обе стороны.

Это возможно, если в мультиметр используется внутренний источник питания, превышающий напряжение стабилизации стабилитрона.

Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление, пока не достигнет стабилизирующего напряжения. Поэтому при измерении это нужно учитывать.

Иногда при наборе номера мультиметр показывает большое сопротивление прямому и обратному потенциалу. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому полярность при этом значения не имеет.

Для проверки работоспособности необходимо будет подать напряжение немного выше напряжения стабилизации, изменив полярность. Измеряя протекающие через него токи и сравнивая вольт-амперные характеристики устройства, можно узнать его состояние.

Проверить стабилитрон на плате сложно из-за влияния других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо припаять клемму, произвести замеры описанным выше способом.

Принцип функционирования стабилизационных диодов

Несмотря на то, что smd напоминает диод, это, по сути, другой элемент электрической схемы. Конечно, он может работать как выпрямитель, но обычно используется для стабилизации напряжения. Этот элемент способен поддерживать постоянное напряжение в цепи постоянного тока. Такой принцип его работы используется при питании различного радиооборудования.

Стабилитрон и диод

Внешне smd очень похож на стандартный полупроводник. Сходство сохраняется в конструктивных особенностях. Но при обозначении такого радиотехнического элемента, в отличие от диода, в схему вставляют букву G.
Если не вникать в математические расчеты и физические явления, принцип работы smd будет достаточно понятным.

Примечание! При включении такого smd диода нужно соблюдать обратную полярность. Это означает, что соединение осуществляется как минимум со стороны анода.

Проходя через этот элемент, небольшое напряжение в цепи вызывает сильный ток. С увеличением обратного напряжения ток тоже увеличивается, только в этом случае его рост будет наблюдаться слабо. Когда он достигнет отметки, это может быть что угодно. Все зависит от типа устройства. При достижении отметки происходит «сбой». После успешного «пробоя» через smd начинает циркулировать очень важный обратный ток. Именно в это время начинается работа этого элемента до тех пор, пока он не превысит допустимый предел.

Указание паспортных характеристик

Также они являются основными показателями отечественных и импортных стабилитронов, которым необходимо руководствоваться при выборе стабилитрона для конкретной электронной схемы.

1. UCT — указывает, какое номинальное значение модуль способен стабилизировать.
2. ΔUCT используется для определения диапазона возможного отклонения входного тока как безопасного демпфирования.
3. ICT — параметры тока, который может протекать при подаче на модуль номинального напряжения.
4. ICT.MIN — показывает наименьшее значение, которое может пройти через стабилизатор. В этом случае напряжение, протекающее через диод, будет в диапазоне UCT ± ΔUCT.
5. ICT.MAX — модуль не выдерживает напряжения выше этого значения.

На фото ниже классический вариант. Обратите внимание, что прямо на корпусе показано, где расположены анод и катод. Черная (реже серая) полоса проводится по кругу, который находится сбоку от катода. Противоположная сторона — анод. Этот метод применяется как для отечественных, так и для импортных диодов.

Отметьте положение катода и анода

Встречное, параллельное, последовательное соединение стабилитронов

Для увеличения напряжения стабилизации можно последовательно соединить два и более стабилитрона. Например, на нагрузке необходимо получить 17 В, поэтому при отсутствии необходимой мощности используются опорные диоды на 5,1 В и 12 В.

Параллельное соединение используется для увеличения тока и мощности.

Стабилитроны также используются для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они подключаются последовательно и наоборот.

В одном полупериоде переменного напряжения один стабилитрон работает, а второй работает как обычный диод. Во второй половине цикла полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в этом случае форма выходного напряжения будет отличаться от входного и будет иметь вид трапеции. Из-за того, что эталонный диод отсечет напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхние части синусоиды будут обрезаны.