Напівпровідникові та оптоелектронні прилади, Стабілітрони

Стабілітрон служить для стабілізації напруги. Його дія заснована на використанні електричного пробою р-n переходу при зворотній напругі.

Напруга стабілітрону в робочому режимі слабо залежить від струму, що є основою застосування цих приладів. Залежність напруги від струму характеризується диференціальним опором стабілітрону

Воно становить кілька десятків і навіть одиниць Ом. Схема включення стабілітрона та його вольт-амперна характеристика представлені відповідно на рис. 10 та 11. Стабілітрон включають паралельно навантаженню RH. Послідовно з цією паралельною ділянкою включають обмежувальний («балласний») резистор Rб, опір якого має бути значно більшим за диференціальний опір стабілітрону.

Розглянемо рис. 10 та обчислимо точність стабілізації напруги на навантаженні ∆UH, якщо відома точність стабілізації напруги живлення ∆ UП.

Мал. 10. Найпростіша схема стабілізації напруги

Струми у схемі пов'язані співвідношенням

(3)

Враховуючи, що UH = UCT, вираз (3) можна переписати, висловивши струми через баластовий опір та через опір навантаження згідно із законом Ома

(4)

(5)

Для того, щоб обчислити точність стабілізації, візьмемо збільшення в рівнянні (5)

(6)

(7)

Визначити точність стабілізації напруги ∆Uст у схемі, зображеній на рис. 10, якщо: Uп = 12 ± 1 В; Rб = 2 кОм; Rн = 1 кОм; диференціальний опір стабілітрону rд = 20 Ом.

Рішення. Підставляючи чисельні значення у формулу (7), отримаємо

У разі попередньої завдання визначити струм через навантаження. Вольт-амперна характеристика стабілітрону наведена на рис. 11.

Мал. 11. Вольт-амперна характеристика стабілітрона

Перш ніж визначати струм через навантаження, визначимо струм через стабілітрон. Найпростіше зробити це графічно, побудувавши пряму навантажувальну. З рівняння (5) випливає, що

(8)

(9)

З малюнка 11 випливає, що струм стабілітрону Iст = 1,5 мА, напруга Uст = 3 В. Тоді струм через баластовий опір дорівнює

а струм через навантаження

Визначити опір навантаження RH та баластовий опір Rб у схемі на рис. 10, якщо відома ВАХ стабілітрона (рис. 12). Напрямна пряма задана в площині (Uст/Iст) координатами [8, 20 мА], як показано на рис. 12. Напруга живлення Uп = 10 В.

Мал. 12. Вольт-амперна характеристика стабілітрона

Рішення. Скористаємося виразами (8) та (9). З виразу (8) визначаємо баластний опір Rб

з (9) – опір навантаження

Відповідь:

3. Виконати самостійно такі завдання:

Визначити струм через навантаження та відносну точність стабілізації ∆Uст/Uст у схемі рис. 10. Uп = 20B±2B, Rб = Rн = 1 кОм, диференціальний опір стабілітрону rд = 20 Ом. Вольт-амперна характеристика стабілітрону представлена ​​на рис. 12.

Відповідь: Iн = 6 мА, ∆Uст/Uст = 6,6710-3

За умови попередньої задачі відомий опір Rб = 1 кОм. Визначити Uп та Rн.

---