Исследование стабилитронов
Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия стабилитрона, снять вольт-амперные характеристики стабилитрона, экспериментально определить параметры.
Полупроводниковые стабилитроны, называемые иногда опорными диодами, предназначены для стабилизации напряжений. Их работа основана на использовании явления электрического пробоя p-n-перехода при включении диода в обратном направлении.
Механизм пробоя может быть туннельным, лавинным или смешанным. У низковольтных стабилитронов (с низким сопротивлением базы) более вероятен туннельный пробой. У стабилитронов с высокоомной базой пробой носит лавинный характер. Материалы, используемые для создания p-n-перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. При этом напряженность электрического поля в p-n-переходе значительно выше, чем у обычных диодов. При относительно небольших обратных напряжениях в p-n-переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой. В этом режиме нагрев диода не носит лавинообразного характера. Поэтому электрический пробой не переходит в тепловой.
На рисунке 2.1 приведена вольт-амперная характеристика стабилитрона.
Рисунок 2.1 - Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Основными параметрами стабилитронов являются:
- напряжение стабилизации Uст;
-минимальный Iст min и максимальный Iст max токи стабилизации;
- дифференциальное сопротивление rдиф:
- температурный коэффициент напряжения стабилизации бст:
Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей. Поэтому в стабилитроне инерционные явления, связанные с накоплением и рассасыванием носителей, при переходе из области пробоя в область запирания и обратно практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровня и ограничителей.
Для уменьшения температурного коэффициента напряжения стабилизации последовательно со стабилитроном включается дополнительный диод.
Включение стабилитронов в схему стабилизации выходного напряжения показано на рисунке 2.2.
Рисунок 2.1 - Схема для снятия вольт-амперной характеристики стабилитрона
| 
Рисунок 2.2 – Схема стабилизации выходного напряжения
|
Порядок выполнения работы
1. На лабораторном стенде собрать схему, представленную на рисунке 2.1.
2. Изменяя напряжение Е от 0 до 9 В снять и построить вольт-амперную характеристику стабилитрона. Определение тока производится косвенным методом:
Величина сопротивления резистора R составляет 100 Ом.
Полученные результаты занести в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Данные для построения вольт-амперной характеристики стабилитрона
| U10 | ||||||
| U20 | ||||||
| I |
3. Снять и построить вольт-амперную характеристику стабилитрона, включенного в прямом направлении.
4. По вольт-амперной амперной характеристике определить основные параметры стабилитрона: напряжение стабилизации, минимальный и максимальный токи стабилизации, дифференциальное сопротивление.
Содержание отчета
1.Схема эксперимента, данные эксперимента, построенная вольт-амперная стабилитрона.
2.Определенные по данным эксперимента параметры стабилитрона.
3.Для схемы стабилизации выходного напряжения (рисунок 2.2), используя полученные параметры стабилитрона, определить возможные пределы изменения входного напряжения (значения сопротивлений Rб и Rн задаются индивидуально).
4.Выводы
Контрольные вопросы
1. На чем основан принцип работы стабилитрона?
2. Назовите основные параметры стабилитрона.
3. Как изменяются характеристики стабилитрона при изменении температуры?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3