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 U_ст;

-минимальный I_{ст min} и максимальный I_{ст max} токи стабилизации;

- дифференциальное сопротивление r_диф:

- температурный коэффициент напряжения стабилизации б_ст:

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 R_б и R_н 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