В реальных электрических цепях происходят скачки напряжения, что сказывается на работоспособности подключенного электронного устройства. Для защиты цепей от перенапряжения и для фиксации уровня напряжения применяют различные стабилизаторы. Одним из таких приборов является полупроводниковый стабилитрон. В статье рассмотрены основные характеристики стабилитрона, принцип действия, область применения и алгоритм проверки.
Конструктивно стабилитрон относится к полупроводниковым диодам, работающим за счет p-n-перехода. Принцип работы стабилитрона основан на обратном смещении в режиме пробоя. Иначе в обратном направлении. На схемах обозначается VD
Графическое обозначение стабилитрона
Если на стабилитрон подавать прямое напряжение (положительный вывод источника подключен к аноду), то его работа не будет отличаться от обычного диода – проводит ток в одну сторону при превышении порогового значения напряжения и запирает ток в обратную сторону. При подаче обратного напряжения (положительный вывод источника питания подключен к катоду) ситуация изменится: по мере увеличения обратного напряжения достигается точка (напряжение пробоя), в которой стабилитрон начнёт пропускать ток.
Стабилитрон подключается параллельно нагрузке в случае параметрического стабилизатора. Для ограничения тока поступающего на VD, устанавливается ограничительный резистор.
Схема включения стабилитрона
Диод Зенера может устанавливаться для ограничения напряжения на входе в микроконтроллер. Тем самым защищая МК от пробоя.
Стабилитрон на входе в МК
Схема применение стабилитрона для защиты транзистора
Диод Зенера на затворе транзистора
Параллельное соединение стабилитронов не применяется. А вот последовательное соединение VD можете встретить на плате. Используется когда необходимо получить большее стабилизированное напряжение, чем может обеспечить один стабилитрон. А также для распределения выделяемой мощности между элементами. Например, если один стабилитрон, стабилизирует 5 вольт, то два последовательно дадут примерно 10 вольт, три примерно 15 вольт.
Стабилитроны используются в источниках питания, чтобы обеспечить неизменность напряжения (регулируемый блок питания, зарядное устройство). В качестве ограничителя тока к стабилизатору последовательно подключаются резисторы.
При возникновении скачков напряжения стабилитрон ограничивает напряжение до безопасного уровня, тем самым защищая чувствительные элементы цепи (микросхемы, транзисторы и т.д.) от повреждений.
Для корректной работы ряда устройств (АЦП, усилители сигналов) необходим точный уровень напряжения. В таких устройствах стабилитроны играют роль эталонного напряжения (формируют опорное напряжение).
Стабилитрон на электронной плате
Начинающие электронщики часто задают вопрос: Как проверить стабилитрон мультиметром? Проверка достаточно простая. Важно соблюдать последовательность действий и анализировать полученный при измерениях результат .
Проверка работы стабилитрона мультиметром:
Проверка стабилитрона не выпаивая с электронного модуля. Когда есть необходимость быстро провести диагностику не имея под рукой паяльник, возможно проверить стабилитрон не выпаивая с платы. Важно понимать, что VD может быть зашунтирован другими элементами. Проверять необходимо также в режиме диодной прозвонки. Неисправный стабилитрон не запирается и прозванивается в прямом и обратном направлении.
Если напряжение пробоя стабилитрона находится выше рабочего диапазона мультиметра, в этом случае он проверяется подключением к лабораторному блоку питания. Обязательно последовательно стабилитрону в цепь устанавливается резистор. Параллельно к стабилитрону подключается вольтметр, чтобы следить за напряжением. При повышении подаваемого с источника питания напряжения значение на вольтметре установится на уровне напряжения пробоя. Это говорит о том, что используется стабилитрон, а не диод. При условии использования диода значение напряжения на вольтметре будет расти.
На практике, научиться проверять стабилитроны, можно пройдя очный курс по электронике.
Схема для проверки стабилитрона
Маркировка стабилитронов позволяет визуально определить тип прибора, напряжение пробоя и другие характеристики. Маркировка может присутствовать в виде цветных колец на корпусе прибора или в виде кода.
По международному стандарту JEDEC стабилитрон маркируется следующим образом:
например 1N4728A
где 1N – обозначение типа полупроводникового прибора
4728 – модель
A – модификация устройства
В отечественной маркировке ГОСТ используется обозначение Д – диод и КС – кремниевый стабилитрон и присутствует информация о напряжении стабилизации.
Пример: КС156А
где КС – кремниевый стабилитрон
5,6 В – номинальное напряжение стабилизации
А – модификация
На малогабаритных приборах не ставят код из-за низкой читаемости, поэтому используют цветные кольца. Первое кольцо – старший разряд напряжения, второе – младший разряд напряжения, третье – погрешность (допуск).
Стабилитрон – важный элемент в электронике. Свойство стабилизировать напряжение делает стабилитрон неотъемлемой частью источников питания, прецизионных измерительных устройств, а также различных защитных систем.
