Пояснение. Исследование полупроводникового стабилитрона

Исследование полупроводникового стабилитрона

Лабораторная работа № 3

Цель: ознакомиться с устройством и принципом действия полупроводникового стабилитрона, исследовать его свойства; снять вольтамперную характеристику и определить динамическое сопротивление стабилитрона.

Полупроводниковый стабилитрон называют полупроводниковый диод, работающий в области пробоя на обратной ветви вольтамперной характеристики. На рис. 1 показана вольтамперная характеристика кремниевого стабилитрона Д102. При обработанных напряжениях до 10 В ток незначителен и определяется наличием небольшого количества свободных не основных носителей в n и p зонах диода. При увеличении обратного напряжения свыше 10 В ток резко возрастает из-за пробоя диода. В отличие от выпрямительных плоскостных диодов, где преобладает тепловой пробой, пробой в стабилитроне полевой или лавинный. Полевой пробой возникает, когда связанные электроны в обеих зонах при увеличении электрического поля становятся свободными, а лавинный – за счет размножения носителей тока при достижении достаточного потенциала поля. В зоне резкого изменения тока I обратное напряжение меняется очень незначительно (точки А и В на рис. 1). Отношение изменения обратного напряжения к изменению тока в этой области называется динамическим сопротивлением стабилитрона:

R_Д =

Динамическое сопротивление стабилитрона R_Д является основным параметром стабилитрона и показывает степень стабилизации напряжения U_обр при изменении тока I_обр. Свойство стабилитрона поддерживать постоянное напряжение используют в стабилитронах напряжения. На рис. 2 показана широко используемая в электронной технике схема параметрического стабилитрона напряжения постоянного тока на кремниевом стабилитроне.

При изменении входного напряжения U_вх выходное напряжение почти не меняется, пока ток I_обр не выходит за пределы значений, обозначенных точками А и В на вольтамперной характеристике (см. рис. 1). Ток, текущий через резистор r₁, определяется в основном выражением:

I =

При изменении входного напряжения на величину U_вх, ток, текущий через резистор r₁ изменится на , а изменение выходного напряжения U_вых составит . Таким образом, отношение напряжений

и называется коэффициентом стабилизации схемы. Чем меньше динамическое сопротивление R_Д стабилитрона, тем выше коэффициент стабилизации.

Исследуют стабилитрон по схеме, показанной на рис. 3.

Рис. 3

Дата добавления: 2015-05-06