2

Przez R| płynie prąd który jest sumą prądu diody Zenera oraz prądu obciążenia. Z prawa Kirchofta

Ur_L =U| -Rj (Irl +IJ

Jeżeli zmienia się wartość Ui o np. AU| to aby napięcie na obciążeniu pozostało stałe musi zajść: AU[ -Rt (AIj^O Jeśli natomiast zmieniać się będzie prąd obciążenia I_w. o wartość AI_RL to aby Uri. pozostało stałe AIrl= -AI_z

Proces stabilizacji Uri. przy zmianach napięcia U! przebiega następująco (Rys. 3):

Ui T o AUi —> Uhl ^ o AUrl —► Ii^Idz + Irl    —> Uri T—> AUrl’< AUrl

Dobór wartości R, - dioda musi pracować poprawnie w całym zakładanym zakresie obciążeń i napięć wejściowych. Największy prąd przez diodę popłynie przy rozwarciu na wyjściu i maksymalnym napięciu wejściowym. Nie może przekroczyć wartości dopuszczalnego prądu diody wynikającego z dopuszczalnej mocy traconej Minimalny prąd przez diodę popłynie przy maksymalnymi obciążeniu na wyjściu i minimalnym napięciu wejściowym. Prąd w tych warunkach nie może być mniejszy niż prąd gwarantujący poprawną pracę diody (stabilizację). Często przyjmujemy l_/>Htt, = 0.11^,^

.ys. 3 Stabilizator napięcia z diodą Zenera Możliwe określenia: równoległy parametryczny stabilizator napięcia.

ómentarz do temperaturowego współczynnika napięcia stabilizacji.

enną właściwością diod o U_z = 5..7V jest zerowy dryft napięcia stabilizacji pod wpływem temperatury, wynika ze współistnienia lechanizmu Zenera i lawinowego

ys.4 Zależność 0"f(Uz) oraz zmiany punktu pracy w funkcji zmian temperatury.

Stabilizatory skompensowane: we wspólnej obudowie dioda na napięcie U_z > 6V (przebicie lawinowe) połączona szeregowo ze ączem pracującym w kierunku przewodzenia Dodatni współczynnik p diody o przebiciu lawinowym kompensowany przez ujemny dryft mperaturowy diody pracującej w kierunku przewodzenia (ok. -2mV/°C). Można uzyskiwać diody o 3 < 10'YĆ, przy napięciach ibilizacji powyżej 6,2V Rezystancja dynamiczna silnie zależna od wartości napięcia stabilizacji (rodzaju diody) i prądu stabilizacji unktu pracy) Wyraźne minimum rezystancji dynamicznej dla napięć ~6..8V Do stabilizacji napięć poniżej 3V stosuje się diody zemowe dyfuzyjne pracujące w przewodzeniu. Charakteryzują się dość gwałtownym wzrostem prądu dla napięcia polaryzacji zekraczającego wartość napięcia progowego. Napięcie stabilizacji jest równe napięciu progowemu, czyli wynosi 0,75V dla pojedynczego icza co umożliwia uzyskanie napięć stabilizacji 1,5 oraz 2,2V. W Polsce produkuje się takie diody pod nomenklaturą BAP 814-816.

C) POMIARY

1.    NIE PRZEKRACZAĆ PARAMETRÓW DOPUSZCZALNYCH ELEMENTÓW!!!

2.    KAŻDA CHARAKTERYSTYKA POWINNA ZAWIERAĆ -15 PKT. POMIAROWYCH.

3.    POMIARY WYKONAĆ W ZAKRESIE PRĄDÓW I OnA do 0.8i_max (różne dla kierunku zaporowego i przewodzenia!)

1.    Zmierzyć charakterystyki I_F = ftU_F) oraz 1_R = f(U_R) dla diody o U₇>7V i diody o U,<5V.

2.    Zmontować układ prostownika półfalowego. Jako rezystor obciążenia użyć rezystora dekadowego początkowo ustawionego na wartość około 100C1 Jako źródło napięcia sinusoidalnego stosować generator pracujący na częstotliwości ok. 50Hz. Zaobserwować i przerysować za pomocą oscyloskopu przebiegi napięcia na wyjściu generatora, diodzie, rezystorze dekadowym Te same przebiegi zaobserwować po dołączeniu pojemności filtrującej o wartości kilkudziesięciu pF.

3.    Po zmontowaniu obliczonych według założeń podanych przez prowadzącego rezystorów stabilizatora parametrycznego:

a)    sprawdzić, czy w założonych zakresach zmian napięcia wejściowego i prądu obciążenia stabilizatory pracują poprawnie (jeśli nie - poprawić projekt),

b)    zmierzyć charakterystyki wyjściowe stabilizatora (napięcie wyjściowe w lunkcji prądu obciążenia) w taki sposób, aby z pomiarów można było obliczyć dynamiczne rezystancje wyjściowe dla prądów obciążenia, małego (rzędu miliampera), średniego i zbliżonego do maksymalnego. Zmierzyć dwie takie charakterystyki: przy minimalnym i maksymalnym założonym napięciu wejściowym

d) zmierzyć charakterystyki przejściowe Uwy = f(U_WF) stabilizatorów dla prądu maksymalnego i połowy jego wartości przyjętej w obliczeniach wstępnych.

4.    Dokonać obserwacji przebiegów napięć na diodzie prostowniczej, diodzie stabilizacyjnej i obciążeniu w stabilizatorze parametrycznym. Dokonać pomiaru wartości napięcia zasilającego i na obciążeniu woltomierzem.

D) OPRACOWANIE I ANALIZA WYNIKÓW

1)    Wykreślić charakterystyki diod, wyznaczyć: rezystancję szeregową Rs, prąd Io, oraz współczynnik złącza rj.

2)    Wyznaczyć w zakresie przewodzenia rezystancję różniczkową w 3 punktach charakterystyki dla każdej z diod.

3)    Narysować na jednym wykresie charakterystyki diod w kierunku zaporowym, wyznaczyć rezystancję różniczkową w co najmniej trzech punktach charakterystyki w zakresie przebicia, i raz przed przebiciem.

4)    Wykreślić i skomentować zmierzone ch-ki stabilizatora parametrycznego. Wyznaczyć dynamiczne rezystancje wyjściowe, współczynniki stabilizacji napięciowej i sprawność badanych układów w kilku wybranych punktach.

5)    Porównać obliczone parametry diod z danymi katalogowymi.

6)    Przedstawić i skomentować przebiegi zaobserwowane na oscyloskopie.

7)    Do sprawozdania dołączyć własne wnioski i spostrzeżenia.

Tab.l. Wybrane parametry niektórych diod:

	Ur M	Urm [VI	Ir l-A|	•km |mA]	(C|	U, [VI	|mAJ	Uz |V)	TKUz io"Vk	rz n	p» l'M
BYP401 .	50-1000	100- 1000	1000	5000	175	II (pczylr-IA)	0.005 (przy Uk“50V)			-
BAP811	•	6	50	*	150	1.5-1.7	0.001 (przy L?x«6V)	1.5-1.7	-20	20
BZP650	Uz-3-35	7.0-7.9	•	*	150	12	-	Uz-7.5	+9	4	1.2
D22 10-02	-	200	10	190	140	1.2	-	-	-	-	-
BZP683	Uz-3.3+33V				150	1.1	•	Ur=3.3 -33V	-6+ +9	10+90	0,4

LITERATURA POMOCNICZA:

1.    W. Marciniak „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone”

2.    A. Kusy „Podstawy elektroniki"

3.    „Elementy półprzewodnikowe i układy scalone" (katalog)

4.    J.Kołodziejski, L.Spiralski, „Pomiary przrządów półprzewodnikowych" i WkiŁ 1990

5.    Tietze U, Schenk C. Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa 1987

6.    Stadler A., Kusy A Kolek A. Elektronika Zbór zadań. Cz. 1 i Cz.2 Podstawowe układy elektroniczne

4