2

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

Url =U| -Ri (Irl +1/,)

Jeżeli zmienia się wartość Ui o np. AU| to aby napięcie na obciążeniu pozostało stałe musi zajść: AUi -Ri (AI7J-O Jeśli natomiast zmieniać się będzie prąd obciążenia Ir], o wartość AI_RL to aby Uri. pozostało stałe: AIrl= -Al₇

Proces stabilizacji Url przy zmianach napięcia Uj przebiega następująco (Rys. 3):

Ui T o AUj -> Url f o AUrl —> Ii=(Idz + Irl -> Uri f—> 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 maksymalnym obciążeniu na wyjściu i minimalnym napięciu wejściowym Prąd w tych warunkach nie może być mniejszy niż prąd gwarantujący poprawną pracę diody (stabilizację) Często przyjmujemy = 0. II,**,

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

komentarz do temperaturowego współczynnika napięcia stabilizacji.

enną właściwością diod o U_z ^r 5,.7V jest zerowy dryft napięcia stabilizacji pod wpływem temperatury, wynika ze współistnienia lechanizmu Zenera 1 lawinowego

ys.4 Zależność    oraz zmiany punktu pracy w funkcji zmian temperatury.

Stabilizatory skompensowane: we wspólnej obudowie dioda na napięcie U7 > 6V (przebicie lawinowe) połączona szeregowo ze ączem pracującym w kierunku przewodzenia Dodatni współczynnik p diody o przebiciu lawinowym kompensowany przez ujemny dryft nperaturowy diody pracującej w kierunku przewodzenia (ok. ^mN/^C). Można uzyskiwać diody o P < 10'⁵/°C, 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 lOnAdO O kimax (różne dlo kierunku zaporowego i przewodzenia!)

1.    Zmierzyć charakterystyki I_F = ftU_F) oraz 1_R= ĄUr) dla diody o Uz>7V i diody o U,<5V.

2.    Zmontować układ prostownika półfalowego Jako rezystor obciążenia użyć rezystora dekadowego początkowo ustawionego na wartość około 100O. 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 gF.

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 łunkcji 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(UwE) 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 lo, oraz współczynnik złącza r;

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:

	u« m	U RM ivi	Ir In,A)	•km |mA|	(”C1	Ur (VI	Ir In,A|	Uz n	TKUz 10"VK	r* n	p« ■
BYP401	50-1000	100- 1000	1000	5000	175	II (pi*yla-IA)	0.005 (przy Ur=50V)		•	-
BAP811	•	6	50	*	150	1.5-1.7	0.001 (przy LV'6V)	1.5-1.7	-20	20
BZP650	Uz-3-35	7.0-7.9	•		150	1.2		Uz-7.5	+9	4	1.2
D22 10-02	•	200	10	190	140	1.2 (przy b-l*>A)	-	■	•	-	-
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.    Tictze 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