Лабораторна робота № 1 Дослідження стабілітрона

1 Мета роботи: ознайомлення з вольт-амперними характеристиками стабілітрона, дослідження принципу його роботи та визначення параметрів

2 Обладнання: ПЕОМ, програма Electronics Workbench

3 Схема дослідження

Рисунок 1 – Cхема дослідження

4 Основні теоретичні положення

Стабілітрон – це напівпровідниковий діод, напруга на якому в області електричного пробою майже не залежить від сили струму.

Принцип дії стабілітрону – електричний пробій p-n переходу.

Основна характеристика – вольт-амперна характеристика (ВАХ) (рис.2).

Робоча ділянка (АВ ) – пряма, що майже паралельна осі струмів.

Рисунок 2 – ВАХ стабілітрона

Робочий режим – при зворотному вмиканні (режим електричного пробою).

Стабілітрони виготовляють з кремнію, який має порівняно з германієм більшу ширину забороненої зони, а значить, значно менший зворотний струм. Це призводить до того, що тепловий пробій настає при значно більших зворотних напругах, ніж в германієвих приладах.

Застосовуються стабілітрони для стабілізації напруги, як обмежувач постійної та імпульсної напруги, як поділювач напруги, як джерело еталонної напруги.

Основні параметри:

- напруга стабілізації U_ст – падіння напруги на стабілітроні в області стабілізації при номінальному значенні струму;

- мінімальний струм стабілізації І_min – найменше значення струму крізь стабілітрон, при якому виникає стійкий електричний пробій (точка А на ВАХ);

- максимальний струм стабілізації І_max – найбільший струм, що протікає крізь стабілітрон, при якому потужність, що розсіюється на стабілітроні, не перевищує допустимого значення (точка В на ВАХ);

- диференційний опір r_ст – характеризує зміну величини напруги на приладі зі змінами струму крізь нього, тобто, характеризує ступінь стабільності напруги стабілізації при зміні струму пробою

r_ст = ∆U_ст /∆І_ст;

де ∆U_ст = U_{ст. max} - U_{ст. min} - змінення напруги в режимі стабілізації;

∆І_ст = І_{ст. max} - І_{ст. min} - крайні значення струму стабілізації.

- температурний коефіцієнт напруги стабілізації α,

α = ∆U_ст /U_ст ∙ ∆T (1/град);

- максимальна потужність розсіювання Р_max – найбільша потужність, яка виділяється в p-n переході, при якій ще не виникає теплового пробою.

5 Послідовність виконання роботи

5.1 Зняття ВАХ при прямому вмиканні стабілітрона.

5.1.2 Задати перемикачем Space пряме вмикання стабілітрона, поставивши його в положення 1.

5.1.3 Зняти залежність І_пр = f(U_пр) (пряма гілка), змінюючи значення U_пр.

5.2 Зняття ВАХ при зворотному вмиканні стабілітрона.

5.2.1 Встановити перемикач Space в положення 2, змінивши полярність підключення стабілітрона.

5.2.2 Змінюючи значення U_зв, зняти залежність І_зв = f(U_зв) (зворотна гілка). Особливо ретельно слід знімати характеристику на ділянці стабілізації, так як тут у широкому інтервалі зміни струму стабілітрону напруга U_ст змінюється незначно. Дані вимірювань занести у таблицю 2.

5.3 За результатами вимірювань (таблиці 1 і 2) побудувати графік ВАХ (на міліметровому папері).

5.4 За побудованою ВАХ визначити основні параметри стабілітрона:

а) напругу стабілізації U_ст;

б) струм стабілізації І_ст;

в) мінімальний І_min і максимальний І_max струми, в діапазоні яких напруга стабілізації практично не змінюється;

г) диференційний опір стабілітрона r_ст.

Таблиця 1

Пряме вмикання
U, В
I, mA

Таблиця 2

Зворотнє вмикання
U, В
I, mA