Лабораторная работа №9 Исследование характеристики и параметров стабилитрона

Лабораторная работа № 9
Исследование характеристики и параметров стабилитрона
Цель работы: Изучение принципов действия, вольт - амперных характеристик (ВАХ) и параметров, влияния температуры на характеристики и параметры полупроводникового стабилитрона.
1. Подготовка к лабораторной работе:

1. 
   ВАХ полупроводникового стабилитрона показана на рис. 3.1 а, а его обозначение в электрических схемах на рис. 3.1. б.
   

2. 
   
   

Рис. 3.1.

Рабочий участок обратной ветви при значениях обратного напряжения U_ct.min-U_ct.max соответствует электрическому (обычно лавинному) пробою. В режиме пробоя небольшое изменение обратного напряжения вызывает сильное возрастание обратного тока.
1.3. В режиме стабилизации напряжения ВАХ стабилитрона описывается линейной функцией:
(3.1)
где R_Д – дифференциальное сопротивление диода в режиме стабилизации напряжения, U_Б – пороговое значение напряжения.
1.4. Перечень некоторых электрических параметров стабилитронов общего назначения:

U_ст – напряжение стабилизации;

U_ст – временная нестабильность напряжения стабилизации;

U_тўғ – постоянное прямое напряжение стабилитрона;

I_ст,мин – минимально допустимый постоянный ток стабилизации;

I_ст,_мах – максимально допустимый постоянный ток стабилизации;

I_тўғ,_макс – максимально допустимый постоянный прямой ток стабилитрона;

Р_макс – максимально допустимая рассеиваемая мощность стабилитрона;

r_ст – дифференциальное сопротивление при заданном (I^*c);

_ст – температурный коэффициент напряжения стабилизации.
(3.2)
Имеются следующие группы стабилитронов: общего назначения; термокомпенсированные прецизионные; импульсные; двуханодные; стабисторы.
2. Задание на выполнение лабораторной работы:
2.1. Перед выполнением лабораторной работы нужно ознакомиться со схемой (рис. 3.2), методами измерений, используемыми измерительными приборами.
2.2. Снять ВАХ I_СТ=f(U_СТ ) стабилитрона (рис. 3.1. а).

Рис. 3.2.

Варианты для выполнения задания:

№ п/п	R, Ом	Нименование Стабилитрона	№ п/п	R, Ом	Нименование Стабилитрона
1	500	1N4750A	9	1000	ZPD20
2	650	1N4884	10	950	ZPD24
3	600	1N4970	11	900	ZPD27
4	550	1N4971	12	1050	02DZ4.7
5	700	1N4973	13	1200	05AZ2.2
6	800	1N4992	14	1150	1N4754A
7	750	ZPD10	15	1100	1N4751A
8	850	ZPD13	16	1250	1N4753A

Рекомендации для выполнения эксперимента:

Соберите схему для измерения ВАХ стабилитрона и выполните измерения в пределах допустимой точности.

Выполните обработку результатов измерений и определите значения параметров аппроксимирующей функции.

3. Обработка результатов измерений:
3.1. Из паспорта стабилитрона выписать его тип и основные параметры (минимальный и максимальный ток стабилизации I_cт,мин и I_cт,мах); среднее значение напряжения стабилизации (U_CТ); дифференциальное сопротивление (R_Д,CТ) и т.д.).
3.2. Пользуясь максимально допустимыми значениями стабилитрона, определите область изменения значения источника питания схемы и предельные значения измерительных приборов (амперметра и вольтметра).
3.3. Для ограничения максимального значения тока стабилитрона в схему последовательно включают резистор R_Б (рис. 3.2). Значение резистора должно соответствовать условию:


где Е1 – максимальное значение регулируемого напряжения питания.
3.4. Заготовить таблицу 3.1. для измерений.

Таблица 3.1.

IСТ ,мA	0	-0,2	-0,4	-0,6	-0,8	-1	-2	-4	-6	-8	-10	-12	-14	-16	-18
UСТ, B
Е1,В

3.5. Выполните измерения, заполните таблицу 3.1 и постройте ВАХ стабилитрона.
3.6. Аппроксимируйте линейной функцией (3.1) ВАХ стабилитрона в режиме стабилизации напряжения.
4. Содержание отчета:
1. схемы измерений;

2. таблицы и графики снятых зависимостей;

3. анализ результатов измерений и расчетов.
5. Контрольные вопросы.
1. Назовите основные виды пробоев р-n перехода.

2. Какой вид пробоя используется в стабилитронах ?

3. Нарисуйте ВАХ стабилитрона. Расскажите, какие физические процессы определяют форму характеристики на разных участках ?

Вольт-амперная характеристика. ВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви – прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочим режимом для традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона.
4. Назовите основные электрические параметры стабилитрона и объясните их физический смысл.
5. Почему в качестве исходного материала для стабилитронов используется кремний, а не германий ?

6. Чем ограничена величина наибольшего тока стабилизации ?

7. Нарисуйте схему для снятия ВАХ стабилитрона.