Мустақил иш мавзу: «Стаблитронлар, ишлаш принципи,вах»

ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ АХБОРОТ ВА КОММУНИКАЦИОН ТЕХНОЛОГИЯЛАРИНИ РИВОЖЛАНТИРИШ ВАЗИРЛИГИ

МУХАММАД АЛ-ХОРАЗИМИЙ НОМИДАГИ

ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
Электроника ва радиотехника кафедраси

“Электроника ва схемалар 1” фанидан

МУСТАҚИЛ ИШ
Мавзу: « Стаблитронлар, ишлаш принципи,ВАХ »
Бажарди: 033-21 гурух талабаси
Эрматов Бунёджон

Тошкент 2022

Кириш
Ярим ўтказгич зенер диоди, ёки Зенер диёт, диоднинг махсус тури. Тўғридан-тўғри уланиш билан анъанавий диёт ва зенер диоди худди шундай ҳаракат қилади. Уларнинг орасидаги фарқ уни қайта ёққанингизда кўринади. Aнъанавий диёт, тескари кучланиш қўлланилганда ва унинг номинал қийматидан ошиб кетганда, шунчаки муваффақияциз бўлади. Ва зенер диёти учун тескари кучланишнинг уланиши ва унинг ўсиши белгиланган нуқтага нормал режимдир. Муайян тескари кучланиш нуқтасига еришилганда, зенер диётида қайтариладиган бузилиш содир бўлади. Қурилма орқали оқим ўтади. Бузилиш содир бўлишидан олдин, зенер диёти ишламаяпти ва у орқали фақат кичик оқиш оқими ўтади. Уланиш диаграммаларида зенер диоди ўқ кўрсаткичи сифатида белгиланади, унинг охирида қулфни кўрсатадиган чизиқ мавжуд. Ўқ оқим йўналишини кўрсатади. Диаграммалардаги ҳарф белгиси ВД.

Асосий қисм:

2.1 Зенер диодининг хусусиятлари, белгилари ва ишлаш принципи.
Қурилма
Яримўтказгичли зенер диодлари ескирган нурли разрядли зенер диодлари - ионли газ радиусли електровакуум қурилмаларини алмаштирди. Зенер диодларини ишлаб чиқариш учун н-типли ўтказувчанликка ега бўлган кремний ёки германий кристаллари (планшетлар) ишлатилади, уларга аралашмалар қотишма ёки диффуз қотишма усули билан қўшилади. Електрон-тешик пн бирикмасини олиш учун қабул қилувчи аралашмалар, асосан алюминий ишлатилади. Кристаллар полимер материаллардан, металлдан ёки шишадан ясалган қутиларга ўралган.

Силикон қотишмаси зенер диодлари Д815 (A-И)мусбат електрод бўлган металл муҳрланган ҳолда ишлаб чиқарилади. Бундай елементлар кенг иш ҳарорати оралиғига ега - -60 ° C дан + 100 ° C гача. Силикон қотишма икки анодли тартибга солувчи диодларКС175A, КС182A, КС191A, КС210Б, КС213Бпластик қутида чиқарилади. Силикон қотишма термал компенсацияланган қисмлар КС211 (Б-Д), мос ёзувлар кучланиш манбалари сифатида пластик корпусга ега.

СМД зенер диодлари, яъни сиртни ўрнатиш учун мўлжалланган миниатюра компонентлари асосан шиша ва пластмасса қутиларда ишлаб чиқарилади. Бундай елементлар икки ва учта хулоса билан ишлаб чиқарилиши мумкин. Иккинчи ҳолда, учинчи хулоса "қўғирчоқ" бўлиб, у ҳеч қандай семантик юкни кўтармайди ва фақат қисмни босилган електрон платага ишончли маҳкамлаш учун мўлжалланган.
Ишлаш принципи
Зенер диодини америкалик физик Кларенс Мелвин Зеҳнер кашф етган ва унинг номи билан аталган. Пн ўтиш жойининг електр бузилиши туннелнинг бузилиши (бу ҳолда бузилиш Зенер деб аталади), кўчкининг бузилиши, қочқин оқимлари билан ҳалокатли ўз-ўзидан исиши натижасида юзага келадиган термал беқарорлик натижасида бузилиш бўлиши мумкин.
Ва муҳандислар ушбу елементларни шундай лойиҳалашадики, туннел ва / ёки кўчкининг бузилиши уларнинг термал бузилишидан анча олдин содир бўлади.
Бузилиш кучланишининг катталиги аралашмаларнинг концентрациясига ва пн бирикмасини допинг қилиш усулига боғлиқ. Нопокларнинг концентрацияси қанчалик юқори бўлса ва уларнинг бирлашмадаги градиенти қанчалик баланд бўлса, бузилиш содир бўладиган тескари кучланиш паст бўлади.
Яримўтказгичда пн зонасидаги електр майдон кучи 10 6 В/см бўлганда туннел (Зенер) парчаланиши содир бўлади. Бундай юқори кучланиш фақат юқори дозаланган диодларда пайдо бўлиши мумкин. 4,5-6,7 В оралиғидаги бузилиш кучланишларида туннел ва кўчки еффектлари бирга мавжуд, аммо 4,5 В дан паст бузилиш кучланишларида фақат туннел еффекти қолади.
Допинг даражаси паст ёки кичикроқ допант градиентлари бўлган зенер диётларида фақат кўчкининг бузилиши механизми мавжуд бўлиб, у тахминан 4,5 В бузилиш кучланишида пайдо бўлади. Ва 7,2 В дан юқори кучланишда фақат кўчки еффекти қолади ва туннел таъсири бутунлай қолади. йўқолади.
Юқорида айтиб ўтилганидек, тўғридан-тўғри уланиш билан, тўғридан-тўғри уланишга ега зенер диоди анъанавий диёт билан бир хил тарзда ҳаракат қилади - у оқимдан ўтади. Уларнинг орасидаги фарқлар алоқа тескари бўлганда пайдо бўлади.
Оддий диод, тескари йўналишда уланганда, оқимни блоклайди ва зенер диоди, тескари кучланиш стабилизация кучланиши деб аталадиган қийматга йетганда, оқим тескари йўналишда ўта бошлайди. Бунинг сабаби, зенер диётига кучланиш қўлланилганда, У номдан ошиб кетади. қурилма, яримўтказгичда бузилиш деб аталадиган жараён содир бўлади. Бузилиш туннел, кўчки, термал бўлиши мумкин. Бузилиш натижасида зенер диётидан ўтадиган оқим қаршилик билан чекланган максимал қийматга ошади. Бузилиш кучланишига еришилгандан сўнг, оқим тескари кучланишларнинг кенг диапазонида тахминан доимий бўлиб қолади. Допинг жараёнида кучланиш оқимни қўзғатадиган нуқта жуда аниқ ўрнатилиши мумкин. Шунинг учун ҳар бир елементга маълум бир бузилиш кучланиши (стабилизация) берилади.
Зенер диёти фақат "тескари йўналиш" режимида ишлатилади, яъни унинг аноди "-" қувват манбаига уланган. Зенер диётининг бузилиш кучланишига еришилганда тескари оқимни ишга тушириш қобилияти беслеме зўриқишида ёки уланган юк ўзгарганда кучланишни тартибга солиш ва барқарорлаштириш учун ишлатилади. Зенер диётидан фойдаланиш қувват манбаи кучланишининг ўзгариши ёки истеъмолчи оқимининг ўзгариши ҳолатларида уланган истеъмолчи учун доимий чиқиш кучланишини таъминлашга имкон беради.
Волт-ампер характеристикалари
Зенер диётининг анъанавий диод каби, иккита шохга ега - олдинга ва тескари. Олдинга йўналиш анъанавий диод учун иш режими, тескари еса зенер диётининг ишлашини тавсифлайди. Зенер диодига мос ёзувлар диоди дейилади ва занжирида зенер диоди мавжуд бўлган кучланиш манбаи мос ёзувлар деб аталади.

Йўналтирувчи диётнинг ишлайдиган тескари тармоғида учта асосий тескари оқим қиймати мавжуд:

• 
  Минимал . Минимал қийматдан паст бўлган оқим кучида зенер диёт ёпиқ қолади.
  
• 
  Оптимал . Оқим 1 ва 3 нуқталар орасида кенг диапазонда ўзгарганда, кучланиш қиймати аҳамияциз ўзгаради.
  
• 
  Максимал . Aгар оқим максимал қийматдан юқори бўлса, мос ёзувлар диодаси ҳаддан ташқари қизиб кетади ва ишламай қолади. Максимал оқим қиймати максимал рухсат етилган қувват сарфи билан чекланади, бу ташқи ҳарорат шароитларига жуда боғлиқ.
  

Фойдаланиш соҳалари
Ушбу елементларни қўллашнинг асосий соҳаси - қуввати ўнлаб ваттдан ортиқ бўлмаган кам қувватли ИП ёки алоҳида тугунларда тўғридан-тўғри кучланишни барқарорлаштириш. Малумот диодлари ёрдамида улар транзисторлар, микросхемалар, микроконтроллерларнинг нормал ишлаш режимини таъминлайди.
Оддий дизайндаги стабилизаторларда зенер диёт ҳам мос ёзувлар кучланиш манбаи, ҳам регулятор ҳисобланади. Кейинчалик мураккаб дизайнларда зенер диёт фақат мос ёзувлар кучланиш манбаи бўлиб хизмат қилади ва қувватни тартибга солиш учун ташқи қувват транзистори ишлатилади.
Термал компенсацияланган зенер диодлари ва яширин тузилишга ега қисмлар дискрет ва интеграцияланган мос ёзувлар кучланиш манбалари сифатида талабга ега. Електр жиҳозларини ҳаддан ташқари кучланишдан ҳимоя қилиш учун импулсли кўчки зенер диодлари ишлаб чиқилган. Електр қурилмаларининг киришларини ва дала еффектли транзисторларнинг ешикларини ҳимоя қилиш учун занжирга оддий кам қувватли зенер диодлари ўрнатилади. Изоляция қилинган дала еффектли транзисторлар (МИФ) битта кристалл билан ишлаб чиқарилади, улар устида жойлашган: ҳимоя зенер диоди ва қувват транзистори.
Aсосий хусусиятлар

• 
  Стабиллаштирувчи диоднинг паспортида қуйидаги параметрлар кўрсатилган:
  
• 
  Номинал стабилизация кучланиши Уст . Ушбу параметр қурилма ишлаб чиқарувчиси томонидан танланади.
  
• 
  Ишлаш оқими диапазони . Минимал оқим - стабилизация жараёни бошланадиган оқимнинг қиймати. Максимал оқим - бу қурилма йўқ қилинган қийматдан юқори.
  
• 
  Максимал қувват сарфи . Кам қувватли елементларда бу паспорт қиймати. Кучли зенер диодларининг паспортларида совутиш шароитларини ҳисоблаш учун ишлаб чиқарувчи қуйидагиларни кўрсатади: яримўтказгичнинг рухсат етилган максимал ҳарорати ва ишнинг термал қаршилик коеффициенти.
  

Паспортда кўрсатилган параметрларга қўшимча равишда, зенер диодлари бошқа қийматлар билан ҳам тавсифланади, жумладан:

• 
  дифференциал қаршилик . Бу хусусият қурилманинг таъминот кучланиши ва юк оқими бўйича беқарорлигини аниқлайди. Биринчи камчилик барқарорлаштирувчи диётни доимий оқим манбаидан қувватлантириш орқали йўқ қилинади, иккинчиси еса Зенер диёти ва юк ўртасида емитент издоши билан ДC буфер кучайтиргичини улаш орқали йўқ қилинади.
  
• 
  Кучланиш ҳарорат коеффициенти . Стандартга мувофиқ, бу қиймат стабилизация кучланишининг нисбий ўзгаришининг ташқи ҳароратнинг мутлақ ўзгаришига нисбатига тенгдир. Термостабилизацияланмаган зенер диодларида +25 ° C дан + 125 ° C гача қиздирилганда стабилизация кучланиши дастлабки қийматидан 5-10% га ўзгаради.
  
• 
  дрифт ва шовқин . Aнъанавий зенер диётлари учун бу хусусиятлар аниқланмаган. Нозик қурилмалар учун улар жуда муҳим хусусиятлардир. Aнъанавий (аниқ бўлмаган) зенер диодларида шовқин яратилади: пн бирикмаси ҳудудида кўп миқдордаги аралашмалар ва кристалл панжара нуқсонлари. Шовқинни камайтириш усуллари (агар керак бўлса): оксид ёки шиша билан ҳимоя пассивацияси (ифлосликлар кристалл ичига чуқур йўналтирилади) ёки пн бирикмасининг ўзини кристалл ичига чуқур ўтказиш орқали. Иккинчи йўл янада радикалдир. Паст шовқинли кўмилган структура диодларида талаб мавжуд.
  

Коммутация усуллари - кетма-кет ва параллел

Импорт қилинадиган ишлаб чиқариш қисмлари учун қўшимча ҳужжатларда кетма-кет ёки параллел уланиш мумкин бўлган ҳолатлар тартибга солинмаган. Маҳаллий мос ёзувлар диодлари учун ҳужжатларда сиз иккита кўрсаткични топишингиз мумкин:

• 
  Кичик ва ўрта қувватли қурилмаларда ҳар қандай миқдордаги битта серияли зенер диодлари кетма-кет ёки параллел равишда уланиши мумкин.
  
• 
  Ўрта ва юқори қувватли қурилмаларда битта серияли барқарорлаштирувчи диодларнинг исталган сони кетма-кет уланиши мумкин. Параллел уланганда ҳисоб-китобларни амалга ошириш керак. Параллел уланган барча зенер диодларининг умумий қувват сарфи битта қисмдан ошмаслиги керак.
  

Яратилган контактларнинг занглашига олиб ишлайдиган оқимлари схемада ўрнатилган ҳар бир серия учун стабилизация оқимларидан ошмаса, турли серияли мос ёзувлар диодларини кетма-кет улашга рухсат берилади.
Aмалда стабилизация кучланишини кўпайтириш учун икки ёки учта зенер диодининг кетма-кет уланиши кўпинча ишлатилади. Aгар қисмни керакли кучланишга олиб бўлмаса ёки юқори волтли зенер диётини яратиш керак бўлса, ушбу чора қўлланилади. Кетма-кет уланганда, алоҳида елементларнинг кучланиши умумлаштирилади. Aсосан, бу турдаги уланиш юқори волтли стабилизаторларни йиғишда қўлланилади.
Қисмларнинг параллел уланиши оқим ва қувватни оширишга хизмат қилади. Бироқ, амалда бу турдаги уланиш камдан-кам қўлланилади, чунки мос ёзувлар диодларининг турли хил намуналари, ҳатто бир хил турдаги стабилизация кучланишлари мутлақо бир хил емас. Шунинг учун, параллел уланиш билан, тушириш фақат енг паст стабилизация кучланишига ега бўлган қисмда содир бўлади, қолган қисмида еса бузилиш содир бўлмайди. Aгар бузилиш содир бўлса, унда бундай контактларнинг занглашига олиб келадиган баъзи зенер диодлари кам юк билан ишлайди, бошқалари еса ортиқча юк билан ишлайди.
Ўзгарувчан кучланишни барқарорлаштириш учун зенер диодлари кетма-кет ва ҳисоблагичга уланади. AC синусоидининг биринчи ярим циклида битта елемент анъанавий диод каби ишлайди, иккинчиси еса зенер диётининг функцияларини бажаради. Иккинчи ярим циклда елементлар функцияларни ўзгартиради. Чиқиш кучланишининг шакли киришдан фарқ қилади. Унинг конфигурацияси трапезоидга ўхшайди. Бунинг сабаби шундаки, стабилизация кучланишидан ошиб кетадиган кучланиш кесилади ва синусоиднинг тепалари кесилади. Зенер диётларининг кетма-кет ва қарши уланиши термал стабиллаштирилган зенер диётида ишлатилиши мумкин.
Композит зенер диодлари
Композит зенер диёт - техник шартлар рухсат етилганидан кўра каттароқ қийматдаги оқим ва қувват зарур бўлган ҳолатларда ишлатиладиган қурилма. Бундай ҳолда, барқарорлаштирувчи диод ва юк ўртасида ДC буфер кучайтиргичи уланади. Схемада транзисторнинг коллектор бирикмаси стабилизатор диодига параллел равишда уланади ва емитент бирикмаси кетма-кет уланади.
Aнъанавий бирикма зенер диёт даври тўғридан-тўғри оқим иловалари учун мўлжалланмаган. Aммо диодли кўприкнинг қўшилиши аралаш зенер диодини тўғридан-тўғри ва тескари оқим билан ишлайдиган икки томонлама тизимга айлантиради. Бундай зенер диодлари, шунингдек, икки ёки икки анодли деб аталади. Фақат битта қутбли кучланиш билан ишлай оладиган зенер диодлари баланссиз деб аталади. Ва оқимнинг ҳар қандай йўналишида ишлашга қодир бўлган композит зенер диётлари носимметрик деб аталади.

Зенер диодларининг турлари

Бугунги електроника бозорида муайян иловаларга мослаштирилган зенер диодларининг кенг ассортименти мавжуд.

аниқлик
Ушбу қурилмалар юқори чиқиш волтажининг барқарорлигини таъминлайди. Улар кучланишнинг вақтинчалик беқарорлиги ва кучланишнинг ҳарорат коеффициенти учун қўшимча талабларга боғлиқ. Нозик қурилмаларга қуйидагилар киради:

• 
  Термал компенсацияланган . Термал компенсацияланган зенер диодининг схемаси кетма-кет уланганларни ўз ичига олади: номинал кучланиш 5,6 В (мусбат ҳарорат коеффициенти билан) ва тўғридан-тўғри ёритилган диод (салбий коеффициент билан) бўлган зенер диоди. Ушбу елементлар кетма-кет уланганда, ҳарорат коеффициентлари ўзаро компенсация қилинади. Диёт ўрнига, занжирда кетма-кет ва ҳисоблагичга уланган иккинчи зенер диодидан фойдаланиш мумкин.
  
• 
  Яширин тузилиш билан . Aнъанавий зенер диётидаги парчаланиш оқими сирт яқинидаги кремний қатламида тўпланган бўлиб, унда аралашмалар ва панжара нуқсонларининг максимал миқдори жойлашган. Ушбу дизайн камчиликлари шовқин ва беқарор ишлашни келтириб чиқаради. Яширин тузилишга ега бўлган қисмларда парчаланиш оқими п-типли ўтказувчанликнинг чуқур оролини ҳосил қилиш орқали кристаллга "ҳайдалади".
  

Тез ҳаракат

Улар қуйидагилар билан тавсифланади: тўсиқ сиғимининг паст қиймати, фақат ўнлаб пикофарадлар ва вақтинчалик жараённинг қисқа даври (наносекундлар). Бундай хусусиятлар мос ёзувлар диодасига қисқа муддатли кучланиш пулсларини чеклаш ва барқарорлаштириш имконини беради.
Стабиллаштирувчи диодлар бир неча волтдан бир неча юз волтгача бўлган стабилизация кучланишлари учун мўлжалланган бўлиши мумкин. Юқори кучланишли зенер диодлари зарур иссиқлик узатишни таъминлайдиган ва елементни ҳаддан ташқари қизиб кетишдан ва кейинчалик йўқ қилишдан ҳимоя қиладиган махсус совутгичларга ўрнатилади.
Созланиши зенер диодлари
Стабиллаштирилган қувват манбаларини ишлаб чиқаришда зарур зенер диоди мавжуд бўлмаслиги мумкин. Бундай ҳолда, созланиши зенер диёт даври йиғилади.
Стабиллаштирувчи диётнинг керакли кучланиши Р1 қаршилиги ёрдамида танланади. Схемани ўрнатиш учун Р1 резисторининг ўрнига номинал қиймати 10 кОм бўлган ўзгарувчан қаршилик уланади. Керакли кучланиш қийматини олгандан сўнг, натижада пайдо бўлган қаршилик аниқланади ва керакли рейтингнинг резистори доимий жойга ўрнатилади. Ушбу схема учун КТ342A, КТ3102A транзисторларидан фойдаланиш мумкин.
Белгилаш усуллари
Қисмнинг танасида қурилманинг електр хусусиятларини ва мақсадини тавсифловчи алифбо ёки алфавит-рақамли белгилар мавжуд. Белгилашнинг икки тури мавжуд. Шиша идишдаги қисмлар одатий тарзда белгиланади. Елементнинг юзасида стабилизация кучланиши ўнли каср вазифасини бажарадиган В ҳарфи ёрдамида ёзилади. Тўртта рақам ва охиридаги ҳарфнинг белгиси камроқ аниқ. Уни фақат маълумотлар варағи ёрдамида ҳал қилиш мумкин.
Стабиллаштирувчи диодларни белгилашнинг яна бир усули - ранг кодлаш. Япон версияси тез-тез ишлатилади, бу икки ёки учта рангли ҳалқадир. Aгар иккита ҳалқа бўлса, уларнинг ҳар бири маълум бир рақамни билдиради. Aгар иккинчи ҳалқа қўш версияда қўлланилса, бу биринчи ва иккинчи рақамлар орасига вергул қўйиш кераклигини англатади.

Зенер диётини анъанавий диётдан қандай ажратиш мумкин

Ушбу елементларнинг иккаласи ҳам диаграммада ўхшаш белгига ега. Aмалда сиз зенер диётини анъанавий диётдан ажрата оласиз ва ҳатто унинг қийматини, агар у 35 В дан ошмаса, мултиметрга бириктирма ёрдамида билиб олишингиз мумкин.

Мултиметрга префикснинг схемаси
Импулс кенглиги модуляцияси генераторини амалга ошириш учун махсус ИC МC34063 ишлатилади. Електр таъминоти ва контактларнинг занглашига олиб келадиган ўлчов қисми ўртасида галваник изоляцияни таъминлаш учун трансформаторнинг бирламчи ўрашида кучланиш назорат қилинади. Бу сизга ВД2 да ректификатор қилиш имконини беради. Чиқиш кучланишини барқарорлаштириш нуқтаси Р3 қаршилиги ёрдамида ўрнатилади. C4 кондансаткичидаги кучланиш тахминан 40 В. Оқим стабилизатори A2 ва синовдан ўтган мос ёзувлар диёти параметрик стабилизаторни ташкил қилади ва контактларнинг занглашига олиб келадиган терминалларига уланган мултиметр зенер диётининг кучланишини аниқлаш имконини беради.

Aгар диод тескари поларитда (анод "-" га ва катод "+" га) уланган бўлса, анъанавий диод учун мултиметр 40 В ни, зенер диёт учун еса стабилизация кучланишини кўрсатади.

Маълум бўлган рейтингга ега зенер диётининг ишлашини аниқлаш учун қувват манбаи ва 300 ... 500 Оҳм оқим чекловчи қаршиликдан иборат оддий схема қўлланилади. Бундай ҳолда, мултиметрдан фойдаланиб, ўтиш қаршилиги емас, балки кучланиш аниқланади. Диаграммада кўрсатилганидек, елементларни ёқинг ва зенер диётидаги кучланишни ўлчанг.

Електр таъминотининг кучланишини секин оширинг. Стабилизация кучланишининг қийматида зенер диётидаги кучланиш ўсишни тўхтатиши керак. Aгар бу содир бўлса, унда елемент ишламоқда. Aгар ИП кучланишининг кейинги ошиши билан диод барқарорлаша бошламаса, у ишламаяпти.
Тўғри зенер диётини қандай танлаш мумкин?
Зенер диодлари паст қувватли стабилизаторлардир. Шунинг учун улар бутун юк оқими ва минимал стабилизация оқими ҳаддан ташқари қизиб кетмасдан ўтиши учун танланиши керак.

Електр даври учун тўғри зенер диётини танлаш учун сиз қуйидаги параметрларни билишингиз керак: минимал ва максимал кириш кучланиши, чиқиш кучланиши, минимал ва максимал юк оқими. Зенер диётининг стабилизация кучланиши чиқиш кучланишига тенг. Ва маълум бир паллада зенер диётидан ўтиши мумкин бўлган максимал оқимни ва максимал оқимдаги қувват сарфини ҳисоблаш учун онлайн калкулятордан фойдаланиш яхшидир.

Зенер диодларидаги қимматбаҳо металларнинг таркиби

Зенер диодларида, бошқа яримўтказгичларда бўлгани каби - анъанавий диодлар, тиристорлар, варикаплар, қимматбаҳо металлар асосан кумуш, бир оз олтинни ўз ичига олади. Муайян миқдор махсус жадвалларда кўрсатилган. Палладий ва платина таркиби, ҳатто улар яримўтказгичларда бўлса ҳам, одатда кўрсатилмайди, чунки уларнинг консентрацияси аҳамияциз.

Хулоса