Meskipun selama persiapan skema pengumpulan dipilih secara khusus yang menggunakan elemen yang paling umum, tersedia secara luas, dan murah, tidak salah untuk menunjukkan urutan penggunaan elemen lain yang sama-sama atau dengan sukses besar menggantikan elemen yang hilang.

Saat mengganti satu elemen dengan elemen lainnya, disarankan untuk menggunakan literatur referensi terlebih dahulu. Dalam lampiran singkat, bahkan jika diinginkan, tidak mungkin untuk membuat daftar semua opsi yang memungkinkan untuk mengganti elemen, karena ada lebih dari selusin nama dioda semikonduktor saja. Namun demikian, dimungkinkan untuk memberikan pendekatan umum terhadap kemungkinan penggunaan beberapa elemen perangkat dibandingkan elemen lainnya.

Mari kita mulai dengan dioda semikonduktor. Secara konvensional, semua dioda semikonduktor yang digunakan dalam koleksi dibagi menjadi dioda germanium frekuensi tinggi berdaya rendah (dioda tipe D9B - D9Zh), pulsa silikon berdaya rendah (frekuensi tinggi) - KD503A dan silikon (frekuensi rendah) - KD102A ( B). Huruf di akhiran (akhir) penunjukan elemen (A, B, C, dst.) berarti varian dari model dasar, yang dalam beberapa hal berbeda dari yang lain.

Dalam publikasi asing, dioda serba guna sering kali diberi nama dengan satu cara: ini adalah dioda germanium atau silikon frekuensi rendah atau frekuensi tinggi universal. Kecuali desain menentukan persyaratan khusus untuk dioda, persyaratan minimumnya adalah:

Dioda germanium atau silikon frekuensi tinggi - dengan tegangan balik maksimum minimal 30 V (dalam kaitannya dengan rangkaian pengumpul - bahkan 15 V), arus maju minimal 10 mA. Frekuensi pengoperasian - tidak lebih rendah dari beberapa MHz.

Dioda germanium frekuensi tinggi: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 dan lain-lain.

Mengganti dioda silikon: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 dan lainnya.

Dioda frekuensi rendah (daya) - dengan tegangan balik maksimum minimal 300 V, arus maju minimal 100 mA. Frekuensi pengoperasian - tidak lebih rendah dari beberapa kHz.

Dioda silikon frekuensi rendah: KD102 - KD105\D226 dan lainnya dengan tegangan operasi tidak lebih rendah dari tegangan yang digunakan dalam rangkaian tertentu.

Tentu saja, perangkat semikonduktor yang memiliki kinerja lebih tinggi dan seringkali lebih mahal (dirancang untuk arus operasi yang lebih tinggi, frekuensi maksimum yang lebih tinggi, tegangan balik yang lebih tinggi, dll.) dapat berhasil menggantikan dioda yang direkomendasikan dalam koleksi, model dioda yang sudah ketinggalan zaman.

Saat mengganti dioda zener, pertama-tama Anda harus memperhatikan tegangan stabilisasi. Semua rangkaian koleksi sebagian besar menggunakan dioda zener berdaya rendah. Saat ini, berbagai macam dioda zener tersedia, yang seringkali dapat dipertukarkan tanpa syarat apa pun. Seperti yang telah disebutkan di salah satu bagian buku ini, lihat Bab 1, dioda zener untuk tegangan yang ditingkatkan atau tidak standar dapat terdiri dari dioda zener lain yang dihubungkan secara seri, atau kombinasinya dengan rantai germanium dan bias maju. (atau) dioda silikon.

Masalah penggantian lengkap perangkat semikonduktor juga dibahas di Bab 1.

Saat mengganti transistor, Anda harus dipandu oleh hal-hal berikut. Untuk perangkat ini juga ada pembagian menjadi transistor silikon, germanium, frekuensi rendah, frekuensi tinggi, daya tinggi, daya rendah, dll.

Koleksi ini paling sering menyajikan transistor paling umum yang diproduksi oleh industri selama lebih dari 30 tahun, ini adalah KT315 - struktur p-p-p silikon berdaya rendah frekuensi tinggi. Antonim strukturalnya adalah KT361. Di antara transistor silikon berdaya tinggi, ini adalah struktur p-p-p KT805; germanium daya rendah frekuensi tinggi - GT311 (1T311) p-p-p dan antonimnya struktur p-p-p - GT313 (1T313). Karakteristik utama transistor ini diberikan di atas.

Untuk semua transistor ini, tentu saja, terdapat banyak pilihan perangkat semikonduktor redundan yang setara dan terkait, terkadang berbeda dari prototipe hanya dalam namanya.

Kriteria penggantian utama adalah sebagai berikut: tegangan operasi maksimum pada kolektor transistor, arus kolektor maksimum, daya hilang maksimum pada kolektor, frekuensi operasi maksimum, koefisien transfer arus. Lebih jarang, untuk rangkaian yang disajikan dalam koleksi, besarnya tegangan sisa kolektor-emitor dan karakteristik kebisingan transistor adalah signifikan.

Saat mengganti satu transistor dengan transistor lainnya, tidak satu pun dari parameter ini yang boleh diremehkan atau diperburuk. Pada saat yang sama, dibandingkan dengan model transistor yang agak kuno, varietas modernnya memiliki sifat menyerap secara otomatis dan evolusioner yang jelas lebih baik dibandingkan dengan nenek moyang jauhnya.

Jadi, misalnya transistor tipe KT315 dapat diganti dengan transistor yang lebih canggih dari tipe KT3102 (transistor silikon frekuensi tinggi dengan noise rendah), KT645 (transistor frekuensi tinggi berukuran kecil yang lebih kuat), dll., yang memiliki karakteristik yang jelas lebih baik.

Transistor KT361 dapat diganti dengan transistor tipe KT3107 (transistor silikon frekuensi tinggi dengan noise rendah) atau sejenisnya.

Transistor kuat tipe KT805 (2T805), digunakan dalam rangkaian pengumpul terutama pada tahap keluaran ULF dan penstabil tegangan, dapat diganti tanpa merusak pengoperasian rangkaian dengan analog, transistor seri KTVxx (2T8xx) dari struktur p-p-p, dimana xx adalah nomor seri pengembangan. Pengecualian pada seri ini adalah transistor KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856, dll.

Perlu dicatat bahwa jika selama operasi transistor terasa memanas, itu berarti mode operasinya dipilih secara tidak benar, resistor dengan peringkat lain digunakan, atau ada kesalahan pemasangan. Jika pengoperasian transistor pada arus kolektor yang meningkat ditentukan oleh kondisi pengoperasian rangkaian tertentu, dan transistor terasa panas, Anda harus mempertimbangkan untuk mengganti elemen ini dengan yang lebih kuat atau mengambil tindakan untuk mendinginkannya. Biasanya, radiator sederhana atau penggunaan kipas memungkinkan Anda meningkatkan daya yang diizinkan yang dihamburkan oleh elemen semikonduktor (transistor atau dioda) sebanyak 10...15 kali lipat.

Terkadang satu perangkat semikonduktor yang kuat (dioda atau transistor) dapat digantikan oleh perangkat berdaya rendah yang dihubungkan secara paralel. Namun, ketika memasukkan hal ini, hal-hal berikut harus dipertimbangkan. Karena selama pembuatan perangkat semikonduktor, bahkan dari batch produksi yang sama, sifat-sifatnya sangat berbeda, dengan koneksi paralel sederhana, beban pada perangkat tersebut dapat didistribusikan dengan sangat tidak merata, yang akan menyebabkan kelelahan berurutan pada perangkat ini. Untuk mendistribusikan arus secara merata pada dioda dan transistor yang dihubungkan secara paralel, sulit untuk memasukkan resistor dengan resistansi beberapa hingga puluhan Ohm secara seri dengan dioda atau dalam rangkaian emitor transistor.

Jika perlu menggunakan dioda semikonduktor yang dirancang untuk tegangan tinggi, penggantian dapat dilakukan dengan menghubungkan beberapa dioda yang sejenis, dirancang untuk tegangan rendah, secara seri. Seperti sebelumnya, untuk memastikan distribusi tegangan balik yang seragam, yang paling berbahaya bagi pengoperasian rakitan dioda, sebuah resistor dengan resistansi beberapa ratus kOhm hingga beberapa megohm harus dihubungkan secara paralel ke masing-masing dioda rakitan. . Tentu saja, skema koneksi transistor serupa juga diketahui, tetapi jarang digunakan. Bagaimanapun, untuk sirkuit yang disajikan dalam koleksi, penggantian seperti itu tidak diperlukan, karena semua sirkuit dirancang terutama untuk catu daya tegangan rendah.

Saat mengganti transistor efek medan, situasinya jauh lebih rumit. Meskipun transistor efek medan sendiri sudah lama muncul di halaman majalah dan buku, jangkauannya tidak begitu representatif, dan penyebaran parameternya lebih jelas. Mengganti transistor efek medan buatan luar negeri bisa jadi sangat sulit. Adapun rangkaian koleksinya, seperti disebutkan sebelumnya, hanya menggunakan elemen yang paling mudah diakses, termasuk transistor efek medan.

Dalam diagram yang disajikan di halaman koleksi, kami berulang kali menemukan penggunaan kapsul telepon untuk tujuan yang agak tidak biasa - secara bersamaan sebagai rangkaian osilasi frekuensi rendah dan pemancar suara. Pada dasarnya, produk standar dan banyak digunakan digunakan sebagai kapsul telepon. Ini adalah kapsul telepon tipe TK-67, digunakan pada perangkat telepon produksi dalam negeri, dan earphone tipe TM-2 (TM-4), biasanya digunakan pada perangkat untuk tunarungu. Tentu saja kapsul telepon ini dapat diganti dengan kapsul telepon dalam atau luar negeri lainnya yang memiliki sifat serupa, namun dalam beberapa kasus mungkin perlu untuk memilih kapasitansi kapasitor (misalnya, jika kapsul telepon ini memiliki osilasi resonansi frekuensi rendah. sirkuit).

Gaji stabil, kehidupan stabil, keadaan stabil. Yang terakhir tentu saja bukan tentang Rusia :-). Jika Anda melihat kamus penjelasan, Anda dapat dengan jelas memahami apa itu “stabilitas”. Di baris pertama, Yandex langsung memberi saya sebutan kata ini: stabil - artinya konstan, stabil, tidak berubah.

Namun paling sering istilah ini digunakan dalam bidang elektronik dan teknik elektro. Dalam elektronika, nilai konstan suatu parameter sangatlah penting. Ini bisa berupa arus, tegangan, frekuensi sinyal, dll. Penyimpangan sinyal dari parameter tertentu dapat menyebabkan pengoperasian peralatan elektronik yang salah dan bahkan kerusakannya. Oleh karena itu, dalam elektronika sangat penting agar semuanya bekerja dengan stabil dan tidak rusak.

Di bidang elektronik dan teknik elektro menstabilkan tegangan. Pengoperasian peralatan elektronik tergantung pada nilai tegangan. Jika berubah ke tingkat yang lebih rendah, atau bahkan lebih buruk, menjadi lebih besar, maka peralatan dalam kasus pertama mungkin tidak berfungsi dengan benar, dan dalam kasus kedua bahkan mungkin terbakar.

Untuk mencegah lonjakan dan penurunan tegangan, bermacam-macam Pelindung gelombang. Seperti yang Anda pahami dari frasa tersebut, mereka sudah terbiasa menstabilkan tegangan “bermain”.

Dioda Zener atau Dioda Zener

Penstabil tegangan paling sederhana dalam elektronik adalah elemen radio dioda zener. Kadang-kadang disebut juga dioda zener. Dalam diagram, dioda zener diberi simbol seperti ini:

Terminal dengan "tutup" disebut sama dengan dioda - katoda, dan kesimpulan lainnya adalah anoda.

Dioda zener terlihat sama dengan dioda. Pada foto di bawah, di sebelah kiri adalah jenis dioda zener modern yang populer, dan di sebelah kanan adalah salah satu sampel dari Uni Soviet.

Jika Anda melihat lebih dekat pada dioda zener Soviet, Anda dapat melihat penunjukan skematik pada dioda itu sendiri, yang menunjukkan di mana katodanya berada dan di mana anodanya berada.

Tegangan stabilisasi

Parameter terpenting dari dioda zener tentu saja adalah tegangan stabilisasi. Apa parameter ini?

Mari kita ambil gelas dan mengisinya dengan air...

Tidak peduli berapa banyak air yang kita tuangkan ke dalam gelas, kelebihannya akan keluar dari gelas. Saya pikir ini bisa dimengerti oleh anak prasekolah.

Sekarang dengan analogi dengan elektronik. Kacanya adalah dioda zener. Ketinggian air dalam gelas yang penuh sampai penuh adalah tegangan stabilisasi dioda zener. Bayangkan sebuah kendi besar berisi air di sebelah gelas. Kami hanya akan mengisi gelas kami dengan air dari kendi, tapi kami tidak berani menyentuh kendi tersebut. Hanya ada satu pilihan - menuangkan air dari kendi dengan membuat lubang di kendi itu sendiri. Jika tinggi kendi lebih kecil dari gelas, maka kita tidak akan bisa menuangkan air ke dalam gelas. Untuk menjelaskannya dalam istilah elektronik, kendi memiliki “voltase” lebih besar dari “voltase” kaca.

Jadi, para pembaca yang budiman, seluruh prinsip pengoperasian dioda zener terkandung di dalam kaca. Tidak peduli aliran apa yang kita tuangkan ke dalamnya (tentu saja, dalam batas yang wajar, jika tidak gelas akan terbawa dan pecah), gelas akan selalu penuh. Tapi itu perlu dituangkan dari atas. Ini berarti, Tegangan yang kita berikan pada dioda zener harus lebih tinggi dari tegangan stabilisasi dioda zener.

Penandaan dioda zener

Untuk mengetahui tegangan stabilisasi dioda zener Soviet, kita memerlukan buku referensi. Misalnya pada foto di bawah ini ada dioda zener Soviet D814V:

Kami mencari parameternya di direktori online di Internet. Seperti yang Anda lihat, tegangan stabilisasinya pada suhu kamar kira-kira 10 Volt.

Dioda zener asing ditandai dengan lebih mudah. Jika Anda perhatikan lebih dekat, Anda dapat melihat tulisan sederhana:

5V1 - ini berarti tegangan stabilisasi dioda zener ini adalah 5,1 Volt. Jauh lebih mudah, bukan?

Katoda dioda zener asing terutama ditandai dengan garis hitam

Cara memeriksa dioda zener

Bagaimana cara memeriksa dioda zener? Ya, sama seperti! Cara cek dioda dapat Anda lihat pada artikel ini. Mari kita periksa dioda zener kita. Kami mengaturnya ke kontinuitas dan memasang probe merah ke anoda, dan probe hitam ke katoda. Multimeter harus menunjukkan penurunan tegangan maju.

Kami menukar probe dan melihatnya. Artinya dioda zener kita dalam kesiapan tempur penuh.

Nah, ini waktunya untuk bereksperimen. Pada rangkaian, dioda zener dihubungkan secara seri dengan resistor:

Di mana Uin – tegangan masukan, Uout.st. – tegangan keluaran stabil

Jika kita perhatikan lebih dekat diagramnya, kita tidak mendapatkan apa pun selain pembagi tegangan. Semuanya di sini mendasar dan sederhana:

Uin=Uout.stab +Uresistor

Atau dengan kata lain: tegangan masukan sama dengan jumlah tegangan pada dioda zener dan resistor.

Skema ini disebut penstabil parametrik pada satu dioda zener. Perhitungan stabilizer ini berada di luar cakupan artikel ini, tetapi jika ada yang tertarik, silakan cari di Google ;-)

Jadi, mari kita buat rangkaiannya. Kami mengambil resistor dengan nilai nominal 1,5 Kilohm dan dioda zener dengan tegangan stabilisasi 5,1 Volt. Di sebelah kiri kita menghubungkan Catu Daya, dan di sebelah kanan kita mengukur tegangan yang dihasilkan dengan multimeter:

Sekarang kami dengan cermat memantau pembacaan multimeter dan catu daya:

Jadi, sementara semuanya sudah jelas, mari kita tambahkan lebih banyak ketegangan... Ups! Tegangan masukan kita adalah 5,5 Volt, dan tegangan keluaran kita adalah 5,13 Volt! Karena tegangan stabilisasi dioda zener adalah 5,1 Volt, seperti yang kita lihat, tegangan ini stabil dengan sempurna.

Mari kita tambahkan beberapa volt lagi. Tegangan inputnya 9 Volt, dan dioda zener 5,17 Volt! Luar biasa!

Kami juga menambahkan... Tegangan input adalah 20 Volt, dan output, seolah-olah tidak terjadi apa-apa, adalah 5,2 Volt! 0,1 Volt merupakan kesalahan yang sangat kecil, bahkan dalam beberapa kasus dapat diabaikan.

Karakteristik volt-ampere dioda zener

Saya rasa tidak ada salahnya untuk mempertimbangkan karakteristik tegangan arus (VAC) dari dioda zener. Ini terlihat seperti ini:

Di mana

Ipr– arus maju, A

Atas– tegangan maju, V

Kedua parameter ini tidak digunakan pada dioda zener

Uarr– tegangan balik, V

Ust– tegangan stabilisasi pengenal, V

pertama– arus stabilisasi terukur, A

Nominal berarti parameter normal yang memungkinkan pengoperasian elemen radio dalam jangka panjang.

maksimal– arus dioda zener maksimum, A

sebentar lagi– arus dioda zener minimum, A

Ist, Imax, Imin – Ini adalah arus yang mengalir melalui dioda zener saat beroperasi.

Karena dioda zener beroperasi pada polaritas terbalik, tidak seperti dioda (dioda zener dihubungkan dengan katoda ke plus, dan dioda dengan katoda ke minus), maka area kerjanya akan persis seperti yang ditandai dengan persegi panjang merah. .

Seperti yang bisa kita lihat, pada tegangan tertentu Urev, grafik kita mulai turun. Pada saat ini, hal menarik seperti kerusakan terjadi pada dioda zener. Singkatnya, ia tidak dapat lagi menaikkan tegangan pada dirinya sendiri, dan saat ini arus pada dioda zener mulai meningkat. Yang penting arusnya jangan berlebihan, lebih dari Imax, kalau tidak dioda zener akan rusak. Mode operasi terbaik dari dioda zener dianggap sebagai mode di mana arus yang melalui dioda zener berada di tengah-tengah antara nilai maksimum dan minimumnya. Inilah yang akan tampak pada grafik poin operasi mode operasi dioda zener (ditandai dengan lingkaran merah).

Kesimpulan

Sebelumnya, pada masa kelangkaan suku cadang dan awal masa kejayaan elektronik, dioda zener sering digunakan, anehnya, untuk menstabilkan tegangan keluaran. Dalam buku-buku Soviet lama tentang elektronik, Anda dapat melihat bagian rangkaian berbagai catu daya ini:

Di sebelah kiri, dalam bingkai merah, saya menandai bagian rangkaian catu daya yang Anda kenal. Di sini kita mendapatkan tegangan DC dari tegangan AC. Di sebelah kanan, dalam bingkai hijau, adalah diagram stabilisasi ;-).

Saat ini, penstabil tegangan tiga terminal (terintegrasi) menggantikan penstabil berbasis dioda zener, karena penstabil tegangan berkali-kali lebih baik dan disipasi daya yang baik.

Di Ali Anda bisa langsung mengambil seluruh rangkaian dioda zener, mulai dari 3,3 Volt hingga 30 Volt. Memilih sesuai selera dan warna Anda.

Dioda Zener (Dioda Zener, Dioda Z) dirancang untuk menstabilkan tegangan dan mode pengoperasian berbagai komponen peralatan elektronik. Prinsip pengoperasian dioda zener didasarkan pada fenomena kerusakan Zener pada sambungan-n. Jenis kerusakan listrik ini terjadi pada sambungan semikonduktor dengan bias balik ketika tegangan meningkat melebihi tingkat kritis tertentu. Selain kerusakan Zener, kerusakan longsoran diketahui dan digunakan untuk menstabilkan tegangan. Ketergantungan khas arus yang melalui perangkat semikonduktor (dioda zener) pada besarnya tegangan maju atau mundur yang diterapkan (karakteristik volt-ampere, karakteristik tegangan arus) ditunjukkan pada Gambar. 1.1.

Cabang maju dari karakteristik tegangan arus berbagai dioda zener hampir identik (Gbr. 1.1), dan cabang terbalik memiliki karakteristik tersendiri untuk setiap jenis dioda zener. Parameter ini: tegangan stabilisasi; arus stabilisasi minimum dan maksimum; sudut kemiringan karakteristik tegangan arus, yang mencirikan nilai resistansi dinamis dioda zener (“kualitasnya”);

disipasi daya maksimum; koefisien suhu tegangan stabilisasi (TKN) - digunakan untuk perhitungan rangkaian.

Rangkaian koneksi dioda zener tipikal ditunjukkan pada Gambar. 1.2. Nilai tahanan redaman R1 (dalam kOhm) dihitung dengan rumus:

Untuk menstabilkan tegangan AC atau membatasi amplitudonya secara simetris pada level UCT, digunakan dioda zener simetris (Gbr. 1.3), misalnya tipe KS 175. Dioda zener tersebut dapat digunakan untuk menstabilkan tegangan DC dengan menyalakannya tanpa memperhatikan polaritasnya. . Anda bisa mendapatkan dioda zener “simetris” dari dua dioda “asimetris” dengan menghubungkannya secara berurutan sesuai dengan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 1.4.

Dioda zener semikonduktor yang diproduksi secara industri memungkinkan Anda menstabilkan tegangan pada rentang yang luas: dari 3,3 hingga 180 V. Jadi, ada dioda zener yang memungkinkan Anda menstabilkan tegangan rendah: 3,3; 3,9; 4.7; 5,6 V adalah KS133, KS139, KS147, KS156, dll. Jika perlu mendapatkan tegangan stabilisasi non-standar, misalnya 6,6 V, Anda dapat menghubungkan dua dioda zener KS133 secara seri. Untuk tiga dioda zener tersebut, tegangan stabilisasinya adalah 9,9 V. Untuk tegangan stabilisasi 8,0 V, Anda dapat menggunakan kombinasi dioda zener KS133 dan KS147 (yaitu 3,3 + 4,7 V) atau dioda zener KS175 dan dioda silikon ( KD503) - dalam arah maju (yaitu 7,5+0,5 V).

Dalam situasi di mana perlu untuk mendapatkan tegangan stabil kurang dari 2...3 V, penusuk digunakan - dioda semikonduktor yang beroperasi pada cabang langsung dari karakteristik tegangan arus (Gbr. 1.1).

Perhatikan bahwa alih-alih stabilisator, dioda germanium (Ge), silikon (Si), selenium (Se), gallium arsenide (GaAs) dan semikonduktor konvensional lainnya dapat berhasil digunakan (Gbr. 1.5). Tegangan stabilisasi, tergantung pada arus yang mengalir melalui dioda, adalah: untuk dioda germanium - 0,15...0,3 b; untuk silikon - 0,5...0,7 V.

Yang paling menarik adalah penggunaan dioda pemancar cahaya untuk stabilisasi tegangan (Gbr. 1.6) [R 11/83-40].

LED dapat melakukan dua fungsi secara bersamaan: dengan pancarannya, menunjukkan adanya tegangan dan menstabilkan nilainya pada level 1,5...2.2 V. Tegangan stabilisasi LED UCT dapat ditentukan dengan rumus perkiraan: L/Cr=1236 /L. (B), dimana X adalah panjang gelombang radiasi LED dalam nm [Рл 4/98-32].

Untuk menstabilkan tegangan, cabang terbalik dari karakteristik tegangan arus perangkat semikonduktor (dioda dan transistor), yang tidak dirancang khusus untuk tujuan ini, dapat digunakan (Gbr. 1.7, 1.8, dan juga Gambar 20.7). Tegangan ini (tegangan tembus longsoran) biasanya melebihi 7 V dan tidak dapat diulang bahkan untuk perangkat semikonduktor dengan jenis yang sama. Untuk menghindari kerusakan termal pada perangkat semikonduktor selama mode operasi yang tidak biasa, arus yang melaluinya tidak boleh melebihi sepersekian miliampere. Jadi, untuk dioda D219, D220, tegangan rusaknya (tegangan stabilisasi) dapat berkisar antara 120 hingga 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

Untuk menstabilkan tegangan rendah, gunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 1.9 - 1.12. Rangkaian (Gbr. 1.9) [Goroshkov B.I.] menggunakan sambungan paralel “dioda” dari dua transistor silikon. Tegangan stabilisasi rangkaian ini adalah 0,65...0,7 V untuk transistor silikon dan sekitar 0,3 V untuk transistor germanium. Resistansi internal analog penusuk semacam itu tidak melebihi 5...10 Ohm dengan koefisien stabilisasi hingga 1000...5000. Namun, ketika suhu lingkungan berubah, ketidakstabilan tegangan keluaran rangkaian adalah sekitar 2 mV per derajat.

Dalam diagram pada Gambar. 1.10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] menggunakan sambungan sekuensial transistor germanium dan silikon. Arus beban analog dioda zener ini bisa 0,02...10 mA. Perangkat yang ditunjukkan pada Gambar. 1.11 dan 1.12 [Рл 1/94-33], menggunakan koneksi back-to-back transistor struktur p-p-p dan p-p-p dan hanya berbeda dalam hal itu untuk meningkatkan tegangan keluaran di salah satu rangkaian, dioda silikon dihubungkan antara basis transistor (satu atau beberapa). Arus stabilisasi analog dioda zener (Gbr. 1.11, 1.12) dapat berada dalam kisaran 0,1...100 mA, resistansi diferensial pada bagian kerja karakteristik tegangan arus tidak melebihi 15 Ohm.

Tegangan rendah juga dapat distabilkan dengan menggunakan transistor efek medan (Gbr. 1.13, 1.14). Koefisien stabilisasi rangkaian tersebut sangat tinggi: untuk rangkaian transistor tunggal (Gbr. 1.13) mencapai 300 pada tegangan suplai 5...15 V, untuk rangkaian dua transistor (Gbr. 1.14) di bawah tegangan yang sama kondisinya melebihi 1000 [P 10/95-55]. Resistansi internal analog dioda zener ini masing-masing adalah 30 Ohm dan 5 Ohm.

Penstabil tegangan dapat diperoleh dengan menggunakan analog dinistor sebagai dioda zener (Gbr. 1.15, lihat juga Bab 2) [Goroshkov B.I.].

Untuk menstabilkan tegangan pada arus tinggi pada beban, digunakan rangkaian yang lebih kompleks, ditunjukkan pada Gambar. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Untuk meningkatkan arus beban, perlu menggunakan transistor kuat yang dipasang pada unit pendingin.

Penstabil tegangan yang beroperasi dalam berbagai variasi tegangan suplai (dari 4,5 hingga 18 6), dan memiliki nilai tegangan keluaran sedikit berbeda dari batas bawah tegangan suplai, ditunjukkan pada Gambar. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Jenis dioda zener dan analognya yang dibahas sebelumnya tidak memungkinkan pengaturan tegangan stabilisasi dengan lancar. Untuk mengatasi masalah ini, digunakan rangkaian stabilisator paralel yang dapat disesuaikan, mirip dengan dioda zener (Gbr. 1.20, 1.21).

Analog dari dioda zener (Gbr. 1.20) memungkinkan Anda mengubah tegangan keluaran dengan lancar dalam kisaran 2,1 hingga 20 V [R 9/86-32]. Resistansi dinamis dari "dioda zener" pada arus beban hingga 5 mA adalah 20...50 Ohm. Stabilitas suhu rendah (-3x10"3 1/°C).

Analog tegangan rendah dari dioda zener (Gbr. 1.21) memungkinkan Anda mengatur tegangan keluaran apa pun dalam kisaran 1,3 hingga 5 V. Tegangan stabilisasi ditentukan oleh rasio resistor R1 dan R2. Resistansi keluaran dari penstabil paralel pada tegangan 3,8 V mendekati 1 Ohm. Arus keluaran ditentukan oleh parameter transistor keluaran dan untuk KT315 bisa mencapai 50...100 mA.

Sirkuit asli untuk mendapatkan tegangan keluaran yang stabil ditunjukkan pada Gambar. 1.22 dan 1.23. Perangkat (Gbr. 1.22) adalah analog dari dioda zener simetris [E 9/91]. Untuk penstabil tegangan rendah (Gbr. 1.23), faktor stabilisasi tegangan adalah 10, arus keluaran tidak melebihi 5 mA, dan resistansi keluaran bervariasi dari 1 hingga 20 Ohm.

Analog dari dioda zener tipe diferensial tegangan rendah pada Gambar. 1.24 telah meningkatkan stabilitas [P 6/69-60]. Tegangan keluarannya sedikit bergantung pada suhu dan ditentukan oleh perbedaan tegangan stabilisasi dua dioda zener. Peningkatan stabilitas suhu dijelaskan oleh fakta bahwa ketika suhu berubah, tegangan pada kedua dioda zener berubah secara bersamaan dan dalam proporsi yang berdekatan.

Sastra: Shustov M.A. Desain sirkuit praktis (Buku 1), 2003

Dioda zener adalah dioda semikonduktor dengan sifat unik. Jika semikonduktor biasa, ketika dihidupkan kembali, adalah isolator, maka ia menjalankan fungsi ini sampai tegangan yang diberikan meningkat, setelah itu terjadi kerusakan reversibel seperti longsoran salju. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam arus balik yang mengalir melalui dioda zener, tegangan tetap konstan karena penurunan resistansi yang proporsional. Dengan cara ini rezim stabilisasi dapat dicapai.

Dalam keadaan tertutup, arus bocor kecil awalnya melewati dioda zener. Elemen tersebut berperilaku seperti resistor, yang nilainya tinggi. Ketika rusak, resistansi dioda zener menjadi tidak signifikan. Jika Anda terus meningkatkan tegangan pada input, elemen mulai memanas dan ketika arus melebihi nilai yang diizinkan, terjadi gangguan termal yang tidak dapat diubah. Jika masalahnya tidak dibawa ke titik ini, ketika tegangan berubah dari nol ke batas atas area kerja, sifat-sifat dioda zener tetap dipertahankan.

Ketika dioda zener dinyalakan langsung, karakteristiknya tidak berbeda dengan dioda. Ketika plus dihubungkan ke daerah p dan minus ke daerah n, resistansi sambungannya rendah dan arus mengalir bebas melaluinya. Ini meningkat dengan meningkatnya tegangan input.

Dioda zener adalah dioda khusus, yang sebagian besar terhubung ke arah yang berlawanan. Elemen tersebut awalnya dalam keadaan tertutup. Ketika terjadi gangguan listrik, dioda zener tegangan menjaganya tetap konstan pada rentang arus yang luas.

Minus diterapkan pada anoda, dan plus diterapkan pada katoda. Di luar stabilisasi (di bawah titik 2), terjadi panas berlebih dan kemungkinan kegagalan elemen meningkat.

Karakteristik

Parameter dioda zener adalah sebagai berikut:

• U st - tegangan stabilisasi pada arus pengenal I st;
• Ist min - arus minimum awal gangguan listrik;
• Ist max - arus maksimum yang diizinkan;
• TKN - koefisien suhu.

Berbeda dengan dioda konvensional, dioda zener merupakan perangkat semikonduktor yang daerah gangguan listrik dan termalnya terletak cukup jauh satu sama lain pada karakteristik arus-tegangan.

Terkait dengan arus maksimum yang diizinkan adalah parameter yang sering ditunjukkan dalam tabel - disipasi daya:

P maks = I st maks ∙ U st.

Ketergantungan pengoperasian dioda zener pada suhu dapat bersifat positif atau negatif. Dengan menghubungkan elemen secara seri dengan koefisien tanda yang berbeda, terciptalah dioda zener presisi yang tidak bergantung pada pemanasan atau pendinginan.

Skema koneksi

Rangkaian khas stabilizer sederhana terdiri dari resistansi pemberat R b dan dioda zener yang melangsir beban.

Dalam beberapa kasus, stabilisasi terganggu.

1. Menyuplai tegangan tinggi ke stabilizer dari sumber listrik dengan kapasitor filter pada outputnya. Lonjakan arus pada saat pengisian dapat menyebabkan kegagalan dioda zener atau rusaknya resistor Rb.
2. Pelepasan beban. Ketika tegangan maksimum diterapkan ke input, arus dioda zener dapat melebihi nilai yang diizinkan, yang akan menyebabkan pemanasan dan kehancurannya. Di sini penting untuk mematuhi area kerja yang aman dengan paspor.
3. Resistansi R b dipilih kecil sehingga pada nilai tegangan suplai minimum yang mungkin dan arus maksimum yang diizinkan pada beban, dioda zener berada di zona kontrol operasi.

Untuk melindungi stabilizer, rangkaian proteksi thyristor atau

Resistor R b dihitung dengan rumus:

R b = (U lubang - U nom)(I st + I n).

Arus dioda zener I st dipilih antara nilai maksimum dan minimum yang diizinkan, tergantung pada tegangan input suplai U dan arus beban I n.

Pemilihan dioda zener

Elemen-elemen tersebut memiliki penyebaran tegangan stabilisasi yang besar. Untuk mendapatkan nilai U n yang tepat, dioda zener dipilih dari batch yang sama. Ada tipe dengan rentang parameter yang lebih sempit. Untuk disipasi daya yang tinggi, elemen dipasang pada radiator.

Untuk menghitung parameter dioda zener diperlukan data awal, misalnya sebagai berikut:

• Pasokan U = 12-15 V - tegangan input;
• U st = 9 V - tegangan stabil;

Parameternya khas untuk perangkat dengan konsumsi energi rendah.

Untuk tegangan input minimum 12 V, arus beban dipilih hingga maksimum 100 mA. Dengan menggunakan hukum Ohm, Anda dapat mencari beban total rangkaian:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Penurunan tegangan pada dioda zener adalah 9 V. Untuk arus 0,1 A, beban ekivalennya adalah:

Persamaan = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Sekarang Anda dapat menentukan hambatan pemberat:

R b = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Itu dipilih dari seri standar, di mana nilainya bertepatan dengan yang dihitung.

Arus maksimum yang melalui dioda zener ditentukan dengan mempertimbangkan pemutusan beban, sehingga tidak terjadi kegagalan jika ada kabel yang tidak disolder. Penurunan tegangan pada resistor adalah:

U R = 15 - 9 = 6 V.

Kemudian arus yang melalui resistor ditentukan:

Saya R = 6/30 = 0,2 A.

Karena dioda zener dihubungkan secara seri, I c = I R = 0,2 A.

Daya disipasinya adalah P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Berdasarkan parameter yang diperoleh, dipilih dioda zener D815V yang sesuai.

Dioda Zener simetris

Thyristor dioda simetris adalah perangkat switching yang menghantarkan arus bolak-balik. Ciri pengoperasiannya adalah penurunan tegangan hingga beberapa volt ketika dihidupkan pada kisaran 30-50 V. Dapat diganti dengan dua dioda zener konvensional yang saling berhadapan. Perangkat digunakan sebagai elemen switching.

Analog dioda zener

Ketika tidak mungkin untuk memilih elemen yang sesuai, analog dari dioda zener pada transistor digunakan. Keunggulannya adalah kemampuannya mengatur tegangan. Untuk tujuan ini, amplifier DC dengan beberapa tahap dapat digunakan.

Pembagi tegangan dengan R1 dipasang pada input. Jika tegangan input meningkat, pada basis transistor VT1 juga meningkat. Pada saat yang sama, arus yang melalui transistor VT2 meningkat, yang mengkompensasi peningkatan tegangan, sehingga menjaganya tetap stabil pada keluaran.

Penandaan dioda zener

Dioda zener kaca dan dioda zener dalam wadah plastik diproduksi. Dalam kasus pertama, 2 angka diterapkan padanya, di antaranya ada huruf V. Tulisan 9V1 berarti U st = 9,1 V.

Prasasti pada kotak plastik diuraikan menggunakan lembar data, di mana Anda juga dapat mengetahui parameter lainnya.

Cincin gelap pada badan menunjukkan katoda yang terhubung dengan plus.

Kesimpulan

Dioda zener merupakan dioda yang mempunyai sifat khusus. Keuntungan dioda zener adalah stabilisasi tegangan tingkat tinggi pada berbagai perubahan arus operasi, serta diagram koneksi yang sederhana. Untuk menstabilkan tegangan rendah, perangkat dinyalakan dalam arah maju, dan mulai bekerja seperti dioda biasa.

SARAN PEMBACA-

ANALOG ~ KUAT

Untuk menstabilkan tegangan suplai beban, penstabil parametrik paling sederhana sering digunakan (Gbr. 1), di mana daya dari penyearah disuplai melalui resistor pemberat, dan dioda zener dihubungkan secara paralel dengan beban.

Penstabil semacam itu beroperasi pada arus beban yang tidak melebihi arus stabilisasi maksimum untuk penstabil tertentu. Dan jika arus beban jauh lebih tinggi, mereka menggunakan dioda zener yang lebih kuat, misalnya seri D815, yang memungkinkan batas stabilisasi 1...1,4 A (D815A).

Jika dioda zener seperti itu tidak tersedia, dioda berdaya rendah dapat digunakan, namun harus digunakan bersama dengan transistor yang kuat, seperti ditunjukkan pada Gambar. 2. Hasilnya adalah analog dari dioda zener yang kuat, memberikan tegangan yang cukup stabil pada beban bahkan pada arus 2 A, meskipun arus stabilisasi maksimum stabilizer KS147A yang ditunjukkan dalam diagram adalah 58 mA.

Analoginya bekerja seperti ini. Selama tegangan suplai yang berasal dari penyearah lebih kecil dari tegangan rusaknya dioda zener, transistor tertutup, arus yang melalui analog tidak signifikan (cabang horizontal langsung dari karakteristik volt-ampere analog ditunjukkan pada Gambar .3), ketika tegangan suplai meningkat, dioda zener menerobos, arus mulai mengalir melaluinya dan transistor terbuka sedikit (isog-

dioda zener

kacang bagian dari karakteristik). Peningkatan lebih lanjut dalam tegangan suplai menyebabkan peningkatan tajam arus melalui dioda zener dan transistor, dan oleh karena itu stabilisasi tegangan keluaran pada nilai tertentu (karakteristik cabang vertikal), seperti pada penstabil parametrik konvensional.

Efek stabilisasi dicapai karena fakta bahwa dalam mode kerusakan, dioda zener memiliki resistansi diferensial yang rendah dan umpan balik negatif yang dalam dilakukan dari kolektor transistor ke basisnya. Oleh karena itu, ketika tegangan keluaran menurun, arus yang melalui dioda zener dan basis transistor akan berkurang, yang akan menyebabkan penurunan yang jauh lebih besar (beberapa kali lipat).

arus kolektor, yang berarti peningkatan tegangan keluaran. Ketika tegangan keluaran meningkat, proses sebaliknya akan diamati -

Nilai tegangan keluaran stabil ditentukan dengan menjumlahkan tegangan stabilisasi dioda zener dengan tegangan sambungan emitor transistor terbuka (^0,7 V untuk transistor silikon dan 0,3 V untuk transistor germanium). Arus stabilisasi maksimum analog akan hampir kali lebih tinggi dari arus stabilisasi maksimum

parameter dioda zener yang digunakan. Oleh karena itu, disipasi daya pada transistor akan berkali-kali lebih besar daripada daya pada dioda zener.

Dari hubungan di atas mudah untuk menyimpulkan bahwa koefisien transmisi statis dari transistor kuat harus tidak kurang dari hasil bagi konsumsi arus maksimum beban dibagi dengan arus stabilisasi maksimum dioda zener. Arus kolektor maksimum yang diizinkan dari transistor dan tegangan antara kolektor dan emitor masing-masing harus melebihi arus stabilisasi analog dan tegangan keluaran yang ditentukan.

Bila menggunakan transistor struktur pnp, harus dihubungkan sesuai dengan yang ditunjukkan pada Gambar. 4 skema. Dalam perwujudan ini, transistor dapat dipasang langsung pada sasis struktur bertenaga, dan bagian analog lainnya dapat dipasang pada terminal transistor.

Untuk mengurangi riak tegangan keluaran dan mengurangi resistansi diferensial analog, kapasitor oksida dengan kapasitas 100.. 500 μF dapat dihubungkan secara paralel ke terminal dioda zener.

Kesimpulannya, sedikit tentang koefisien tegangan suhu (TCV) analog. Saat menggunakan dioda zener presisi seri D818, KS191, analog TKN akan jauh lebih buruk daripada dioda zener TKN. Jika dioda zener dengan tegangan stabilisasi lebih dari 16 V digunakan, TKN analog akan kira-kira sama dengan TKN dioda zener, dan dengan dioda zener D808 - D814 TKN analog akan meningkat.

I.KURSKY

DARI REDAKSI. Artikel oleh I. Kursky tidak mengangkat pertanyaan tentang memilih resistor pemberat, mengingat Anda sudah memiliki rangkaian penstabil parametrik dan Anda hanya perlu memilih dioda zener yang kuat. Jika tidak ada rangkaian seperti itu, gunakan rekomendasi untuk menghitung resistor pemberat yang diberikan dalam artikel oleh V. Krylov “Penstabil tegangan sederhana” di Radio, 1977, No. 9, hal. 53, 54