Embora durante a preparação dos esquemas de recolha tenham sido especialmente seleccionados esquemas que utilizem os elementos mais comuns, amplamente disponíveis e baratos, não seria errado indicar a ordem de utilização de outros elementos que substituam com igual ou grande sucesso os que faltam.

Ao substituir um elemento por outro, é recomendável usar primeiro a literatura de referência. Num breve apêndice, mesmo que se queira, é impossível listar todas as opções possíveis de substituição de elementos, pois existem mais de uma dezena de nomes apenas de diodos semicondutores. No entanto, é possível dar uma abordagem geral à possível utilização de alguns elementos do dispositivo em vez de outros.

Vamos começar com diodos semicondutores. Convencionalmente, todos os diodos semicondutores usados ​​​​na coleção são divididos em diodos de germânio de baixa potência e alta frequência (diodos tipo D9B - D9Zh), pulso de silício de baixa potência (alta frequência) - KD503A e silício (baixa frequência) - KD102A ( B). A letra no sufixo (final) da designação do elemento (A, B, C, etc.) significa uma variante do modelo básico, um pouco diferente dos demais.

Em publicações estrangeiras, os diodos de uso geral são frequentemente designados de uma única maneira: são diodos universais de germânio ou silício de baixa ou alta frequência. A menos que o projeto especifique requisitos especiais para os diodos, os requisitos mínimos para eles são:

Diodos de germânio ou silício de alta frequência - com tensão reversa máxima de pelo menos 30 V (em relação aos circuitos de coleta - até 15 V), corrente direta de pelo menos 10 mA. Frequência operacional - não inferior a vários MHz.

Diodos de germânio de alta frequência: D9B - D9Zh; GD402 (1D402); GD507; GD508\GD511 e outros.

Troca de diodos de silício: KD503 (2D503); KD504\ KD509 - KD512] KD514; KD520 - KD522 e outros.

Diodos de baixa frequência (potência) - com tensão reversa máxima de pelo menos 300 V, corrente direta de pelo menos 100 mA. Frequência operacional - não inferior a vários kHz.

Diodos de silício de baixa frequência: KD102 - KD105\D226 e outros com tensão de operação não inferior à tensão utilizada em um circuito específico.

É claro que dispositivos semicondutores que têm desempenho superior e muitas vezes são mais caros (projetados para uma corrente operacional mais alta, uma frequência máxima mais alta, uma tensão reversa mais alta, etc.) podem substituir com sucesso o diodo recomendado na coleção, um diodo de modelo desatualizado.

Ao substituir os diodos zener, antes de tudo você deve prestar atenção à tensão de estabilização. Todos os circuitos de coleta usam predominantemente diodos zener de baixa potência. Atualmente, está disponível uma ampla gama de diferentes diodos zener, que muitas vezes são intercambiáveis ​​sem quaisquer reservas. Como já mencionado em uma das seções do livro, ver Capítulo 1, um diodo zener para qualquer tensão aumentada ou não padrão pode ser composto por outros diodos zener conectados em série, ou sua combinação com uma cadeia de germânio polarizado diretamente e (ou) diodos de silício.

Questões de substituição completa de dispositivos semicondutores também são discutidas no Capítulo 1.

Ao substituir os transistores, você deve ser orientado pelo seguinte. Para esses dispositivos há também uma divisão em transistores de silício, germânio, baixa frequência, alta frequência, alta potência, baixa potência, etc.

Esta coleção geralmente apresenta os transistores mais comuns produzidos pela indústria há mais de 30 anos, estes são KT315 - estruturas p-p-p de silício de baixa potência e alta frequência. Seus antônimos estruturais são KT361. Entre os transistores de silício de alta potência, esta é a estrutura KT805 p-p-p; germânio de baixa potência e alta frequência - GT311 (1T311) p-p-p e seus antônimos estrutura p-p-p - GT313 (1T313). As principais características desses transistores são fornecidas acima.

Para todos esses transistores, é claro, há uma grande seleção de dispositivos semicondutores redundantes equivalentes e relacionados, às vezes diferindo do protótipo apenas no nome.

Os principais critérios de substituição são os seguintes: tensão máxima de operação no coletor do transistor, corrente máxima do coletor, potência máxima dissipada no coletor, frequência máxima de operação, coeficiente de transferência de corrente. Menos frequentemente, para os circuitos apresentados na coleção, a magnitude da tensão residual coletor-emissor e as características de ruído do transistor são significativas.

Ao substituir um transistor por outro, nenhum desses parâmetros deve ser subestimado ou piorado. Ao mesmo tempo, em comparação com modelos bastante antigos de transistores, suas variedades modernas absorveram automática e evolutivamente propriedades que são obviamente melhoradas em comparação com seus ancestrais distantes.

Assim, por exemplo, os transistores do tipo KT315 podem ser substituídos por transistores mais avançados do tipo KT3102 (transistores de silício de baixo ruído e alta frequência), KT645 (transistores de alta frequência de pequeno porte mais potentes), etc., que têm obviamente melhores características.

Os transistores KT361 podem ser substituídos por transistores do tipo KT3107 (transistores de silício de baixo ruído e alta frequência) ou outros similares.

Potentes transistores do tipo KT805 (2T805), utilizados em circuitos de coleta principalmente em estágios de saída ULF e estabilizadores de tensão, podem ser substituídos sem prejuízo ao funcionamento dos circuitos por análogos, transistores da série KTVxx (2T8xx) da estrutura p-p-p, onde xx é o número de série do empreendimento. As exceções a esta série são os transistores KT809, KT812, KT826, KT828, KT838, KT839, KT846, KT856, etc.

Deve-se observar que se durante a operação o transistor aquecer visivelmente, significa que seu modo de operação foi selecionado incorretamente, resistores de outras classificações são usados ​​ou há um erro de instalação. Se a operação de um transistor em uma corrente de coletor aumentada for fornecida pelas condições de operação de um circuito específico, e o transistor aquecer visivelmente, você deve pensar em substituir este elemento por um mais potente ou tomar medidas para resfriá-lo. Normalmente, um simples radiador ou o uso de um ventilador permite aumentar a potência permitida dissipada por um elemento semicondutor (transistor ou diodo) em 10...15 vezes.

Às vezes, um poderoso dispositivo semicondutor (diodo ou transistor) pode ser substituído por dispositivos de baixa potência conectados em paralelo. No entanto, ao incluir isto, o seguinte deve ser levado em consideração. Como durante a fabricação de dispositivos semicondutores, mesmo do mesmo lote de produção, suas propriedades diferem acentuadamente, com uma simples conexão paralela, a carga sobre eles pode ser distribuída de forma extremamente desigual, o que causará queima sequencial desses dispositivos. Para distribuir uniformemente as correntes em diodos e transistores conectados em paralelo, é difícil incluir um resistor com resistência de várias a dezenas de Ohms em série com o diodo ou no circuito emissor do transistor.

Caso seja necessária a utilização de um diodo semicondutor projetado para alta tensão, a substituição pode ser feita conectando-se vários diodos do mesmo tipo, projetados para baixa tensão, em série. Como antes, para garantir a distribuição uniforme da tensão reversa, que é a mais perigosa para o funcionamento do conjunto de diodos, um resistor com resistência de várias centenas de kOhms a vários megohms deve ser conectado em paralelo a cada um dos diodos do conjunto . É claro que esquemas semelhantes de conexão para transistores também são conhecidos, mas raramente são usados. Em qualquer caso, para os circuitos apresentados na coleção, tais substituições não serão necessárias, uma vez que todos os circuitos são projetados principalmente para alimentação em baixa tensão.

Ao substituir os transistores de efeito de campo, a situação é muito mais complicada. Embora os próprios transistores de efeito de campo tenham aparecido nas páginas de revistas e livros há muito tempo, seu alcance não é tão representativo e a distribuição de parâmetros é mais pronunciada. A substituição de transistores de efeito de campo fabricados no exterior pode ser especialmente difícil. Quanto aos circuitos da coleção, como foi dito anteriormente, utiliza apenas os elementos mais acessíveis, incluindo transistores de efeito de campo.

Nos diagramas apresentados nas páginas da coleção, encontramos repetidamente o uso de cápsulas telefônicas para uma finalidade um tanto incomum - simultaneamente como circuitos oscilantes de baixa frequência e emissores de som. Basicamente, produtos padrão e amplamente utilizados são usados ​​como cápsulas telefônicas. Trata-se de uma cápsula telefônica do tipo TK-67, utilizada em aparelhos telefônicos de produção nacional, e de um fone de ouvido do tipo TM-2 (TM-4), normalmente utilizado em aparelhos para deficientes auditivos. É claro que essas cápsulas telefônicas podem ser substituídas por outras nacionais ou estrangeiras que possuam propriedades semelhantes, porém, em alguns casos, pode ser necessário selecionar a capacitância do capacitor (por exemplo, se esta cápsula telefônica tiver um oscilador ressonante de baixa frequência o circuito).

Salário estável, vida estável, estado estável. O último não é sobre a Rússia, claro :-). Se você consultar um dicionário explicativo, poderá entender claramente o que é “estabilidade”. Nas primeiras linhas, Yandex imediatamente me deu a designação desta palavra: estável - significa constante, estável, imutável.

Mas na maioria das vezes esse termo é usado em eletrônica e engenharia elétrica. Na eletrônica, os valores constantes de um parâmetro são muito importantes. Pode ser corrente, tensão, frequência do sinal, etc. O desvio do sinal de qualquer parâmetro pode levar ao funcionamento incorreto do equipamento eletrônico e até mesmo à sua quebra. Portanto, na eletrônica é muito importante que tudo funcione de forma estável e não falhe.

Em eletrônica e engenharia elétrica estabilizar a tensão. O funcionamento dos equipamentos eletrônicos depende do valor da tensão. Se mudar para menos, ou pior ainda, para aumentar, o equipamento no primeiro caso pode não funcionar corretamente e, no segundo caso, pode até pegar fogo.

Para evitar picos e quedas de tensão, vários Protetores contra surtos. Como você entende pela frase, eles estão acostumados a estabilizar tensão “tocando”.

Diodo Zener ou diodo Zener

O estabilizador de tensão mais simples em eletrônica é um elemento de rádio diodo zener. Às vezes também é chamado Diodo Zener. Nos diagramas, os diodos zener são designados da seguinte forma:

O terminal com uma “tampa” tem o mesmo nome de um diodo - cátodo, e a outra conclusão é ânodo.

Os diodos Zener têm a mesma aparência dos diodos. Na foto abaixo, à esquerda está um tipo popular de diodo zener moderno e à direita está uma das amostras da União Soviética

Se você olhar mais de perto o diodo zener soviético, poderá ver esta designação esquemática nele, indicando onde está seu cátodo e onde está seu ânodo.

Tensão de estabilização

O parâmetro mais importante de um diodo zener é, obviamente, tensão de estabilização. Qual é esse parâmetro?

Vamos pegar um copo e encher de água...

Não importa quanta água coloquemos em um copo, o excesso vazará do copo. Acho que isso é compreensível para uma criança em idade pré-escolar.

Agora, por analogia com a eletrônica. O vidro é um diodo zener. O nível da água em um copo cheio até a borda é tensão de estabilização Diodo Zener. Imagine uma grande jarra de água ao lado do copo. Vamos apenas encher nosso copo com água da jarra, mas não ousamos tocar na jarra. Só existe uma opção: despeje a água de uma jarra fazendo um furo na própria jarra. Se a altura do jarro fosse menor que o copo, não poderíamos derramar água no copo. Para explicar em termos eletrônicos, o jarro tem uma “tensão” maior que a “tensão” do copo.

Portanto, queridos leitores, todo o princípio de funcionamento de um diodo zener está contido no vidro. Não importa o fluxo que derramamos sobre ele (bem, é claro, dentro do razoável, caso contrário o vidro irá se soltar e quebrar), o copo estará sempre cheio. Mas é preciso derramar de cima. Isso significa, A tensão que aplicamos ao diodo zener deve ser maior que a tensão de estabilização do diodo zener.

Marcação de diodo Zener

Para descobrir a tensão de estabilização do diodo zener soviético, precisamos de um livro de referência. Por exemplo, na foto abaixo há um diodo zener soviético D814V:

Procuramos parâmetros para isso em diretórios online na Internet. Como você pode ver, sua tensão de estabilização em temperatura ambiente é de aproximadamente 10 Volts.

Os diodos zener estrangeiros são marcados com mais facilidade. Se você olhar de perto, poderá ver uma inscrição simples:

5V1 - isso significa que a tensão de estabilização deste diodo zener é de 5,1 Volts. Muito mais fácil, certo?

O cátodo dos diodos zener estrangeiros é marcado principalmente com uma faixa preta

Como verificar o diodo zener

Como verificar o diodo zener? Sim, assim como! Você pode ver como verificar o diodo neste artigo. Vamos verificar nosso diodo zener. Colocamos em continuidade e conectamos a ponta de prova vermelha ao ânodo e a ponta de prova preta ao cátodo. O multímetro deve mostrar uma queda de tensão direta.

Trocamos as sondas e vemos uma. Isso significa que nosso diodo zener está em plena prontidão para o combate.

Bem, é hora de experimentos. Nos circuitos, um diodo zener é conectado em série com um resistor:

Onde Uin – tensão de entrada, Uout.st. – tensão estabilizada de saída

Se olharmos atentamente para o diagrama, não obtemos nada mais do que um divisor de tensão. Tudo aqui é elementar e simples:

Uin=Uout.stab +Uresistor

Ou em palavras: a tensão de entrada é igual à soma das tensões no diodo zener e no resistor.

Este esquema é chamado estabilizador paramétrico em um diodo zener. O cálculo deste estabilizador foge ao escopo deste artigo, mas se alguém estiver interessado, pesquise no Google ;-)

Então, vamos montar o circuito. Pegamos um resistor com valor nominal de 1,5 Kilohms e um diodo zener com tensão de estabilização de 5,1 Volts. À esquerda conectamos a fonte de alimentação e à direita medimos a tensão resultante com um multímetro:

Agora monitoramos cuidadosamente as leituras do multímetro e da fonte de alimentação:

Então, enquanto tudo está claro, vamos adicionar mais tensão... Ops! Nossa tensão de entrada é de 5,5 Volts e nossa tensão de saída é de 5,13 Volts! Como a tensão de estabilização do diodo zener é de 5,1 Volts, como podemos ver, ele se estabiliza perfeitamente.

Vamos adicionar mais alguns volts. A tensão de entrada é de 9 Volts e o diodo zener é de 5,17 Volts! Incrível!

Acrescentamos também... A tensão de entrada é de 20 Volts, e a saída, como se nada tivesse acontecido, é de 5,2 Volts! 0,1 Volt é um erro muito pequeno, podendo até ser negligenciado em alguns casos.

Característica volt-ampere de um diodo zener

Acho que não faria mal nenhum considerar a característica corrente-tensão (VAC) do diodo zener. Parece algo assim:

Onde

Ipr– corrente direta, A

Acima– tensão direta, V

Esses dois parâmetros não são usados ​​no diodo zener

Uarr– tensão reversa, V

Ust– tensão nominal de estabilização, V

É– corrente nominal de estabilização, A

Nominal significa um parâmetro normal no qual é possível a operação de longo prazo do elemento de rádio.

Imax– corrente máxima do diodo zener, A

Imin– corrente mínima do diodo zener, A

Ist, Imax, Imin – Esta é a corrente que flui através do diodo zener quando ele opera.

Como o diodo zener opera na polaridade reversa, ao contrário de um diodo (o diodo zener é conectado com o cátodo ao positivo e o diodo com o cátodo ao negativo), então a área de trabalho será exatamente aquela marcada com o retângulo vermelho .

Como podemos ver, em alguma tensão Urev nosso gráfico começa a cair. Neste momento, ocorre uma coisa tão interessante como uma quebra no diodo zener. Em suma, ele não consegue mais aumentar a tensão sobre si mesmo e, neste momento, a corrente no diodo zener começa a aumentar. O mais importante é não exagerar na corrente, mais que Imax, caso contrário o diodo zener será danificado. O melhor modo de operação do diodo zener é considerado aquele em que a corrente através do diodo zener está em algum lugar no meio entre seus valores máximo e mínimo. Isto é o que aparecerá no gráfico ponto de operação modo de operação do diodo zener (marcado com um círculo vermelho).

Conclusão

Anteriormente, em tempos de escassez de peças e no início do apogeu da eletrônica, um diodo zener era frequentemente usado, curiosamente, para estabilizar a tensão de saída. Nos antigos livros soviéticos sobre eletrônica, você pode ver esta seção do circuito de várias fontes de alimentação:

À esquerda, na moldura vermelha, marquei uma seção do circuito da fonte de alimentação que você conhece. Aqui obtemos a tensão DC da tensão AC. À direita, na moldura verde, está o diagrama de estabilização ;-).

Atualmente, os estabilizadores de tensão de três terminais (integrados) estão substituindo os estabilizadores baseados em diodos zener, pois estabilizam a tensão muitas vezes melhor e possuem boa dissipação de potência.

No Ali você pode pegar imediatamente um conjunto completo de diodos zener, variando de 3,3 Volts a 30 Volts. Escolher ao seu gosto e cor.

Os diodos Zener (diodos Zener, diodos Z) são projetados para estabilizar a tensão e os modos de operação de vários componentes de equipamentos eletrônicos. O princípio de funcionamento do diodo zener é baseado no fenômeno da quebra Zener da junção n. Este tipo de ruptura elétrica ocorre em junções de semicondutores com polarização reversa quando a tensão aumenta acima de um certo nível crítico. Além da quebra do Zener, a quebra da avalanche é conhecida e usada para estabilizar a tensão. Dependências típicas da corrente através de um dispositivo semicondutor (diodo zener) na magnitude da tensão direta ou reversa aplicada (características volt-ampère, características corrente-tensão) são mostradas na Fig. 1.1.

Os ramos diretos das características de corrente-tensão de diferentes diodos zener são quase idênticos (Fig. 1.1), e o ramo reverso possui características individuais para cada tipo de diodo zener. Estes parâmetros: tensão de estabilização; corrente de estabilização mínima e máxima; o ângulo de inclinação da característica corrente-tensão, caracterizando o valor da resistência dinâmica do diodo zener (sua “qualidade”);

dissipação máxima de potência; coeficiente de temperatura da tensão de estabilização (TKN) - usado para cálculos de circuitos.

Um circuito típico de conexão de diodo zener é mostrado na Fig. 1.2. O valor da resistência de amortecimento R1 (em kOhm) é calculado pela fórmula:

Para estabilizar a tensão CA ou limitar simetricamente sua amplitude no nível UCT, são utilizados diodos zener simétricos (Fig. 1.3), por exemplo, tipo KS 175. Tais diodos zener podem ser usados ​​​​para estabilizar a tensão CC, ligando-os sem observar a polaridade . Você pode obter um diodo zener “simétrico” a partir de dois diodos “assimétricos” conectando-os costas com costas de acordo com o circuito mostrado na Fig. 1.4.

Os diodos zener semicondutores produzidos industrialmente permitem estabilizar tensões em uma ampla faixa: de 3,3 a 180 V. Assim, existem diodos zener que permitem estabilizar baixas tensões: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 V é KS133, KS139, KS147, KS156, etc. Se for necessário obter uma tensão de estabilização fora do padrão, por exemplo, 6,6 V, dois diodos zener KS133 podem ser conectados em série. Para três desses diodos zener, a tensão de estabilização será de 9,9 V. Para uma tensão de estabilização de 8,0 V, você pode usar uma combinação de diodos zener KS133 e KS147 (ou seja, 3,3 + 4,7 V) ou um diodo zener KS175 e um diodo de silício ( KD503) - na direção direta (ou seja, 7,5+0,5 V).

Nas situações em que é necessário obter uma tensão estável inferior a 2...3 V, são utilizados estabistores - diodos semicondutores operando no ramo direto da característica corrente-tensão (Fig. 1.1).

Observe que em vez de estabilizadores, germânio convencional (Ge), silício (Si), selênio (Se), arsenieto de gálio (GaAs) e outros diodos semicondutores convencionais podem ser usados ​​​​com sucesso (Fig. 1.5). A tensão de estabilização, dependendo da corrente que flui através do diodo, será: para diodos de germânio - 0,15...0,3 b; para silício - 0,5...0,7 V.

Particularmente interessante é o uso de diodos emissores de luz para estabilização de tensão (Fig. 1.6) [R 11/83-40].

Os LEDs podem desempenhar duas funções simultaneamente: pelo seu brilho, indicar a presença de tensão e estabilizar seu valor no nível de 1,5...2,2 V. A tensão de estabilização dos LEDs UCT pode ser determinada pela fórmula aproximada: L/Cr=1236 /EU. (B), onde X é o comprimento de onda da radiação LED em nm [Рл 4/98-32].

Para estabilizar a tensão, pode-se usar o ramo reverso da característica corrente-tensão de dispositivos semicondutores (diodos e transistores), que não são especificamente destinados a esses fins (Fig. 1.7, 1.8 e também Fig. 20.7). Esta tensão (tensão de ruptura de avalanche) geralmente excede 7 V e não é altamente repetível, mesmo para dispositivos semicondutores do mesmo tipo. Para evitar danos térmicos aos dispositivos semicondutores durante um modo de operação tão incomum, a corrente através deles não deve exceder frações de miliamperes. Assim, para os diodos D219, D220, a tensão de ruptura (tensão de estabilização) pode estar na faixa de 120 a 180 V [P 9/74-62; R 10/76-46; R 12/89-65].

Para estabilizar baixas tensões, use os circuitos mostrados na Fig. 1,9 - 1,12. O circuito (Fig. 1.9) [Goroshkov B.I.] usa uma conexão paralela de “diodo” de dois transistores de silício. A tensão de estabilização deste circuito é de 0,65...0,7 V para transistores de silício e cerca de 0,3 V para transistores de germânio. A resistência interna de tal análogo do estabilizador não excede 5...10 Ohms com um coeficiente de estabilização de até 1000...5000. No entanto, quando a temperatura ambiente muda, a instabilidade da tensão de saída do circuito é de cerca de 2 mV por grau.

No diagrama da Fig. 1,10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] usou conexão sequencial de transistores de germânio e silício. A corrente de carga deste análogo de um diodo zener pode ser de 0,02...10 mA. Os dispositivos mostrados na Fig. 1.11 e 1.12 [Рл 1/94-33], usam conexão back-to-back de transistores das estruturas p-p-p e p-p-p e diferem apenas porque para aumentar a tensão de saída em um dos circuitos, um diodo de silício é conectado entre o bases dos transistores (um ou vários). A corrente de estabilização dos análogos do diodo zener (Fig. 1.11, 1.12) pode estar na faixa de 0,1...100 mA, a resistência diferencial na seção de trabalho da característica corrente-tensão não excede 15 Ohms.

Baixas tensões também podem ser estabilizadas usando transistores de efeito de campo (Fig. 1.13, 1.14). O coeficiente de estabilização de tais circuitos é muito alto: para um circuito de transistor único (Fig. 1.13) chega a 300 com uma tensão de alimentação de 5...15 V, para um circuito de dois transistores (Fig. 1.14) sob o mesmo condições, excede 1000 [P 10/95-55]. A resistência interna desses análogos do diodo zener é de 30 Ohms e 5 Ohms, respectivamente.

Um estabilizador de tensão pode ser obtido usando um análogo dinistor como um diodo zener (Fig. 1.15, ver também Capítulo 2) [Goroshkov B.I.].

Para estabilizar tensões em altas correntes na carga, são utilizados circuitos mais complexos, mostrados na Fig. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Para aumentar a corrente de carga, é necessário usar transistores potentes instalados em dissipadores de calor.

Um estabilizador de tensão operando em uma ampla faixa de variações de tensão de alimentação (de 4,5 a 18 6), e tendo um valor de tensão de saída ligeiramente diferente do limite inferior da tensão de alimentação, é mostrado na Fig. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Os tipos de diodos zener e seus análogos discutidos anteriormente não permitem uma regulação suave da tensão de estabilização. Para resolver este problema, são utilizados circuitos de estabilizadores paralelos ajustáveis, semelhantes aos diodos zener (Fig. 1.20, 1.21).

Um análogo de um diodo zener (Fig. 1.20) permite alterar suavemente a tensão de saída na faixa de 2,1 a 20 V [R 9/86-32]. A resistência dinâmica de tal “diodo zener” em uma corrente de carga de até 5 mA é de 20...50 Ohms. A estabilidade de temperatura é baixa (-3x10"3 1/°C).

O análogo de baixa tensão do diodo zener (Fig. 1.21) permite definir qualquer tensão de saída na faixa de 1,3 a 5 V. A tensão de estabilização é determinada pela relação dos resistores R1 e R2. A resistência de saída de tal estabilizador paralelo a uma tensão de 3,8 V é próxima de 1 Ohm. A corrente de saída é determinada pelos parâmetros do transistor de saída e para KT315 pode atingir 50...100 mA.

Circuitos originais para obter uma tensão de saída estável são mostrados na Fig. 1,22 e 1,23. O dispositivo (Fig. 1.22) é um análogo de um diodo zener simétrico [E 9/91]. Para um estabilizador de baixa tensão (Fig. 1.23), o fator de estabilização de tensão é 10, a corrente de saída não excede 5 mA e a resistência de saída varia de 1 a 20 Ohms.

Um análogo de um diodo zener do tipo diferencial de baixa tensão na Fig. 1.24 aumentou a estabilidade [P 6/69-60]. Sua tensão de saída depende pouco da temperatura e é determinada pela diferença nas tensões de estabilização de dois diodos zener. O aumento da estabilidade da temperatura é explicado pelo fato de que quando a temperatura muda, a tensão em ambos os diodos zener muda simultaneamente e em proporções próximas.

Literatura: Shustov M.A. Projeto prático de circuito (Livro 1), 2003

Um diodo zener é um diodo semicondutor com propriedades únicas. Se um semicondutor comum, quando ligado novamente, é um isolante, então ele desempenha essa função até um certo aumento na tensão aplicada, após o qual ocorre uma quebra reversível semelhante a uma avalanche. Com um aumento adicional na corrente reversa que flui através do diodo zener, a tensão continua a permanecer constante devido a uma diminuição proporcional na resistência. Desta forma é possível alcançar um regime de estabilização.

No estado fechado, uma pequena corrente de fuga passa inicialmente pelo diodo zener. O elemento se comporta como um resistor cujo valor é alto. Durante a quebra, a resistência do diodo zener torna-se insignificante. Se continuar a aumentar a tensão na entrada, o elemento começa a aquecer e quando a corrente ultrapassa o valor permitido ocorre uma ruptura térmica irreversível. Se o assunto não for levado a este ponto, quando a tensão muda de zero até o limite superior da área de trabalho, as propriedades do diodo zener são preservadas.

Quando um diodo zener é ligado diretamente, as características não são diferentes de um diodo. Quando o positivo está conectado à região p e o negativo à região n, a resistência da junção é baixa e a corrente flui livremente através dela. Aumenta com o aumento da tensão de entrada.

Um diodo zener é um diodo especial, principalmente conectado na direção oposta. O elemento está inicialmente no estado fechado. Quando ocorre uma falha elétrica, o diodo zener de tensão a mantém constante em uma ampla faixa de corrente.

Menos é aplicado ao ânodo e mais é aplicado ao cátodo. Além da estabilização (abaixo do ponto 2), ocorre superaquecimento e a probabilidade de falha do elemento aumenta.

Características

Os parâmetros dos diodos zener são os seguintes:

• U st - tensão de estabilização na corrente nominal I st;
• Ist min - corrente mínima de início da pane elétrica;
• Ist max - corrente máxima permitida;
• TKN - coeficiente de temperatura.

Ao contrário de um diodo convencional, um diodo zener é um dispositivo semicondutor no qual as áreas de ruptura elétrica e térmica estão localizadas bem distantes umas das outras na característica corrente-tensão.

Associado à corrente máxima permitida está um parâmetro frequentemente indicado em tabelas - dissipação de potência:

P max = I st max ∙ U st.

A dependência da operação do diodo zener com a temperatura pode ser positiva ou negativa. Ao conectar elementos em série com coeficientes de sinais diferentes, são criados diodos zener de precisão que são independentes de aquecimento ou resfriamento.

Esquemas de conexão

Um circuito típico de um estabilizador simples consiste em uma resistência de lastro R b e um diodo zener que desvia a carga.

Em alguns casos, a estabilização é interrompida.

1. Fornecendo alta tensão ao estabilizador a partir de uma fonte de alimentação com um capacitor de filtro na saída. Picos de corrente durante o carregamento podem causar falha do diodo zener ou destruição do resistor Rb.
2. Descarte de carga. Quando a tensão máxima é aplicada à entrada, a corrente do diodo zener pode exceder o valor permitido, o que levará ao seu aquecimento e destruição. Aqui é importante cumprir a área de trabalho segura do passaporte.
3. A resistência R b é selecionada pequena para que no valor mínimo possível da tensão de alimentação e na corrente máxima permitida na carga, o diodo zener esteja na zona de controle operacional.

Para proteger o estabilizador, circuitos de proteção de tiristores ou

O resistor R b é calculado pela fórmula:

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

A corrente do diodo Zener I st é selecionada entre os valores máximo e mínimo permitidos, dependendo da tensão de entrada U alimentação e corrente de carga I n.

Seleção de diodos zener

Os elementos apresentam uma grande variação na tensão de estabilização. Para obter o valor exato de U n, os diodos zener são selecionados do mesmo lote. Existem tipos com uma gama mais restrita de parâmetros. Para alta dissipação de potência, os elementos são instalados em radiadores.

Para calcular os parâmetros de um diodo zener, são necessários dados iniciais, por exemplo, os seguintes:

• Alimentação U = 12-15 V - tensão de entrada;
• U st = 9 V - tensão estabilizada;

Os parâmetros são típicos para dispositivos com baixo consumo de energia.

Para uma tensão de entrada mínima de 12 V, a corrente de carga é selecionada para o máximo - 100 mA. Usando a lei de Ohm, você pode encontrar a carga total do circuito:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

A queda de tensão no diodo zener é de 9 V. Para uma corrente de 0,1 A, a carga equivalente será:

R eq = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Agora você pode determinar a resistência do lastro:

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

É selecionado na série padrão, onde o valor coincide com o calculado.

A corrente máxima através do diodo zener é determinada levando em consideração a desconexão da carga, para que não falhe caso algum fio seja dessoldado. A queda de tensão no resistor será:

você R = 15 - 9 = 6 V.

Então a corrente através do resistor é determinada:

EuR = 6/30 = 0,2 A.

Como o diodo zener está conectado em série, I c = I R = 0,2 A.

A potência de dissipação será P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Com base nos parâmetros obtidos, um diodo zener D815V adequado é selecionado.

Diodo Zener simétrico

Um tiristor de diodo simétrico é um dispositivo de comutação que conduz corrente alternada. Uma peculiaridade de seu funcionamento é a queda de tensão para vários volts quando ligado na faixa de 30-50 V. Pode ser substituído por dois diodos zener convencionais contra-conectados. Os dispositivos são usados ​​como elementos de comutação.

Analógico de diodo Zener

Quando não é possível selecionar um elemento adequado, é utilizado um análogo de um diodo zener em transistores. Sua vantagem é a capacidade de regular a tensão. Para tanto, podem ser utilizados amplificadores DC com vários estágios.

Um divisor de tensão com R1 é instalado na entrada. Se a tensão de entrada aumentar, na base do transistor VT1 ela também aumentará. Ao mesmo tempo, a corrente através do transistor VT2 aumenta, o que compensa o aumento da tensão, mantendo-a estável na saída.

Marcação de diodo Zener

São produzidos diodos zener de vidro e diodos zener em caixas de plástico. No primeiro caso, são aplicados 2 números, entre os quais está localizada a letra V. A inscrição 9V1 significa que U st = 9,1 V.

As inscrições na caixa de plástico são decifradas por meio de uma ficha técnica, onde você também pode conhecer outros parâmetros.

O anel escuro no corpo indica o cátodo ao qual o positivo está conectado.

Conclusão

Um diodo zener é um diodo com propriedades especiais. A vantagem dos diodos zener é um alto nível de estabilização de tensão em uma ampla faixa de mudanças de corrente operacional, bem como diagramas de conexão simples. Para estabilizar a baixa tensão, os dispositivos são ligados no sentido direto e passam a funcionar como diodos comuns.

OS LEITORES SUGEREM-

ANALÓGICO ~ PODEROSO

Para estabilizar a tensão de alimentação da carga, eles costumam usar o estabilizador paramétrico mais simples (Fig. 1), no qual a energia do retificador é fornecida através de um resistor de lastro e um diodo zener é conectado em paralelo com a carga.

Tal estabilizador está operacional em correntes de carga que não excedem a corrente máxima de estabilização para um determinado estabilizador. E se a corrente de carga for significativamente maior, eles usam um diodo zener mais potente, por exemplo, a série D815, que permite um limite de estabilização de 1...1,4 A (D815A).

Se tal diodo zener não estiver disponível, um de baixa potência servirá, mas deve ser usado em conjunto com um transistor potente, como mostrado na Fig. 2. O resultado é um análogo de um poderoso diodo zener, fornecendo uma tensão bastante estável na carga, mesmo com uma corrente de 2 A, embora a corrente máxima de estabilização do estabilizador KS147A indicada no diagrama seja de 58 mA.

O analógico funciona assim. Enquanto a tensão de alimentação proveniente do retificador for menor que a tensão de ruptura do diodo zener, o transistor está fechado, a corrente através do analógico é insignificante (o ramo horizontal direto da característica volt-ampère do analógico mostrado na Fig. 3), à medida que a tensão de alimentação aumenta, o diodo zener rompe, a corrente começa a fluir através dele e o transistor abre ligeiramente (isog-).

diodo zener

a parte que falta da característica). Um aumento adicional na tensão de alimentação leva a um aumento acentuado na corrente através do diodo zener e do transistor e, portanto, à estabilização da tensão de saída em um determinado valor (ramo vertical da característica), como em um estabilizador paramétrico convencional.

O efeito de estabilização é alcançado devido ao fato de que no modo de ruptura o diodo zener possui uma baixa resistência diferencial e um feedback negativo profundo é realizado do coletor do transistor até sua base. Portanto, à medida que a tensão de saída diminui, a corrente através do diodo zener e da base do transistor diminuirá, o que levará a uma diminuição significativamente maior (várias vezes).

corrente do coletor, o que significa um aumento na tensão de saída. Quando a tensão de saída aumentar, o processo inverso será observado -

O valor da tensão de saída estabilizada é determinado pela soma da tensão de estabilização do diodo zener com a tensão da junção do emissor do transistor aberto (^0,7 V para um transistor de silício e 0,3 V para um transistor de germânio). A corrente máxima de estabilização do analógico será quase vezes maior que a mesma

parâmetro do diodo zener usado. Conseqüentemente, a dissipação de potência no transistor será o mesmo número de vezes maior que a potência no diodo zener.

A partir das relações acima, é fácil concluir que o coeficiente de transmissão estática de um transistor potente não deve ser inferior ao quociente do consumo máximo de corrente da carga dividido pela corrente máxima de estabilização do diodo zener. A corrente de coletor máxima permitida do transistor e a tensão entre o coletor e o emissor devem exceder a corrente de estabilização analógica e a tensão de saída especificadas, respectivamente.

Ao usar um transistor de estrutura pnp, ele deve ser conectado de acordo com o mostrado na Fig. 4 esquema. Nesta modalidade, o transistor pode ser montado diretamente no chassi da estrutura energizada, e as demais partes do analógico podem ser montadas nos terminais do transistor.

Para reduzir a ondulação da tensão de saída e reduzir a resistência diferencial do analógico, um capacitor de óxido com capacidade de 100 a 500 μF pode ser conectado em paralelo aos terminais do diodo zener.

Concluindo, um pouco sobre o coeficiente de tensão e temperatura (TCV) do analógico. Ao usar diodos zener de precisão das séries D818, KS191, o análogo TKN será significativamente pior que o diodo zener TKN. Se for usado um diodo zener com tensão de estabilização superior a 16 V, o TKN do analógico será aproximadamente igual ao TKN do diodo zener, e com os diodos zener D808 - D814 o TKN do analógico melhorará.

I. KURSKY

DO EDITOR. O artigo de I. Kursky não levanta a questão da escolha de um resistor de lastro, lembrando que você já possui um circuito estabilizador paramétrico e só precisa selecionar um potente diodo zener. Se não houver tal circuito, use as recomendações para calcular o resistor de lastro fornecidas no artigo de V. Krylov “Estabilizador de tensão simples” em Radio, 1977, No. 53, 54