Стабилитроном называют кремниевый полупроводниковый диод, ВАХ которого имеет участки малой зависимости напряжения от тока (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Вольтамперная характеристика стабилитрона
На обратной ветви таким участком является участок D-F. При значительных изменениях напряжения напряжение на стабилитроне изменяется незначительно от до . При этом обратный ток через стабилитрон изменяется от до . На участке D-F стабилитрон работает в режиме неразрушающего электрического пробоя; при этом электрический пробой в тепловой не переходит. Он наступает на участке F-H.
Основными параметрами стабилитронов являются: ‑ номинальное напряжение стабилизации, соответствующее номинальному току стабилизации ; ‑ разброс напряжения стабилизации – это интервал напряжения стабилизации , в пределах которого оно находится
.
‑ интервал тока стабилизации
где ‑ максимально допустимый ток стабилизации, при превышении которого наступает разрушающий тепловой пробой (точка F на рис. 5.1);
‑ минимально допустимый ток стабилизации, ниже которого сопротивление стабилитрона резко возрастает и уменьшается (точка D на рис. 5.1);
‑ средний температурный коэффициент напряжения стабилизации, показывающий, на сколько процентов изменяется при изменении температуры на 1°C.
;
‑ дифференциальное сопротивление, определяющее стабилизирующие свойства стабилитрона и показывающее, в какой степени зависит от
.
Определение дифференциального сопротивления стабилитрона производится путём построения треугольника в районе точки E с . Чем меньше размеры треугольника DFG (рис.5.1), тем точнее определяется . Треугольник, с помощью которого вычисляются нужные параметры на вольтамперных характеристиках, называется характеристическим.
В первом квадранте ВАХ на рис 5.1 приведена прямая ветвь стабилитрона. Видно, что при значительных изменениях прямого напряжения
‑ прямое напряжение на диоде изменяется незначительно от до , при этом прямой ток через диод изменяется от до . Дифференциальное сопротивление диода при прямом включении вычисляется с помощью характеристического треугольника ACI (рис. 5.1)
.
Диоды, обладающие малой зависимостью от , применяются для стабилизации малых сопротивлений и называются стабисторами.
Стабилитроны применяются для стабилизации напряжения в широких приделах. Стабилизаторы напряжения на основе стабилитронов называются параметрическими стабилизаторами (рис. 5.2).
Рисунок 5.2 – Схема параметрического стабилизатора напряжения
Основным параметром параметрического стабилизатора напряжения является коэффициент стабилизации , представляющий отношение относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения
.
При подключении стабилитрона к источнику постоянного напряжения через резистор получается простейшая схема параметрического стабилизатора (рис. 5.3). Ток стабилитрона может быть определен вычислением падения напряжения на резисторе R
Іст = (Е – Uст)/R, (5.1)
где Е ‑ напряжение источника питания.
Напряжение стабилизации стабилитрона определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличивается. Мощность рассеивания стабилитрона Рст вычисляется как произведение тока на напряжение
Рст =.
Дифференциальное сопротивление стабилитрона вычисляется так же, как для диода, по наклону вольтамперной характеристики.
Рисунок 5.3 – Схема параметрического стабилизатора напряжения