Перейти к содержанию

Стабилитрон

Стабилитрон — диод, который рассчитан на работу в режиме обратного пробоя: при обратном токе в широких пределах напряжение на нём почти не меняется. Его используют в простых стабилизаторах, для защиты входов и как грубый источник опорного напряжения.

Обновлено Редакция GAW

Стабилитрон (Zener diode, диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для работы при обратном напряжении в режиме пробоя. Пока обратное напряжение меньше напряжения стабилизации, ток почти не течёт; после пробоя ток быстро растёт, а напряжение на диоде почти не меняется. Пробой у стабилитрона обратимый: пока ток и мощность в пределах нормы, диод не повреждается. В прямом направлении стабилитрон ведёт себя как обычный диод.

Параметры из даташита

ПараметрЧто означаетПример BZX55C5V1 (Vishay)
Uст (VZ)напряжение стабилизации, с разбросом4,8–5,4 В
IZTиспытательный ток, при котором нормировано Uст5 мА
IZKток у излома характеристики, нижняя граница рабочей области1 мА
rzдифференциальное сопротивление: рост напряжения на единицу токадо 35 Ом при IZT
ТКНтемпературный коэффициент напряженияот −0,02 до +0,02 %/K
Ptotдопустимая мощность500 мВт

Напряжение указывают с разбросом: BZX55C5V1 — это 4,8–5,4 В, а 1N4742A на 12 В — от 11,4 до 12,6 В. При токе меньше испытательного низковольтные стабилитроны пробиваются «мягко», и их напряжение заметно ниже номинала. Как расшифровать цветной код и маркировку стабилитронов — в калькуляторе маркировки диодов.

Параметрический стабилизатор

Простейшая схема — балластный резистор и стабилитрон параллельно нагрузке. Резистор рассчитывают так, чтобы при минимальном входном напряжении и максимальной нагрузке через стабилитрон шёл ток не меньше минимального, а при максимальном входном и отключённой нагрузке не превышалась его мощность. Расчёт с учётом разброса напряжения, нагрева и мощности резистора делает калькулятор стабилитрона. Устройство и виды диодов разобраны в статье «Диоды», а для точных опорных напряжений лучше подходит источник опорного напряжения.

Частые вопросы

Что означает маркировка BZX55C5V1?

BZX55 — серия маломощных стабилитронов в корпусе DO-35 на 500 мВт, C — группа допуска напряжения, 5V1 — номинал 5,1 В, где буква V заменяет запятую. Реальное напряжение стабилизации BZX55C5V1 по даташиту Vishay лежит в пределах 4,8–5,4 В при испытательном токе 5 мА.

Почему напряжение стабилитрона меняется с температурой?

У низковольтных стабилитронов (до 4,3 В) температурный коэффициент отрицательный, у высоковольтных (от 6,2 В) — положительный, а около 5 В близок к нулю: у BZX55C5V1 от −0,02 до +0,02 %/K, у BZX55C12 — от +0,03 до +0,11 %/K. Стабилитрон на 12 В при нагреве на 50 °C может прибавить до 0,66 В.

Можно ли использовать стабилитрон как точный источник опорного напряжения?

Только как грубый. Разброс напряжения у обычных серий — несколько процентов, напряжение заметно зависит от тока через дифференциальное сопротивление и от температуры. Для точной опоры АЦП берут специализированные источники опорного напряжения или регулируемый TL431, у которого динамическое сопротивление около 0,22 Ом.

Источники

  1. Vishay. BZX55-Series Small Signal Zener Diodes, doc. 85604, rev. 2.0 (2024) — напряжения, испытательные токи 5 мА (до 36 В) и 2,5 мА, IZK 1 мА, дифференциальное сопротивление, ТКН, Ptot = 500 мВт, 300 K/Вт
  2. Vishay. Zener Diodes 1N4728A to 1N4761A, doc. 85816, rev. 2.7 (2024) — 1N4742A: 11,4–12,6 В; испытательные токи в десятки миллиампер
  3. onsemi. Zener Theory and Design Considerations, handbook HBD854/D, rev. 1 (2017) — механизмы пробоя, температурный коэффициент, расчёт параметрического стабилизатора
  4. STMicroelectronics. TL431, TL432: Programmable shunt voltage reference (DocID4467 Rev 17) — динамическое сопротивление 0,22 Ом тип.

Нашли ошибку?

Смотрите также