9.2.Стабилитроны

Цель

1. Построение обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона и определение напряжения стабилизации.

2. Вычисление тока и мощности, рассеиваемой стабилитроном.

3. Определение дифференциального сопротивления стабилитрона по вольтамперной характеристике.

4. Исследование изменения напряжения стабилитрона при изменении входного напряжения в схеме параметрического стабилизатора.

5. Исследование изменения напряжения на стабилитроне при изменении сопротивления в схеме параметрического стабилизатора.

Краткие сведения из теории При подключении стабилитрона к источнику постоянного напряжения через резистор получается простейшая схема параметрического стабилизатора (рис. 9.5). Ток 1ст стабилитрона может быть определен вычислением падения напряжения на резисторе R, как это было описано в эксперименте 1 раздела 9.1: ICT = (E — UCT)/R. Напряжение стабилизации UCTAB стабилитрона определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличивается. Мощность рассеивания стабилитрона Рст вычисляется как произведение тока Iст на напряжение UCT:

РСТ = IcT'UcT. Дифференциальное сопротивление стабилитрона вычисляется так же, как для диода, по наклону вольтамперной характеристики.

Порядок проведения экспериментов Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон. а). Откройте файл с9_021 (рис. 9.5). Измерьте значение напряжения UCT на стабилитроне при значениях ЭДС источника, приведенных в таблице раздела "Результаты измерений", и занесите результаты измерений в ту же таблицу. б). Вычислите ток 1ст стабилитрона для каждого значения напряжения Ucт Результаты вычислений занесите в таблицу. в). По данным таблицы постройте вольтамперную характеристику стабилитрона. г). Оцените по вольтамперной характеристике стабилитрона напряжение стабилизации. д). Вычислите мощность Ррт, рассеиваемую на стабилитроне при напряжении Е = 20 В. е). Измерьте наклон ВАХ в области стабилизации напряжения и оцените дифференциальное сопротивление стабилитрона в этой области. Эксперимент 2. Получение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора. а). Подключите резистор Ri_=75 Ом параллельно стабилитрону. Значение источника ЭДС установите равным 20В. Включите схему. Запишите значение напряжения Uет на стабилитроне в раздел "Результаты экспериментов". б). Повторите пункт а) при коротком замыкании и при сопротивлениях резистора RL 100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм. в). Рассчитайте ток I1 через резистор R, включенный последовательно с источником, ток IL через резистор RL, и ток стабилитрона 1ст для каждого значения RL из таблицы, приведенной в разделе "Результаты экспериментов". Результаты занесите в таблицу. Эксперимент 3. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа. Откройте файл с9_022 (рис. 9.6). Включите схему. Запишите в экспериментальные данные напряжение стабилизации, полученное из графика на экране осциллографа.

Результаты экспериментов Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон.

а)... в). Данные для построения ВАХ стабилитрона.

Е,В | Unp, мВ | Inp. мА
0 |  |
4 |  |
6 |  |
10 |  |
15 |  |
20 |  |
25 |  |
30 |  |
35 |  |

г). Построение ВАХ стабилитрона.

д). Напряжение стабилизации.

ж). Дифференциальное сопротивление стабилитрона, определенное по наклону графика в рабочей области.

Эксперимент 2. Измерение точек нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора. Напряжение стабилитрона С/ст и значения I1, IL, ICT при Е=20 В

RL.OM | UCT,B | I1 мА | IL.MA | ICT, мА
75 |  |  |  |
100 |  |  |  |
200 |  |  |  |
300 |  |  |  |
600 |  |  |  |
1К |  |  |  |
к.з. |  |  |  |

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа. Напряжение стабилизации, определенное из вольтамперной характеристики, полученной при помощи осциллографа

Вопросы

1. Сравните относительное изменение напряжения на стабилитроне с относительным изменением питающего напряжения. Оцените степень стабилизации.

2. Влияет ли значение сопротивления нагрузки на степень стабилизации выходного напряжения стабилизатора?

3. Как изменяется напряжение стабилитрона UCT, когда ток стабилитрона становится ниже 20 мА?

4. Каково значение тока стабилитрона 1ст при входном напряжении 15 В?

5. Каково значение тока стабилитрона 1ст при значении сопротивления R = 200 Ом?

6. Как изменяется напряжениеUст на выходе стабилизатора, при уменьшении сопротивления R?