1N4742 — стабилитрон ( диод Зенера ) 12В

Programmirovanie-mikrokontrllerov-Kursy-300x224.png

Стабилитрон относится к одному из применяемых радиоэлектронных элементов. Каждый более-менее качественный блок питания содержит узел стабилизации напряжения, которое может изменяться при изменении сопротивления нагрузки либо при отклонении входного напряжения от номинального значения.

Stabilitron-1-1024x174.jpg

Стабилизация напряжения выполняется главным образом с целью обеспечения нормального режима работы остальных радиоэлементов устройства, например микросхем, транзисторов, микроконтроллеров и т.п.

Стабилитроны широко используются в маломощных блоках питания либо в отдельных его узлах, мощность которых редко превышает десятки ватт.

Главное преимущество стабилитронов – их малая стоимость и габариты, поэтому они до сих пор не могут вытисниться интегральными стабилизаторами напряжения типа LM7805 или 78L05 и т.п.

Стабилитрон очень похож на диод, поскольку его полупроводниковый кристалл помещен в аналогичный корпус.

Stabilitrony-1024x768.jpg

Условное графическое обозначение стабилитрона на чертежах электрических схем также похоже на обозначение диода, только со стороны катода добавлена короткая горизонтальная черточка, направленная в сторону анода.

Oboznachenie-stabilitrona-v-sheme-300x151.jpg

Принцип работы стабилитрона

Рассмотрим принцип работы стабилитрона на примере схемы его включения и вольт-амперной характеристике. Для выполнения своей основной функции стабилитрон VD соединяется последовательно с резистором Rб и вместе они подключаются к источнику входного нестабилизированного напряжения Uвх. Уже стабилизированное выходное напряжение Uвых снимается только с выводов 2, 3 VD. Поэтому нагрузка Rн подключается к соответствующим точкам 2 и 3. Как видно из схемы, VD и Rб образуют делитель напряжения. Только сопротивление стабилитрон имеет не постоянно значение и называется динамическим, поскольку зависит от величины электрического тока, протекающего через полупроводниковый прибор.

Shema-vklyucheniya-stabilitrona-300x287.jpg

Величина напряжения Uвх, подаваемого на стабилитрон с резисторов должна быть выше на минимум на пару вольт выходного напряжения Uвых, в противном случае полупроводниковый прибор VD не откроется и не сможет выполнять свою основную функцию.

Допустим, в какой-то произвольный момент времени на выходах 1 и 3 значение Uвх начало возрастать. В схеме начнут протекать следующие процессы. С ростом напряжения согласно закону Ома начнет возрастать ток, назовем его входным током Iвх. С увеличением ток возрастет падение напряжения на резисторе Rб, а на VD она останется неизменным (это будет пояснено далее на характеристике), поэтому и Uвых останется на прежнем уровне. Следовательно, прирост входного напряжения упадет или погасится на резисторе Rб. Поэтому Rб называют гасящим или балластным.

Теперь, допустим, изменилась нагрузка, например, снизилось сопротивление Rн, соответственно возрастет и ток Iн. В этом случае снизится ток, протекающий стабилитрон Iст, а Iвх останется практически без изменений.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона аналогично ВАХ диода и имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочей для диода, а обратная ветвь характеризует работу стабилитрона, поэтому он включается в электрическую цепь в обратном направлении (катодом к плюсу, а анодом к минусу) по сравнению с диодом. Поэтому стабилитрон называю опорным диодом, а источник питания с данным полупроводниковым элементом называют опорным источником напряжения. Такой терминологий будем пользоваться и мы.

На обратной ветви вольт-амперной характеристик опорного диода выделим две характерные точки 1 и 3. Точка 1 отвечает минимальному значению тока стабилизации, который находится в пределах единиц миллиампер. Если ток, протекающий через стабилитрон, будет ниже точки 1, то он не сможет выполнять свои функции (не откроется). В случае превышения тока выше точки 3 опорный диод перегреется и выйдет из строя. Поэтому оптимальной точкой в большинстве случае будет точка посредине обратной ветви ВАХ, то есть точка 2. Тогда при изменении тока в широких пределах (смотрите ось Y) точка 2 будет изменять свое положение, перемещаясь вверх или вниз по обратной ветви, а напряжение будет изменяться незначительно (смотрите ось X).

Встречное, параллельное, последовательное соединение стабилитронов

Для повышения напряжения стабилизации можно последовательно соединять два и более стабилитрона. Например на нагрузке нужно получить 17 В, тогда, в случае отсутствия нужного номинала, применяют опорные диоды на 5,1 В и на 12 В.

Параллельное соединение применяется с целью повышения тока и мощности.

Также стабилитроны находят применение для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они соединяются последовательно и встречно.

В один полупериод переменного напряжения работает один стабилитрон, а второй работает как обычный диод. Во второй полупериод полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в таком случае форма выходного напряжения будет отличается от входного и выглядит как трапеция. За счет того, что опорный диод будет отсекать напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхушки синусоиды будут срезаться.

Маркировка стабилитронов

Маркировка наносится на корпус стабилитрона в виде цифр и букв (или буквы). Различают принципиально два разных типа маркировки. Стабилитрон в стеклянном корпусе имеет привычную для нас маркировку, непосредственно обозначающую номинальное напряжение стабилизации. Цифры могут быть разделены буквой V, выполняющую роль десятичной точки. Например, 5V1 означает 5,1 В.

Менее понятный способ маркировки состоит из четырех цифр и буквы в конце. Если вы не опытный радиолюбитель, то без даташита никак не обойтись. Для примера расшифруем параметры опорного диода серии 1N5349B. Больше всего нас интересует первый столбец, в котором приведено номинальное напряжение 12 В. Второй столбец – номинальное значения ток – 100 мА.

Катод стабилитрона любого типа обозначается кольцом черного или синего цвета, которое наносится на корпус со стороны соответствующего вывода.

Маркировка SMD стабилитронов

Наибольшее распространение получили опорные диоды в стеклянном корпусе и в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Маркировка SMD стабилитрона в стеклянном корпусе состоит из цветного кольца, цвет которого обозначает параметры данного полупроводникового прибора.

Если вам встретился SMD стабилитрон с тремя выводами, то следует знать, что один вывод – это «пустышка», то есть он не задействован и применяется лишь для надежной фиксации элемента на печатной плате после пайки. Анод и катод такого экземпляра проще всего определить с помощью мультиметра.

Мощность рассеивания стабилитрона

Мощность рассеивания стабилитрона Pст характеризует его способность не перегреваться выше определенной температуры на протяжении длительного времени. Чем выше значение Pст, тем больше тепла способен рассеять полупроводниковый прибор. Мощность рассеивания рассчитывается для самых неблагоприятных условий работы прибора, поэтому в ниже приведенную формулу подставляют максимально возможное в работе Uвх и наименьшие значения и :

Существует ряд стандартных номиналом по данному параметру: 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт и т.п. Чем больше Pст, тем больше габариты полупроводникового прибора.

Как проверить стабилитрон

Проверить стабилитрон на предмет исправности довольно просто и быстро можно с помощью простейшего мультиметра. Для этого мультиметр следует перевести в режим «прозвонка», как правило, обозначенный знаком диода. Затем, если положительным щупом мультиметра прикоснуться анода, а отрицательным – катода, то на дисплее измерительного прибора мы увидим некоторое значение падения напряжения на pn-переходе. Поскольку к полупроводниковому прибору приложено прямое напряжение (смотрите прямую ветвь вольт-амперной характеристики), то опорный диод откроется.

Теперь, если щупы мультиметра поменять местами, тем самым приложить к выводам полупроводникового прибора обратное напряжение (смотрите обратную ветвь ВАХ), то он окажется заперт и не будет проводить ток. На дисплее измерительного прибора отобразится единица, обозначающая бесконечно высокое сопротивление.

Если в обеих случаях мультиметр покажет единицу или будет звенеть, то стабилитрон непригоден.

eBay (США) Одежда, обувь и аксессуары Распродажи товаров

Рекомендуем посмотреть

Toggle NavМоя корзинаПоиск

Среди электронных компонентов существуют изделия, прочно занявшие определенные ниши рынка на многие десятилетия. Удалось им это за счёт удачного сочетания стоимости, технических параметров, массогабаритных показателей. К таким приборам относится серия кремниевых диодов 1N4001-1N4007. В своей сфере они вне конкуренции.

Описание диодов серии 1N400X

Самая популярная у разработчиков, производителей и любителей серия выпрямительных кремниевых одноамперных диодов – 1N400X, где X=1…7 (означает номер прибора в серии).

Выпускаются диоды в корпусе DO-41, специально разработанном для двухвыводных полупроводниковых приборов, предназначенных для относительно больших токов и напряжений. Он представляет собой цилиндр из негорючего полимера и двумя проволочными выводами. Катод маркирован кольцевой полосой белого (серебристого) цвета. Другое название пакета – DO-204-AL. Также употребляется маркировка SOD-66. Для этого корпуса установлены размеры:

  • диаметр пластикового цилиндра – 2,04…2,71 мм;
  • длина цилиндра – 4,07…5,2 мм;
  • диаметр вывода — 0,72…0,86 мм;
  • длина вывода до формовки – 25,4 мм.

Изгибать выводы можно на расстоянии не ближе 1,27 мм от корпуса.

Все приборы серии имеют одинаковые размеры, поэтому отличить их внутри линейки можно только по надписи на корпусе. К сожалению, диоды неизвестных производителей такую маркировку имеют не всегда. Применяются приборы серии 1N400X очень широко. Выпуск огромными сериями позволяет держать оптовую цену на диоды не более нескольких центов за штуку, и это также служит причиной бешеной популярности изделия.

Основные технические характеристики диодов

Диоды серии 1N400X, кроме максимального рабочего тока в 1 А, объединяют следующие параметры:

  • наибольший ток в импульсе (длительность 8,3 мс) – 30 А;
  • наибольшее падение напряжения в открытом состоянии – 1 В (обычно 0,6…0,8 В);
  • диапазон рабочих температур – минус 55…+125 °С;
  • наибольшее время пайки, /при температуре, – 10 с/260 °С (хотя при пайке вывести из строя этот диод — и даже изменить его параметры — не удавалось ещё никому);
  • тепловое сопротивление (типичное значение) – 50 °С/Вт;
  • наибольший вес – 0,35 грамм;
  • наибольший обратный ток (при наибольшем обратном напряжении) – 5 мкА.

Читайте также:  Что такое компаратор напряжения и для чего он нужен

Остальные параметры разнятся для каждой последней цифры в обозначении прибора:

Тип диода 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007
Максимальное обратное напряжение (постоянное), В 50 100 200 400 600 800 1000
Пиковое обратное напряжение (импульсное), В 50 100 200 400 600 800 1000
Допустимое среднеквадратичное значение обратного напряжения, В 35 70 140 280 420 560 700

Диоды этой серии предназначены для монтажа в любом положении.

По сравнению с импульсными диодами, приборы серии 1N4001 — 1N4007 имеют довольно большую ёмкость – около 20 пФ без приложения напряжения. Это снижает частотный диапазон работы выпрямительных элементов, зато любители используют их в качестве варикапов.

Эти низкочастотные диоды не предназначены для работы в качестве коммутирующих элементов. Производитель не регламентирует их время включения или выключения.

Применение выпрямительных диодов серии 1N400X

Область применения диодов определяется их техническими параметрами. Не обладая высокими частотными характеристиками, приборы 1N400X применяются, большей частью, в выпрямительных устройствах. Но эта сфера чрезвычайно широка, практически в любом устройстве с питанием от сети есть этот узел. Небольшие размеры и дешевизна диодов позволяют включать их параллельно там, где не хватает максимального рабочего тока и последовательно там, где не хватает напряжения – в некоторых случаях это выгоднее, чем применять диоды с повышенными характеристиками.

Также выпрямительные диоды применяются для включения параллельно индуктивностям для «срезания» отрицательного импульса при коммутации. Например, если управлять электромагнитным реле с помощью транзисторного ключа, то при коммутации возникнет всплеск обратного напряжения, и транзистор может выйти из строя. Чтобы этого избежать, параллельно обмотке реле включается полупроводниковый диод катодом к плюсу. Диод не оказывает влияния на работу в обычном режиме, но «съедает» отрицательный выброс.

Читайте также:  Что такое кварцевый резонатор и как он работает?

Также приборы этой серии можно применить для исключения подключения питания неверной полярности. Надо учитывать, что падение напряжения в открытом состоянии на диоде может достигать 1 В. Это может быть критичным при напряжениях питания 5 В и ниже. В этом случае надо применять германиевые приборы.

Отечественные и зарубежные аналоги

Полного отечественного аналога диодов (корпус, серия, характеристики линейки) нет. Поэтому к замене надо подходить творчески исходя из наличия места для установки.

Оптимальный вариант – КД258 в стеклянном корпусе («капелька). Параметры во многом совпадают, а также не будет противоречия по установочным размерам. Надо обратить внимание и на самый популярный отечественный диод на ток 1 А — это КД212 (с обратным напряжением 200 В). Замена несколько затруднена несовпадением габаритов.  Размеры в плане позволяют поставить КД212 вместо 1N4001 — 1N4007, но высота российского диода 6 мм против 2,7 у зарубежного, поэтому надо смотреть по наличию свободного пространства по вертикали. Также затрудняет прямую замену то, что расстояние между выводами у КД212 всего 5 мм, а выводы 1N400X можно согнуть на расстоянии не менее 8 мм (длина корпуса плюс 2х1,27 мм). И это также затрудняет непосредственную замену.

Если точно известно, что фактический прямой рабочий ток намного меньше 1 А, то можно попытаться заменить зарубежный прибор на КД105 или КД106. Их наибольший прямой ток – 0,3 А (обратное напряжение, соответственно, 800 и 100 В). Эти диоды по форме напоминают 1N400X, хотя по размерам больше. КД105 к тому же имеет ещё и ленточные выводы, что создает дополнительные проблемы для установки в существующие отверстия. Но можно попробовать припаять прямо к дорожкам с обратной стороны платы.

Если рабочего тока КД105(106) не хватает, то есть вариант замены на КД208. Здесь также придется решать проблему увеличенного размера корпуса, а также ленточных выводов. Можно поискать и другие аналоги, подходящие по параметрам – ничего сверхвыдающегося и уникального в характеристиках серии 1N400X нет.

Читайте также:  Что такое датчик Холла: принцип работы, устройство и способы проверки на работоспособность

Из зарубежных диодов отлично подходит на замену HER101…HER108 – одноамперный диод в том же корпусе. Стоит подороже, потому что его характеристики повыше – обратное напряжение до 1000 В. Этот прибор имеет высокое быстродействие. Но при такой замене эти параметры не задействуются.

Также надо обратить внимание на импортные изделия:

  • HERP0056RT;
  • BYW27-1000;
  • BY156;
  • BYW43;
  • 1N2070.

Во многих случаях эти приборы могут заменить 1N400X, но в каждом конкретном случае надо смотреть параметры.

Необходимость поиска аналога – редкий случай. Диод 1N400X продается в любом магазине электронных компонентов, добыть его можно из любого неисправного аппарата-донора. В этом случае перед установкой надо проверить исправность полупроводникового прибора.

Похожие статьи:

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Что такое полупроводниковый диод, виды диодов и график вольт-амперной характеристики

Принцип работы и основные характеристики стабилитрона

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность

Что такое тиристор, как он работает, виды тиристоров и описание основных характеристик

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий