Stabilitron

Stabilitronide tingmärke

Stabilitron ehk Zeneri diood (ka Z-diood) on pooljuhtdiood, mis hoiab pinge temaga rööbitisel koormusel peaaegu püsivana, kuigi toitepinge või koormustakistus muutub suures ulatuses.

18,8 V nimipingega stabilitron
(katood vasakul)

Põhimõte ja ühendamine

Pinge stabiliseerimise skeem (a) ja stabilitroni pinge-voolu tunnusjoon (b)

Stabilitroni töö põhineb pn-siirde läbilöögil teatud kindlat väärtust ületava vastupinge U_Z toimel. Siis väheneb järsult dioodi takistus ja vastavalt tugevneb teda läbiv vool. Kui seejuures siirdel hajuv võimsus ei ületa lubatavat maksimaalset väärtust, siis voolu katkemisel dioodi vastutakistus taastub, nii et sel juhul läbilöök stabilitroni ei riku.

Siirde tugevalt legeeritud p- ja n-piirkondade vahel toimub tunnelläbilöök. Et seejuures moodustunud pn-siire on väga õhuke (umbes 10 µm), siis ei saa stabiliseerimispinge olla kuigi kõrge. Suhteliselt vähe lisandeid sisaldavate piirkondadega siirdes tekib laviinläbilöök; sel juhul on stabiliseerimispinge kõrgem. Tunnel- ja laviinläbilöögi piir on 5‒6 V vahemikus.

Stabilitroni tööpunkt valitakse pinge-voolu tunnusjoone järsult langeva vastuharu sirgosal (joonisel punkt A). Tüüpilises stabiliseerimisskeemis sisalduva piiramistakisti takistus R võetakse niisuguse väärtusega, et stabilitroni läbiv vool ei saaks ületada suurimat lubatavat väärtust I_Zmax.

Stabilitroni tähtsamad parameetrid

• Stabiliseerimispinge U_Z on stabilitronil tekkiv pinge, kui teda läbib nimistabiliseervool I_Zn.
• Vähim lubatav stabiliseerimisvool I_Zmin on stabiliseervoolu vähim väärtus, mille korral läbilöögirežiim on veel stabiilne.
• Suurim lubatav stabiliseerimisvool I_Zmax on stabiliseerimisvoolu suurim väärtus, mille puhul stabilitron veel ülemäära ei kuumene.

Erineva stabiliseerimispingega U_ZD stabilitronide temperatuuritegur TC (ühik 10^‒4 ehk 0,01%)

• Diferentsiaaltakistus r_Z tööpunktis on stabilitroni vahelduvvoolutakistus tööpiirkonnas: r_Z = ΔU_Z/Δl_Z. Kui näiteks stabilitroni läbiva voolu muutumisel 1 mA võrra muutub stabiliseerpinge 25 mV, siis diferentsiaaltakistus r_Z = 0,025/0,001 = 25 Ω.
• Stabiliseerimispinge temperatuuritegur $k_{\vartheta }$ ehk TC(U_Z) näitab stabiliseerimispinge muutust (millivoltides või protsentides) temperatuuri muutumisel 1 °C võrra. Temperatuuritegur on tunnelläbilöögiga stabilitronidel negatiivne ja laviinläbilöögil põhinevatel dioodidel positiivne, olles seega minimaalne umbes 5-voldise stabiliseerpinge korral. Täppisstabilitronidel võib see tegur olla sõltuvalt sisemise temperatuurkompensatsiooni määrast positiivne või negatiivne.

Stabilitronide eriliike

Peale tavaliste stabilitronide valmistatakse veel täppisstabilitrone ja kaheanoodilisi stabilitrone.

Täppisstabilitronid

Täppisstabilitronide stabiliseerimispinge sõltub väga vähe temperatuurist. Selle saavutamiseks on neis stabiliseeriva siirdega järjestikku kaks päripingestatud siiret, mille pingelang muutub temperatuuri muutumisel vastupidi stabiliseeriva siirdega ja kompenseerib seega esineva stabiliseerimispinge muutuse.

Kaheanoodilised stabilitronid

Kaheanoodilises stabilitronis on kaks stabilitroni ühendatud nii, et üks on alati pärisuunas ja teine vastusuunas. Sel juhul ei ole vaja pöörata tähelepanu stabilitroni ühendamise polaarsusele ja pärisuunas töötav siire toimib ka temperatuuri mõju kompenseeriva elemendina.

Impulss-stabilitronid

Impulss-stabilitronid on mõeldud pingeimpulsside piiramiseks. Sel juhul valitakse tööpunkt B pinge-voolu tunnusjoonel veidi enne läbilöögipinget.

Stabilitron päripingerežiimis

Ränidioodi pärisuuna tunnusjoon on samuti võrdlemisi järsu tõusuga. See võimaldab kasutada ka pärisuuna režiimi 0,6‒1 V püsiva pinge saamiseks. Tööpunkt valitakse siis pärisuuna tunnusjoone järsult tõusval osal. Kõrgema stabiliseerimispinge saamiseks ühendatakse neid ühte korpusse kaks või kolm järjestikku. Selliseid seadiseid nimetatakse stabistorideks. Nende stabiliseerimispinge on väiksem kui stabilitronidel ja ka stabiliseeriv toime on väiksem.

Vaata ka

• Pooljuht
• Läbilöök

Kirjandus

• Lembit Abo. Elektroonikakomponendid.1997, lk 13‒15.

Välislingid

• Zeneri diood
• Dioodide tüübid