Dioduri Zener

დიოდური ეპილაცია და რჩევები სილამაზის სალონისგან ნიუ ლუქი ⏩ GOGA.TV (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Dioduri Zener

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Se afișează aici curba caracteristică a unei diode:

Identificați ce zonă a acestei curbe reprezintă funcționarea obișnuită înainte-părtinitoare și care reprezintă operația inversă-părtinitoare. De asemenea, explicați semnificația porțiunii aproape verticale a curbei în cvadrantul stâng jos al graficului.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Întrebare la întrebare: identificați unde poate fi găsit curentul de saturație inversă pe acest grafic.

Note:

Cereți elevilor să identifice regiunea curbei descrisă de ecuația diodei Shockley. Forma exponențială a acestei ecuații într-adevăr modelează doar o porțiune definită a curbei!

Întrebarea 3

Cum comportamentul unei diode zener diferă substanțial de cel al unei diode normale (rectificare) "# 3"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Diodele Zener se defectează la tensiuni inverse substanțial mai reduse decât diodele rectificatoare, iar tensiunile lor de defalcare sunt previzibile.

Note:

Adresați-vă elevilor ce diode zener ar fi probabil folosite. De ce am avea nevoie sau dorim un dispozitiv cu o tensiune de defalcare stabilă?

Întrebarea 4

Nu toate diodele "zener" defalc în aceeași manieră. Unele funcționează pe principiul defecțiunii zener, în timp ce altele operează pe principiul defalcării avalanșelor . Cum se compară coeficienții de temperatură ai acestor două tipuri de diode zener și cum poți să discernezi dacă o diodă zener utilizează un principiu sau altul doar din clasa de tensiune de defalcare?

În mod corespunzător, există o modalitate prin care putem determina tipul acțiunii de defalcare din măsurători experimentale pe o diodă zener? Explicați cum poate fi creat un astfel de experiment.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Diode zener de joasă tensiune au coeficienți de temperatură negativi, deoarece exploatează efectul zener . Diodele zener de înaltă tensiune au coeficienți de temperatură pozitivi, deoarece exploatează efectul de avalanșă . Vă voi lăsa să cercetați cum să spuneți diferența dintre diodele zener care utilizează fiecare fenomen pe cont propriu!

Întrebare la întrebare: explicați diferența dintre efectele "zener" și "avalanșă", în ceea ce privește acțiunea purtătorului de taxe.

Note:

Diodele regulate de "rectificare" au, de asemenea, coeficienți de temperatură. Cereți studenților dvs. să identifice dacă coeficientul de temperatură pentru o diodă de rectificare este în mod tipic pozitiv sau negativ și ce înseamnă de fapt acest lucru. Este foarte ușor să verificați experimental acest lucru, astfel încât este posibil să doriți să îi solicitați elevilor să demonstreze cum să determine semnul unui coeficient de temperatură al diodei rectificative ca preludiu pentru revizuirea porțiunii experimentale din întrebarea inițială.

Cereți elevilor să identifice valorile tipice de tensiune asociate cu ambele tipuri de efecte de defalcare. Aceasta va dezvălui rapid studenții care au făcut cercetările pentru această întrebare, spre deosebire de cei care au citit doar răspunsul dat aici!

Întrebarea 5

Explicați modul în care curba caracteristică a unei diode zener de 24 volți (așa cum este reprezentată de un traductor curbat) diferă de cea a unei diode normale de rectificare, prezentată aici:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Scopul acestei întrebări este de a determina elevii să se gândească la ceea ce înseamnă o curbă caracteristică, în contextul comparațiilor diodice. Tensiunea de spargere a unei diode zener este în mod obișnuit atât de scăzută în comparație cu cea a unei diode normale de rectificare, încât această regiune poate fi arătată cu ușurință pe ecranul de trasare a curbei.

Întrebarea 6

Să presupunem că aveți sarcina plictisitoare de a menține manual tensiunea de ieșire a unui generator de curent continuu. Unul și singurul dvs. control asupra tensiunii este setarea unui reostat:

Ce ar trebui să faceți pentru a menține constantă tensiunea de sarcină dacă rezistența la sarcină sa modificat pentru a atrage mai mult curent "# 6"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Pentru a crește tensiunea de sarcină, trebuie să scădeați rezistența reostatului. Pentru ca această schemă să funcționeze, tensiunea generatorului trebuie să fie mai mare decât tensiunea sarcinii țintă.

Notă: această schemă generală de reglare a tensiunii este cunoscută sub denumirea de serie de reglaj, unde o serie de rezistență este variată pentru a controla tensiunea la o sarcină.

Note:

Direcția de reglare a reostatului trebuie să fie evidentă, ca și faptul că tensiunea generatorului trebuie să fie cel puțin la fel de mare ca tensiunea de sarcină dorită (țintă). Totuși, este posibil să nu fie evident pentru toți că tensiunea generatorului nu poate fi doar egală cu tensiunea de sarcină dorită.

Pentru a ilustra necesitatea acestui lucru, întrebați elevii cum ar funcționa sistemul dacă tensiunea de ieșire a generatorului ar fi exact egală cu tensiunea de sarcină dorită. Subliniați faptul că generatorul nu este perfect: are o rezistență internă proprie, a cărei valoare nu poate fi schimbată de dvs. Ce poziție ar trebui să fie reostatul, în aceste condiții, pentru a menține tensiunea țintă la sarcină? Ar putea fi menținută tensiunea țintă la toate?

Întrebarea 7

Să presupunem că aveți sarcina plictisitoare de a menține manual tensiunea de ieșire a unui generator de curent continuu. Unul și singurul dvs. control asupra tensiunii este setarea unui reostat:

Ce ar trebui să faceți pentru a menține constantă tensiunea de sarcină dacă rezistența la sarcină sa modificat pentru a atrage mai mult curent "# 7"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Pentru a crește tensiunea de sarcină, trebuie să creșteți rezistența reostatului. Pentru ca această schemă să funcționeze, tensiunea generatorului trebuie să fie mai mare decât tensiunea sarcinii țintă.

Notă: această schemă generală de reglare a tensiunii este cunoscută sub denumirea de reglare a șuntului, unde rezistența paralelă (șunt) este variată pentru a controla tensiunea la o sarcină.

Următoarele întrebări: presupunând că tensiunea de sarcină este menținută la o valoare constantă de către un operator de rheostat, în ciuda fluctuațiilor curentului de sarcină, cum ați caracteriza curentul prin intermediul înfășurărilor generatorului? Se mărește cu curentul de sarcină, scade cu curentul de sarcină sau rămâne același? De ce?

Note:

Direcția de reglare a reostatului trebuie să fie evidentă, ca și faptul că tensiunea generatorului trebuie să fie cel puțin la fel de mare ca tensiunea de sarcină dorită (țintă). Totuși, este posibil să nu fie evident pentru toți că tensiunea generatorului nu poate fi doar egală cu tensiunea de sarcină dorită.

Pentru a ilustra necesitatea acestui lucru, întrebați elevii cum ar funcționa sistemul dacă tensiunea de ieșire a generatorului ar fi exact egală cu tensiunea de sarcină dorită. Subliniați faptul că generatorul nu este perfect: are o rezistență internă proprie, a cărei valoare nu poate fi schimbată de dvs. Ce poziție ar trebui să fie reostatul, în aceste condiții, pentru a menține tensiunea țintă la sarcină? Ar putea fi menținută tensiunea țintă la toate?

O analogie utilă pentru studenți este aceea a unei mașini cu transmisie automată, viteza fiind controlată de pedala de frână, în timp ce pedala de accelerație este menținută în poziție constantă. Aceasta nu este cea mai eficientă metodă de control al vitezei, dar va funcționa în anumite limite!

Întrebarea 8

Descrieți modul în care o diodă zener este capabilă să mențină o tensiune reglată (aproape constantă) pe întreaga sarcină, în ciuda modificărilor în curentul de sarcină:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Zener atrage mai mult sau mai puțin curent, după cum este necesar, de la generator (prin rezistența în serie) pentru a menține tensiunea la o valoare aproape constantă.

Următoarea întrebare nr. 1: în cazul în care generatorul se întâmplă să producă o anumită tensiune de rupere (așa cum fac toți generatoarele electromecanice de curent continuu), va apărea oricare dintre tensiunile respective la sarcină, după trecerea prin circuitul de tensiune al diodei " Note:

Cereți studenților dvs. să descrie modul în care cred că acest circuit este eficient din punct de vedere energetic. Bănuiesc că ar fi mai potrivit pentru aplicații cu curent scăzut sau pentru aplicații cu curent înalt?

Întrebarea 9

Calculați curentul prin dioda zener pentru valorile date de rezistență la sarcină în acest circuit:

R sarcină = 1 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 910 Ω; Eu zener =
R sarcină = 680 Ω; Eu zener =
R sarcină = 470 Ω; Eu zener =
R sarcină = 330 Ω; Eu zener =

Vedeți orice legătură între curentul de încărcare și curentul diodă zener "# 9"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Pe măsură ce curentul de sarcină crește (cu o rezistență mai mică la sarcină), curentul diodei zener scade:

R sarcină = 1 kΩ; I zener = 14, 7 mA
R sarcină = 910 Ω; I zener = 14, 2 mA
R sarcină = 680 Ω; I zener = 12, 3 mA
R sarcină = 470 Ω; I zener = 8, 95 mA
R sarcină = 330 Ω; I zener = 4, 35 mA

Următoarele întrebări: ce valoare a rezistenței la sarcină va avea ca rezultat zero curent prin dioda zener (în timp ce încă menține o tensiune de ieșire de 5, 1 volți)?

Note:

Acest exercițiu în calculul curent trebuie să-i facă pe studenți să realizeze relația inversă dintre curentul de sarcină și curentul zener: dioda zener reglează tensiunea acționând ca o sarcină parazitară în proporție variată. Pur și simplu, dioda se încarcă în circuitul de circuit cât este necesar pentru a menține o tensiune stabilă la bornele de sarcină.

Trebuie notat că răspunsurile calculate aici nu se vor potrivi cu adevărat unui circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de tensiunea de zener, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Următoarea întrebare este foarte importantă. Toate circuitele de reglare a diodelor de tip zener au o valoare minimă de rezistență la sarcină care trebuie respectată, pentru ca tensiunea de ieșire să nu atingă punctul de reglare. Discutați cu elevii dvs. cum comportamentul "încărcare" al diodei zener explică necesitatea unei anumite valori minime de rezistență la încărcare.

Întrebarea 10

Calculați curentul prin dioda zener pentru valorile date de rezistență la sarcină în acest circuit:

Sarcina R = 1, 5 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 1 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 910 Ω; Eu zener =
R sarcină = 780 Ω; Eu zener =
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Sarcina R = 1, 5 kΩ; I zener = 8.15 mA
R sarcină = 1 kΩ; I zener = 5, 52 mA
R sarcină = 910 Ω; I zener = 4, 74 mA
R sarcină = 780 Ω; I zener = 3, 29 mA

Următoarea întrebare: ce valoare a rezistenței la sarcină va duce la zero curent prin dioda zener (în timp ce încă menține o tensiune de ieșire de 7, 9 volți) "note ascunse"> Note:

Acest exercițiu în calculul curent trebuie să-i facă pe studenți să realizeze relația inversă dintre curentul de sarcină și curentul zener: dioda zener reglează tensiunea acționând ca o sarcină parazitară în proporție variată. Pur și simplu, dioda se încarcă în circuitul de circuit cât este necesar pentru a menține o tensiune stabilă la bornele de sarcină.

Trebuie notat că răspunsurile calculate aici nu se vor potrivi cu adevărat unui circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de tensiunea de zener, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Următoarea întrebare este foarte importantă. Toate circuitele de reglare a diodelor de tip zener au o valoare minimă de rezistență la sarcină care trebuie respectată, pentru ca tensiunea de ieșire să nu atingă punctul de reglare. Discutați cu elevii dvs. cum comportamentul "încărcare" al diodei zener explică necesitatea unei anumite valori minime de rezistență la încărcare.

Întrebarea 11

Calculați curentul prin dioda zener pentru valorile date de rezistență la sarcină în acest circuit:

R sarcină = 2 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 3 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 4 kΩ; Eu zener =
R sarcină = 5 kΩ; Eu zener =
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

R sarcină = 2 kΩ; I zener = 1.705 mA
R sarcină = 3 kΩ; I zener = 3.788 mA
R sarcină = 4 kΩ; I zener = 4.830 mA
R sarcină = 5 kΩ; I zener = 5.455 mA

Următoarea întrebare: ce valoare a rezistenței de sarcină va duce la zero curent prin dioda zener (în timp ce încă menține o tensiune de ieșire de 5, 1 volți) "note ascunse"> Note:

Acest exercițiu în calculul curent trebuie să-i facă pe studenți să realizeze relația inversă dintre curentul de sarcină și curentul zener: dioda zener reglează tensiunea acționând ca o sarcină parazitară în proporție variată. Pur și simplu, dioda se încarcă în circuitul de circuit cât este necesar pentru a menține o tensiune stabilă la bornele de sarcină.

Trebuie notat că răspunsurile calculate aici nu se vor potrivi cu adevărat unui circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de tensiunea de zener, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Următoarea întrebare este foarte importantă. Toate circuitele de reglare a diodelor de tip zener au o valoare minimă de rezistență la sarcină care trebuie respectată, pentru ca tensiunea de ieșire să nu atingă punctul de reglare. Discutați cu elevii dvs. cum comportamentul "încărcare" al diodei zener explică necesitatea unei anumite valori minime de rezistență la încărcare.

Întrebarea 12

Calculați puterea disipată de dioda zener de 5 volți pentru următoarele valori ale curentului motorului (presupuneți că tensiunea bateriei rămâne constantă la 12 volți):

I motor = 20 mA; P zener =
I motor = 50 mA; P zener =
I motor = 90 mA; P zener =
I motor = 120 mA; P zener =
I motor = 150 mA; P zener =
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

I motor = 20 mA; P zener = 600 mW
I motor = 50 mA; Zener = 450 mW
I motor = 90 mA; P zener = 250 mW
I motor = 120 mA; P zener = 100 mW
I motor = 150 mA; P zener = 0 mW

Următoarele întrebări: este o tensiune de sarcină menținută la 5 volți constantă în întreaga gamă de curenți de sarcină (de la 20 mA la 150 mA) "note ascunse"> Note:

Următoarea întrebare este destul de importantă aici, deoarece studenții trebuie să realizeze limitările regulatorilor de tensiune bazați pe zener. Cel mai important, sunt capabili să calculeze limita exactă a curentului unui regulator de tensiune bazat pe zener - punctul în care se oprește reglarea?

Trebuie notat că răspunsurile calculate aici nu se vor potrivi cu adevărat unui circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de tensiunea de zener, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Întrebarea 13

Calculați curentul prin dioda zener pentru valorile date ale tensiunii de intrare (sursă) în acest circuit:

V sursă = 25 V; Eu zener =
V sursă = 20 V; Eu zener =
V sursă = 15 V; Eu zener =
V sursă = 10 V; Eu zener =
V sursă = 5 V; Eu zener =

Vedeți orice legătură între sursa de tensiune și curentul diodei zener "# 13"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Pe măsură ce tensiunea sursei scade, curentul diodei zener scade și:

V sursă = 25 V; I zener = 41, 49 mA
V sursă = 20 V; I zener = 30, 85 mA
V sursă = 15 V; I zener = 20, 21 mA
V sursă = 10 V; I zener = 9, 58 mA
V sursă = 5 V; I zener = 0 mA

Următoarele întrebări: ce valoare a tensiunii de intrare sursă va avea ca rezultat zero curent prin dioda zener (în timp ce încă menține o tensiune de ieșire de 5, 1 volți)?

Note:

Acest exercițiu în calculul curent trebuie să determine elevii să realizeze relația inversă dintre tensiunea de intrare și curentul zener: dioda zener reglează tensiunea acționând ca o sarcină parazitară în proporție variată. Pur și simplu, dioda se încarcă în circuitul de circuit cât este necesar pentru a menține o tensiune stabilă la bornele de sarcină.

Trebuie notat că răspunsurile calculate aici nu se vor potrivi cu adevărat unui circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de tensiunea de zener, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Următoarea întrebare este foarte importantă. Toate circuitele de reglare a diodei diner au o valoare minimă a tensiunii de intrare care trebuie respectată, pentru ca tensiunea de ieșire să nu atingă punctul de reglare. Discutați cu studenții dvs. cum comportamentul "încărcare" al diodei zener explică necesitatea unei anumite tensiuni sursă minimă.

Întrebarea 14

Determinarea calitativă a ceea ce se va întâmpla cu curentul de rezistor al seriei și cu curentul de diodă zener în acest circuit de reglare a tensiunii în cazul în care curentul de sarcină scade brusc. Să presupunem că comportamentul diodei zener este ideal; adică căderea de tensiune se menține absolut constantă în întreaga sa gamă de operare.

Seria R = ( creștere, scădere sau neschimbată "# 14"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

În cazul în care curentul de sarcină scade, I zener va crește și seria I R va rămâne neschimbată.

Întrebare de întrebare: ce credeți că se va întâmpla cu o diodă reală zener, unde scăderea tensiunii acesteia se modifică ușor cu modificările de curent?

Note:

O înțelegere conceptuală a circuitelor de regulator de diode zener este importantă, poate chiar mai importantă decât o înțelegere cantitativă. Elevii vor trebui să înțeleagă ce se întâmplă cu variabilele diferite dintr-un astfel de circuit atunci când se modifică un alt parametru, pentru a înțelege modul în care aceste circuite vor reacționa dinamic la modificarea condițiilor de încărcare sau sursă.

Întrebarea 15

Determinarea calitativă a ceea ce se va întâmpla cu curentul de sarcină și curentul diodei zener în acest circuit de reglare a tensiunii în cazul în care tensiunea sursei crește brusc. Să presupunem că comportamentul diodei zener este ideal; adică căderea de tensiune se menține absolut constantă în întreaga sa gamă de operare.

Încărcare = ( creștere, scădere sau neschimbată "# 15"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

În cazul în care tensiunea sursă crește, I zener va crește și eu de încărcare va rămâne neschimbată.

Întrebare de întrebare: ce credeți că se va întâmpla cu o diodă reală zener, unde scăderea tensiunii acesteia se modifică ușor cu modificările de curent?

Note:

O înțelegere conceptuală a circuitelor de regulator de diode zener este importantă, poate chiar mai importantă decât o înțelegere cantitativă. Elevii vor trebui să înțeleagă ce se întâmplă cu variabilele diferite dintr-un astfel de circuit atunci când se modifică un alt parametru, pentru a înțelege modul în care aceste circuite vor reacționa dinamic la modificarea condițiilor de încărcare sau sursă.

Întrebarea 16

Diodele Zener sunt dispozitive simple și utile pentru construirea circuitelor de reglare a tensiunii, dar sunt momente în care este posibil să trebuiască să improvizați în absența diodei zener corespunzătoare. Explicați modul în care diodele obișnuite pot fi folosite ca substituenți brute pentru o diodă zener în următorul circuit:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

De fapt, am făcut acest lucru în circuitele de uz casnic. Reglarea tensiunii nu este atât de bună (mai ales dependența de temperatură), dar este mai bine decât nici o reglementare!

Întrebarea 17

Să presupunem că ai nevoie să construiești un circuit de regulator de tensiune simplu cu un punct de reglare de 4, 5 volți, dar nu avea diode zener pentru a lucra cu. Vă puteți gândi la o modalitate în care pot fi folosite diode normale în loc de "# 17"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

(Numărul de diode conectate pe serii depinde de căderea actuală de tensiune înainte a fiecărei diode în condiții de încărcare.)

Note:

Unii studenți pot sugera utilizarea diodelor normale înapoi, exploatând fenomenul de defecțiune comună tuturor joncțiunilor PN. Indiferent dacă este sau nu această sugestie, întrebați elevii dvs. de ce nu ar fi o soluție practică în acest caz.

Întrebarea 18

La ce valoare de rezistență la sarcină va începe acest circuit de reglare a tensiunii să-și piardă capacitatea de a regla tensiunea "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01066x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Nu va exista nicio reglare a tensiunii de sarcină pentru valori ale rezistenței de sarcină mai mici de 15 kΩ.

Următoarele întrebări: calculați puterea disipată de toate componentele din acest circuit, dacă sarcina R = 30 kΩ.

Întrebare la întrebare: scrieți o rezolvare a ecuațiilor pentru rezistența minimă la sarcină necesară pentru a menține reglarea tensiunii.

Note:

Pentru acei studenți care se luptă cu problema "mai mare decât" / "mai puțin decât", le sugerează că își imaginează rezistența la sarcină presupunând valori extreme: mai întâi 0 ohmi și apoi ohmi infinit. După ce au făcut acest lucru, cereți-le să determine în care dintre aceste condiții extreme este menținută reglarea tensiunii de sarcină.

Efectuarea de "experimente de gândire" cu valori extreme ale componentelor este o tehnică foarte eficientă de rezolvare a problemelor pentru multe aplicații și este una pe care ar trebui să o accentuați frecvent elevilor.

Trebuie notat faptul că răspunsul calculat arătat aici nu se va potrivi exact cu un circuit diode real zener, datorită faptului că diodele zener au tendința de a se reduce treptat în curent, deoarece tensiunea aplicată se apropie de valoarea de tensiune a zenerului, mai degrabă decât curentul coborând brusc la zero ca un model mai simplu ar prezice.

Întrebarea 19

Înainte de apariția diodelor zener, tuburile cu descărcare în gaz și becurile au fost folosite în mod obișnuit ca dispozitive de reglare a tensiunii.

Explicați modul în care un astfel de dispozitiv reglează tensiunea și comentați dacă acest tip de dispozitiv este sau nu practic în proiectarea circuitului modern.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dispozitivele de evacuare a gazelor, cum ar fi diodele zener, exploatează porțiunile ascuțite vertical ale funcțiilor lor de transfer de curent / tensiune pentru a regla tensiunea pe o gamă largă de curent:

Note:

Funcția de transfer a lămpii cu descărcare de gaz poate fi confuză pentru a fi analizată la început, dar are sens atunci când elevii reamintesc principiul ionizării gazului cu tensiune în creștere. Întrebați-i să explice ce înseamnă semnificația porțiunilor verticale ale fiecărui grafic, în contextul reglementării tensiunii.

Întrebarea 20

Regulatoarele de referință pentru tensiunea de precizie sunt adesea construite din două diode zener conectate în serie astfel:

Explicați de ce două diode zener oferă o stabilitate mai mare decât o singură diodă zener și, de asemenea, trageți un circuit care prezintă o sursă de tensiune, astfel încât această componentă funcționează ca referință de tensiune completă.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Două diode zener oferă o mai bună stabilitate decât o singură diodă zener, deoarece coeficienții termici ai diodelor în modurile lor respective sunt complementari. Aceasta presupune, desigur, că dioda inversă inversată folosește efectul de avalanșă pentru a regla tensiunea.

Un circuit de reglare a tensiunii poate funcționa astfel:

Note:

Unii studenți pot deveni confuzi de cuvântul "complementar" așa cum este folosit în răspuns. Cereți tuturor elevilor să explice ce înseamnă acest cuvânt, în contextul a doi coeficienți de temperatură și o stabilitate crescută.

Întrebarea 21

Este posibil să achiziționați IC-uri zener (circuite integrate) stabilizate în cuptor . Explicați ce sunt acestea și pentru ce sunt folositoare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cuptoarele stabilizate în cuptor sunt utilizate pentru referințe de tensiune de precizie. Vă voi lăsa să cercetați cum sunt construite și cum funcționează acestea.

Note:

Provocați elevilor să vă arate o foaie de date pentru unul dintre aceste dispozitive!

Întrebarea 22


∫f (x) dx Alertă de calcul!


Cum este definit parametrul impedanței zener pentru o diodă zener "# 22"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Z zener = ( diode ΔE) / ( diodă ΔI)) sau Z zener = ( diode di E) / ( diodă diodă )

("D" este un simbol de calcul, reprezentând o schimbare a magnitudinii infinitezimale.)

În mod ideal, o diodă zener va avea o impedanță zener de zero ohmi.

Note:

Cereți studenților dvs. să relateze impedanța zenerului diodei pe panta curbei sale caracteristice.

Întrebarea 23

Găsiți una sau două diode reale zener și le aduceți cu voi în clasă pentru discuții. Identificați cât mai multe informații despre diodele dvs. înainte de discuție:

Polaritatea (care terminal este catod și care este anod)
Cădere de tensiune înainte
Evaluare curentă continuă
Valoarea curentului de supratensiune
Putere continuă
Grad de tensiune Zener
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dacă este posibil, găsiți fișa tehnică a producătorului pentru componentele dvs. (sau cel puțin o fișă tehnică pentru o componentă similară) pentru a discuta cu colegii de clasă. Fiți pregătit să dovedească căderea înainte de tensiune a diodelor în clasă, utilizând un multimetru!

Note:

Scopul acestei întrebări este de a atrage studenții să interacționeze din punct de vedere kinetic cu subiectul. Ar putea părea prostește ca studenții să se angajeze într-un exercițiu "arată și spune", dar am constatat că astfel de activități ajută foarte mult pe unii elevi. Pentru acei cursanți care sunt în natură kinesthetic, este un mare ajutor pentru a atinge efectiv componentele reale în timp ce învață despre funcția lor. Desigur, această întrebare oferă, de asemenea, o oportunitate excelentă pentru ei de a practica interpretarea marcajelor componentelor, a folosi un multimetru, foi de date de acces etc.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →