Название полупроводникового элемента, похожего на диод, говорит само за себя. Он позволяет стабилизировать уже сглаженное напряжение за счёт своих физических особенностей. Зачастую возникает такая необходимость, как проверка стабилитрона. Нужно узнать исправность детали, когда не обеспечивается стабилизация напряжения в цепи, где она установлена.
Внешний вид стабилитрона
Что такое стабилитрон
Практически ни один стабилизатор напряжения не обходится без этого полупроводника. По внешнему виду его легко спутать с диодом. Узнавать, какой из элементов стабилизирует разность потенциалов, можно по маркировке. Диод Зенера (стабилитрон) имеет высокое сопротивление, до тех пор, пока не наступает пробой. Поданное обратное смещение вызывает пробой перехода, и ток начинает быстро увеличиваться, а сопротивление уменьшается в интервале от сотен Ом до его дольных величин. Такой режим работы даёт возможность с определённой точностью поддерживать неизменное значение напряжения на элементе.
Главная задача полупроводника – выполнять стабилизацию напряжения. Выпускают в серию детали, рассчитанные на поддержание от 1,8-400 В. Включение радиодетали в схему выполняется параллельно нагрузке.
Условное графическое обозначение элемента
Внимание! Двухполюсник имеет выводы: катод и анод. Если рассматривать область p-n перехода, то вывод, подключенный к p-области, это анод, а к n-области – это катод.
Полупроводниковые элементы, которые составлены из двух встречно направленных стабилитронов, называют двусторонними (двуханодными).
Двусторонний стабилитрон
Классификация этих двухполюсников по функциональному назначению выглядит следующим образом:
- детали общего применения (дискретные), по мощности: 0-0,3; 0,3-5; 5-10 Вт и выше;
- прецизионные элементы, имеющие в своей структуре сложную микросхему (скрытая структура);
- ограничительные стабилитроны, предназначенные для подавителей помех.
Последние предназначены для кратковременного пропускания импульсного тока величиной до сотни ампер. Длительная работа с большими токами вызывает перегрев детали и тепловой пробой.
Внимание! Кремниевый диод (стабилитрон), включенный в схему в обратном направлении, имеет три варианта пробоя: туннельный, лавинный и вызванный тепловой неустойчивостью. Их конструкция подразумевает наступление первых двух пробоев до того, как произойдёт тепловое разрушение перехода.
Схема включения и вольт-амперная характеристика (ВАХ) Zener diode
Проверяем фотодиод
При простой проверке измеряется обратное и прямое сопротивление помещенного под источник света радиоэлемента, после чего его затемняют и повторяют процедуру. Для более точного тестирования потребуется снять вольтамперную характеристику, сделать это можно при помощи несложной схемы.
Пример схемы для снятия вольтамперных характеристик
Для засветки фотодиода в процессе тестирования можно использовать в качестве источника освещения лампу накаливания мощностью от 60Вт или поднести радиодеталь к люстре.
У фотодиодов иногда встречается характерный дефект, который проявляется в виде хаотического изменения тока. Для обнаружения такой неисправности необходимо подключить тестируемый элемент так, как это показано на рисунке, и измерять величину обратного тока в течение пары минут.
Проверка на «ползучесть»
Если в процессе тестирования уровень тока будет оставаться неизменным, значит, фотодиод можно считать рабочим.
Тестирование без выпайки.
Как показывает практика, протестировать диод не выпаивая, когда он находится на плате, как и другие радиодетали (например, транзистор, конденсатор, тиристор и т.д.), не всегда удается. Это связано с тем, что элементы в цепи могут давать погрешность. Поэтому перед тем, как проверить диод, его необходимо выпаять.
Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.
Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя. Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение. Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.
Читать также: Каким газом заправляют баллоны для газовой плиты
Порядок проверки
Проверку производят обычным тестером, переключив прибор в диапазон для измерений диодов или сопротивления.
Подключение мультиметра для проверки
Как проверить резистор мультиметром
Поэлементное описание проверки имеет вид:
- на приборе выбирается режим измерения сопротивления;
- щупы тестера подключаются к выводам детали;
- оцениваются показания прибора, высвечиваемые на дисплее.
Когда собственный источник питания мультиметра подключен плюсовым щупом к аноду, то на дисплее можно зафиксировать показания сопротивления от нескольких долей Ома до его единиц. После замены местами измерительных щупов при исправном элементе получают бесконечно большое сопротивление.
Помня о том, что стабилитрон ведёт себя, как простой диод, устанавливают интервал измерений в кОм. В этом случае сопротивление исправной радиодетали доходит до сотен кОм.
Информация. Показания, выданные на дисплей тестером, часто вводят в заблуждение проводящего измерения. Одинаково высокое сопротивление при различных подключениях щупов не всегда означает пробой элемента. Поданное для измерений напряжение внутреннего источника может превысить номинальное напряжения пробоя, тогда полученные результаты будут ложными.
Как проверить стабилитрон мультиметром на плате
Как проверить емкость аккумулятора мультиметром
Когда нет возможности освободить оба вывода элемента для измерений, как проверить стабилитроны? Желательно выпаять хотя бы одну из ножек (выводов) полупроводникового прибора. Таким образом разорвать цепь схемы на плате, куда впаян полупроводник. Это позволит избежать искажение показаний при измерениях. Неточность может возникнуть от влияния других элементов, входящих в схему. Кроме того, нужно обесточить плату, на которой находится проверяемый элемент.
Можно ли проверить деталь, не выпаивая
Стабилитрон TL431
Выпаивать полупроводниковую деталь не всегда удобно, особенно, если платы имеют двухсторонний монтаж схемы. Проверка стабилитронов мультиметром без демонтажа вполне возможна. Если показания измерительного прибора не определяют повреждения, то их можно считать реальными. При результатах, показывающих обрыв, можно быть уверенными, что это тоже факт. Но, когда измерения регистрируют пробой – низкое сопротивление при любой полярности подключения щупов, то это не всегда так. В этом случае деталь нужно выпаивать.
Осторожно. Измерения тестером с внутренним напряжением, большим напряжения пробоя стабилитрона, может привести к реальному пробою. Для проверки таких элементов удобно пользоваться стрелочными аналоговыми приборами. Напряжение питания у них – не более 3 В.
Аналоговый стрелочный тестер
Схема для проверки
Рассмотрим еще одну простейшую схему для определения напряжения стабилизации, которая состоит из:
- Регулируемого блока питания. Постоянное напряжение должно изменяться плавно потенциометром от 0 до 50 В (чем выше максимальное напряжение тем больший диапазон элементов вы сможете проверить). Это позволит проверить практически любой маломощный стабилитрон.
- Набор токоограничивающих резисторов. Обычно они имеют номинал 1 Ком, 2,2 Ком и 4,7 Ком, но их может быть и больше. Все зависит от напряжения и тока стабилизации.
- Вольтметр, можно использовать обыкновенный мультиметр.
- Колодка с подпружиненными контактами. Она должна иметь несколько ячеек, чтобы была возможность подключать полупроводники с различными корпусами.
Для проверки подключают стабилитрон по вышеприведенной схеме и постепенно поднимают напряжение на источнике питания от 0. При этом контролируют показания вольтметра. Как только напряжение на элементе перестанет расти, независимо от его увеличения на блоке питания, это и будет стабилизацией по напряжению.
Если на элементе есть маркировка, то полученные при измерении данные сверяют с таблицей в справочнике по параметрам.
Отметим, что стабилитроны могут выпускаться в различном исполнении. Например, КС162 производятся в керамических корпусах, КС133 в стеклянных, Д814 и Д818 в металлических.
Приведем характеристики некоторых распространенных отечественных стабилитронов:
- КС133а напряжение стабилизации равно 3,3 В, выпускаются в стеклянном корпусе;
- КС147а поддерживает напряжение на уровне 4,7 В, корпус стеклянный;
- КС162а– 6,2 В, корпус из керамики;
- КС175а – 7,5 В, имеет керамический корпус;
- КС433а – 3,3 В, выпускают в металлическом корпусе;
- КС515а – 15 В, корпус из металла;
- КС524г – в керамическом корпусе с напряжением 24 В;
- КС531в – 31 В, керамический корпус;
- КС210б – напряжение стабилизации 10 В, корпус из керамики;
- Д814а – 7-8,5 В, в металлическом корпусе;
- Д818б – 9 В, металлический корпус;
- Д817б – 68 В, в корпусе из металла.
Для проверки стабилитрона с большими напряжениями стабилизации применяется другая схема, которая представлена на рисунке снизу.
Проверка производится аналогично описанному способу. Похожие приборы выпускаются китайскими производителями.
Однако, можно собрать простейшую схему для проверки стабилитронов с применением мультиметра. Это хорошо показано на видео далее.
Следует предупредить, что показанную на видео электрическую схему применять не рекомендуется, т.к. она небезопасна и требует соблюдения техники безопасности. В противном случае можно получить травму (в лучшем случае).
Как проверить двусторонний стабилитрон
Бывает, что после выпаивания из платы полупроводникового элемента, при изменении полярности на щупах, сопротивление оказывается большим в обоих случаях. Это не обязательно говорит об обрыве. Проверяемый компонент схемы может быть двусторонним стабилитроном. Как проверить стабилитрон мультиметром?
Чтобы протестировать его работоспособность, нужно:
- увеличить прилагаемое напряжение измерения;
- менять полярность, подаваемую щупами тестера на выводы;
- измерять токи и сравнивать ВАХ исследуемой детали.
Совокупность действий поможет определить, исправен или нет такой зенер диод. Зная о том, что в такой радиодетали катоды внутри соединены между собой, необходимо собрать схему.
В схему входят следующие компоненты:
- тестер;
- резистор сопротивлением 1 кОм (R);
- ИП до 30 вольт.
Для измерения все вместе соединяется в схему:
- подключают резистор к « + » источника питания;
- стабилитрон присоединяют на второй контакт резистора;
- щуп тестера подсоединяют с свободному выводу R и клемме « — » ИП;
- прибор включается в разрыв: « + » ИП и « — » ИП;
- на приборе выбирается наиболее подходящий режим.
При проверке зинер диода с напряжением стабилизации схема будет рабочей, если, изменяя Uпит в границах 13-30 В, на дисплее прибора сохраняется в пределах 12 В, даже при смене полярности.
Важно! Никакой измерительный прибор не может гарантировать, что полученные результаты действительно верны. Для проверки нужно включить в схему полупроводник, подать питание и провести измерения, которые выявляют неисправную деталь.
Общие сведения о принципе работы
Если вы не знаете как работает стабилитрон, то прежде чем прочитать текущую статью, прочтите опубликованную ранее — .
При достижении определенного напряжения, происходит лавинообразный пробой pn-перехода. Сопротивление перехода уменьшается. В результате напряжение на диоде остается постоянным. А ток, протекающий через полупроводник, увеличивается.
Принцип работы можно проиллюстрировать бочкой с водой, где имеется переливная трубка. Сколько бы мы воды ни наливали в бочку, уровень останется на постоянном уровне.
На нижеприведенном рисунке представлена схема работы на примере бочки с водой.
Этот элемент на схеме включается в обратном направлении. Т.е. плюс к минусу, а минус к плюсу. Если его включить в прямом направлении, то он будет работать как обыкновенный диод.
На рисунке выше представлена вольт-амперная характеристика, обозначение на схеме и его включение.
Основные неисправности стабилитрона
Работоспособность детали, расположенной в блоках аппаратуры, можно выявить, зная основные неисправности. К ним можно отнести следующие повреждения или отклонения от нормы:
- пробой перехода;
- обрыв;
- неправильное напряжение;
- неточный ток.
Если первые два пункта вопросов не вызывают, то вторые две позиции относятся к неявным повреждениям.
Внимание! Когда измеренное мультиметром на диоде зенера падение напряжения в прямом направлении совпадает с заявленным значением, это означает, что элемент исправен.
При проверке стабилитрона подключают плюсовой щуп к аноду, а отрицательный – к катоду. В режиме проверки диодов на экране отобразится величина падения напряжения на тестируемом элементе. При переполюсовке щупов на дисплее не будет значений, высветится «1».
При пробое перехода при прямом и обратном прикасании измерительных щупов на дисплее тестера будут высвечиваться цифры. Когда в режиме проверки диода на тестере присутствует звуковое оповещение (пищалка), то оно сработает.
При обрыве перехода измерения ничего не покажут при любом прикладывании щупов тестера. В этом случае даже без выпаивания стабилитрона из платы можно определить его неисправность.
Неправильное напряжение стабилизации определяется только при включении питания схемы. В режиме вольтметра щупами касаются выводов детали и измеряют параметр. В случае отклонения от необходимой величины стабилитрон заменяется.
При определении исправности элемента с напряжением стабилизации до 20-30 В пользуются простым методом. Для этого нужно собрать небольшую макетную модель для испытаний, в неё входят:
- панель для закрепления микросхем (любая);
- ограничивающий резистор сопротивлением 4,7 кОм, мощностью до 0,25 Вт;
- источник питания: подойдёт блок питания от ноутбука, в идеале – источник с регулировкой выходного напряжения.
Панель от микросхемы поможет закреплять в её пазах любой проверяемый элемент.
Осторожно. При подключении в схему проверяемого полупроводника подключают «плюс» к катоду, «минус» – к аноду. Неправильное включение выведет испытуемую деталь из строя.
Схема для проверки напряжения стабилизации
Стабилизация напряжения с использованием стабилитронов – успешное решение в электронных схемах. Правильное тестирование стабилитрона с помощью мультиметра поможет определить неисправную деталь и сберечь схему от повреждения.
Проверяем выпрямительный диод и стабилитрон
Защитный диод, а также выпрямительный (включая силовой)или шоттки можно проверить при помощи мультиметра (или воспользоваться омметром), для этого переводим прибор в режим прозвонки так, как это показано на фотографии.
Режим мультиметра, при котором тестируются полупроводниковые выпрямительные диоды
Щупы измерительного прибора присоединяем к выводам радиоэлемента. При присоединении красного провода («+») к аноду, а черного («-») к катоду дисплей мультиметра (или омметра) отобразит значение порогового напряжения тестируемого диода. После того, как меняем полярность, прибор должен показать бесконечно большое сопротивление. В этом случае можно констатировать исправность элемента.
Если при обратном подключении мультиметр регистрирует утечку, значит, радиоэлемент «сгорел» и нуждается в замене.
Заметим, данную методику проверки можно использовать для тестирования диодов на генераторе автомобиля.
Тестирование стабилитрона осуществляется по сходному принципу, правда, такая проверка не позволяет определить, осуществляется ли стабилизация напряжения на заданном уровне. Поэтому нам потребуется собрать простую схему.
Читать также: Как подобрать компрессор для пескоструйного аппарата
Тестирование с использованием регулируемого источника питания
Обозначения:
- БП – регулируемый блок питания (отображающий ток нагрузки и напряжение);
- R – токоограничительное сопротивление;
- VT – тестируемый стабилитрон или лавинный диод.
Принцип проверки следующий:
- производим сборку схемы;
- устанавливаем режим мультиметра, позволяющий измерить постоянное напряжение до 200 В;
Выбор необходимого режима для тестирования
- включаем блок питания и начинаем постепенно увеличивать величину напряжения, пока амперметр на блоке питания не покажет, что через цепь протекает ток;
- подключаем мультиметр, как указано на рисунке и измеряем величину напряжения стабилизации.
Видео
Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)
435 ₽ Подробнее
Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Кафе О Ле Кофе с молоком, 3 упаковки по 16 капсул
1305 ₽ Подробнее
Рули игровые
