Stabilitron

Stabilitron ehk Zeneri diood (ka Z-diood) on pooljuhtdiood, mis hoiab pinge temaga rööbitisel koormusel peaaegu püsivana, kuigi toitepinge või koormustakistus muutub suures ulatuses. Stabilitroni töö põhineb pn-siirde läbilöögil teatud kindlat väärtust ületava vastupinge UZ 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 IZmax. Stabiliseerimispinge UZ on stabilitronil tekkiv pinge, kui teda läbib nimistabiliseervool IZn. Vähim lubatav stabiliseerimisvool IZmin on stabiliseervoolu vähim väärtus, mille korral läbilöögirežiim on veel stabiilne. Suurim lubatav stabiliseerimisvool IZmax on stabiliseerimisvoolu suurim väärtus, mille puhul stabilitron veel ülemäära ei kuumene. Diferentsiaaltakistus rZ tööpunktis on stabilitroni vahelduvvoolutakistus tööpiirkonnas: rZ = ΔUZ/ΔlZ. Kui näiteks stabilitroni läbiva voolu muutumisel 1 mA võrra muutub stabiliseerpinge 25 mV, siis diferentsiaaltakistus rZ = 0,025/0,001 = 25 Ω. Stabiliseerimispinge temperatuuritegur k ϑ {\displaystyle k_{\vartheta }} ehk TC(UZ) 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. Peale tavaliste stabilitronide valmistatakse veel täppisstabilitrone ja kaheanoodilisi stabilitrone. 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. 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 on mõeldud pingeimpulsside piiramiseks. Sel juhul valitakse tööpunkt B pinge-voolu tunnusjoonel veidi enne läbilöögipinget. 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. Pooljuht Läbilöök Lembit Abo. Elektroonikakomponendid.1997, lk 13‒15. Zeneri diood Dioodide tüübid