Для чего нужен зенкер: Зенкер по металлу – зачем он нужен и что с ним делать? + Видео
Содержание
описание, разновидности и советы по использованию
Довольно часто домашние мастера сталкиваются с необходимостью изготовить металлическую деталь с высококачественными отверстиями. Однако достичь хорошего качества или высокой точности удаётся далеко не всегда. В таких случаях следует воспользоваться специальным инструментом — зенкером по металлу.
Описание и разновидности зенкеров
Зенкер — это многозубый (многолезвийный) инструмент, который используют для расширения или обработки отверстия в металле. Принцип аналогичен методу сверления, но здесь добавляется специальная насадка — зенкер. Поэтому данный процесс именуют зенкерованием — обработкой отверстия в металле с помощью зенкера.
Внешне зенкера (особенно цельные) напоминают обычное сверло. Главные отличия заключаются в большем количестве зубьев, режущих кромок и спиральных канавок. Использование зенкера по металлу позволяет:
- Расширить диаметр отверстия.
- Сгладить (зачистить) поверхность.
- Достичь максимальной точности отверстия.
- Сделать паз для болтов, шпилек, шурупов или других крепежных элементов.
В современном мире зенкерование в основном применяется в металлообрабатывающей промышленности. В ней по принципу назначения все зенкера по металлу разделяют на 2 большие группы:
- №1. Используется в виде промежуточной обработки с последующим развёртыванием и припуском.
- №2. Окончательная обработка с 4-5 классом точности (квалитет h21).
По типу конструкции различают следующие виды насадок по металлу:
- Цельные;
- Сборные;
- Сварные;
- Имеющие твердосплавные пластины.
Самая низкая цена у цельных изделий, однако, за это придётся расплачиваться более низкой производительностью. Соответственно, у насадок с твердосплавными пластинами скорость резки намного выше, но из-за этого возрастает стоимость самих изделий.
По форме и виду обработки устройства делятся на следующие группы:
- Цилиндрические — применяются для расширения отверстия (от 8 до 10 мм).
- Цилиндрические с направляющей цапфой — позволяют обработать углубление для крепёжных изделий (например, винтов).
- Конические — используются для придания углубления конической формы.
- Торцовые — зачищают торцовые плоскости бобышек, приливов и т. д.
Сравнение со смежными операциями
Так как зенкерование предназначено для работы с готовыми отверстиями, его можно сравнить с рассверливанием. Главное отличие заключается в итоговом результате — зенкерование направлено на исправление погрешностей сверления. Благодаря этому выравнивается соосность, повышается точность и чистота отверстия.
При прохождении отверстий (особенно глубоких), из-за плохой жесткости сверло может отклониться от центра. В то же время за счёт большего числа режущих кромок, зенкера по металлу обладают более высокой жесткостью. В качестве примера можно провести сравнение этих двух операций:
- Сверление: квалитеты отверстия — 11-12, шероховатость поверхности — Rz 20 мкм.
- Зенкерование: квалитеты отверстия — 9-11, шероховатость — Ra 2,5 мкм.
Также зенкерование следует сравнить с зенковкой (развертыванием). Она может проводиться только после сверления и зенкерования. Предназначение зенковки заключается в ещё более точной обработки поверхности. Благодаря этому улучшаются квалитеты отверстия (до 6-9), а поверхность становится более чистой (Ra 1,25-0,25 мкм).
Работа с зенкерами по металлу
В домашних условиях для работы сгодится ручная или электрическая дрель. Но так как зенкерование — это операция, требующая точности, по возможности рекомендуется использовать специальное оборудование. Например:
- Токарные и сверлильные станки — применяются наиболее часто.
- Расточные аппараты — используются реже, как правило, для вторичных операций.
- Вертикальные или горизонтальные фрезерные устройства — редко, в основном на оборудовании с ЧПУ.
- Агрегатные станки — применяются сугубо на производстве, на линиях с узкоспециализированными автоматизированными операциями.
Для качественной обработки важно подобрать правильный металлорежущий инструмент. Для достижения этой цели учитывают следующие факторы:
- Размер инструмента зависит от глубины, диаметра и необходимой точности обработки отверстия.
- Тип оснастки определяется расположением отверстия, материалом самой детали, а также типом обработки.
- Материал металлорежущей оснастки следует подбирать исходя из материала детали и режима работы.
Также при работе с зенкерами следует учитывать тип обрабатываемого металла:
- Отливные отверстия. Чтобы зенкер получил первоначальное направление, их рекомендуется расточить резцом примерно на 5-10 мм в глубину.
- Сталь — обязательное применение смазочно-охлаждающих жидкостей.
- Цветные металлы и чугун — особых требований нет, но для качественной работы также следует воспользоваться СОЖ.
Зенкера по металлу позволят достичь хорошей точности и чистоты поверхности обрабатываемого отверстия. Для зенкерования в большинстве случаев можно обойтись обычной дрелью, но чтобы изготовить высокоточные изделия, потребуется специальный станок по металлу. Также нелишним будет акцентировать внимание на типе обрабатываемого материала и подборе правильного металлорежущего инструмента.
Зенкеры по металлу
- Автор: Виталий Данилович Орлов
- Распечатать
Оцените статью:
(3 голоса, среднее: 4 из 5)
Поделитесь с друзьями!
для чего нужен и что с ним делать?
Введение
Раньше деревянными постройками без единого гвоздя могли похвастаться только небольшой процент древних народов, а с появлением саморезов, шурупов, других элементов, без гвоздей строиться стало все. С ростом технологий росли требования к качеству, новой ступенью стало создание зенкера по дереву.
Это приспособление создано для повышения качества соединений деревянных изделий. Благодаря этому инструменту в создании деревянных конструкций можно использовать крепежи с большими шляпками, которые не будут торчать или держаться ненадежно. Но для соответствующей работы нужно научиться различать виды насадок, уметь обращаться со столь сложным оборудованием.
Назначение и особенности зенкования
Зенкование предназначено для получения на торцах отверстий гнезд для потайного размещения головок крепежных элементов. Данные углубления, которые могут иметь цилиндрическую либо коническую форму, обрабатываются соответственно коническими или цилиндрическими зенковками.
Геометрия цилиндрической зенковки напоминает зенкер, а рабочая часть конической зенковки вместо спиральных режущих кромок имеет зубчатые. В конструкции цилиндрической зенковки должен быть предусмотрен направляющий . Конические зенковки также применяются для зачистки острых кромок и снятия фасок.
Что это такое
Зенкер по дереву– это специальный инструмент, который может создавать, обрабатывать отверстия. По сути зенкер не что иное, как разновидность насадки по типу сверла. Ее тоже можно использовать для сверления, но первоочередное ее назначение — это создания углублений для широких креплений, увеличение диаметра, обработка просверленных участков.
Основное отличие от обычного сверла заключается в том, что зенкер имеет больше двух лезвий, шире в диаметре. Такую насадку чаще всего используют для специализированных станков на производстве, вроде сверлильного или токарного, но все чаще можно встретить в инструментарии обычного пользователя. Таким инструментом выполняют следующий спектр действий:
- Очищение или шлифовка готовых отверстий;
- Увеличение диаметра внешней части или всего углубления;
- Обрабатывание торца изделия.
Такими действиям скрываются неровности, улучшается внешний вид всей конструкции. Также подобная работа положительно влияет на качество, долговечность соединения. Кроме этого снижается давление на структуру дерева, что снижает риск появления трещин и изломов.
Распространённая область применения – это создание мебели и деревянных построек, но есть еще ряд других сфер, где применяется это приспособление. А спрос на этот инструмент дошел уже и до обычных покупателей. Зенкерования не стоит путать с зенковкой, ведь эти схожие по название процесс кардинально отличаются друг от друга.
Основные характеристики
Данный инструмент выполняет несколько функций, одна из них заключается в том, что проделываются изначальные углубления необходимых размеров и глубины. А вот вторая – это исправление дефектов, уже имеющих место, или же проводится рассверливание до необходимого размера.
Кроме этого, сверло с зенкером по дереву позволяет проводить работы на любых деревянных поверхностях. А также:
- Благодаря высокопрочной рабочей части, что сделана из качественного сплава, данный инструмент дает возможность осуществлять максимально точные сверления отверстий.
- В силу того, что он изготовлен из крепкого материала исключается его деформация, даже если предусматривается эксплуатация в условиях, связанных с высокими нагрузками.
- И что самое важное, производятся качественные подготовительные труды для дальнейшего процесса сборки мебели, то есть, создает необходимую выемку для крепежных элементов.
Главное преимущество данного инструмента заключается в том, что можно его приобрести в комплекте, то есть, в него входит набор зенкеров по дереву. В нем находится сверла любых диаметров, что, в свою очередь, предоставляет возможность делать углубления любых размеров.
Хотя довольно часто используется зенкер-сверло диаметром м4, поскольку это считается оптимальным вариантом для осуществления отверстий при сборке и монтаже мебели. В основном в наборе находится сверла с диаметром от 3 до 6 миллиметров, а вот зенкерная насадка, что находится в таком наборе, составляет 16 мм.
Какие бывают виды
Зенкеров много представлено на рынке, неопытный пользователь может не понять зачем столько нужно, а ведь у каждого вида есть свое назначение и особенность в работе. Какие-то подойдут для увеличения диаметра отверстия, а какие-то будут наиболее эффективны в работе с торцевой частью детали. Чаще всего в работе с деревом используются базовый набор насадок:
- цилиндрический;
- цельный конический,
- цельный насадной.
Каждый зенкер по дереву предназначен для работ соответствующих отверстий, указано в названии. Но в отдельных случаях, в особо трудоемких ситуациях, можно прибегнуть к использованию насадки на удлиненной оправке. У такого инструмента имеются специальные ножки, которые подрезают торец одновременно с процессом зенкерования. Поэтому лучше всего приобретать комплект, где будет сразу несколько моделей по типу и размеру, это буде выгоднее и эффективнее.
Назначение и особенности зенкерования
Назначением зенкерования является улучшение точности и шероховатости отверстий. Данная операция относится к этапу получистовой обработки и располагается в технологическом процессе между сверлением и развертыванием. Кроме улучшения качества поверхности, выполненной сверлением, зенкерование применяют также для обработки отверстий, полученных в результате литья и обработки давлением. Инструментом для операций зенкерования является зенкер, вид которого внешне напоминает сверло.
Благодаря большему по сравнению со сверлом количеству режущих кромок, с помощью зенкера достигается повышенная чистота обрабатываемой поверхности. Наличие 3-4 режущих кромок обеспечивает плавное распределение усилий в зоне контакта инструмента и обрабатываемой детали. Также зенкер отличается от сверла оригинальной геометрией режущей части, что обусловлено необходимостью обработки уже существующих отверстий без съема материала в продольном направлении.
Зенкер своими руками
Зенкер по дереву довольно популярный инструмент на рынке, но в вашем магазине его может не быть, а вещь нужная. А в случае, когда все необходимые компоненты уже есть, в таком случае можно построить зенкерный станок своими руками. Оборудование будет далеко от профессиональных агрегатов, которые используют на предприятиях и фабриках, однако оно имеет преимущества перед дорогими аналогами. Для того, чтобы построить станок нужны следующие вещи:
- Мощная дрель;
- Основание ля станка из дерева или металла;
- Прочный угловой штатива, также из дерева или железа;
- Самодельная стойка для дополнительной устойчивости;
- Пружинный механизм, для обратного движения дрели.
Это базовые компоненты, из которых можно собрать станок, который обеспечит устойчивую и точную обработку. От выбора материала будет зависеть прочность, вес, долговечность, цена постройки. Сильно экономить в этом вопросе не стоит, потому что зенкерование – точный процесс, а любое отклонение или недочет может привести к плохим результатам.
Для создания самой насадки используйте саморез или сверло, которое нужно обрезать, добавив новые лезвия. Плюсов у такой конструкции много:
- Создается в домашних условиях из имеющихся компонентов;
- Не требуют больших вложений;
- Можно настраивать в любое время под индивидуальные конфигурации;
- Возможность проводить самые разные виды стационарных работ с дрелью;
Но даже с учетом всех преимуществ у кустарного зенкера есть ряд недостатков. Некоторые минус незначительны и легко исправляются, однако они есть и по большей части связаны с просчетами во время моделирования и неправильной сборке конструкции. Вот эти минусы:
- Ошибка во время заточки может привести к завышенному значению диаметра;
- Быстрый износ насадок;
- Любой недочет и ошибка приводит к потери качества;
Поэтому нужно уделить внимание на просчитывание конструкции и тестировать станок до его прямого использования. И если сделать все правильно, то такой станок будет отличным помощником в работе с деревянными деталями. А при желании оборудование можно переоборудовать и для железных деталей.
Видеоролик, где описан последовательный процесс создания зенкера по дереву
Тонкости правильного зенкерования металлических заготовок
При выполнении зенкерования углублений в металле для заготовок, не требующих высокой точности, используется простое сверло, закрепленное к патрону обычной дрели. Такое практикуется в домашнем хозяйстве. При выполнении серьезных технологических операций в машиностроительных отраслях эта работа требует большой мощности и соответствующего оборудования.
Поэтому при таком подходе применяются:
- Расточное оборудование.
- Сверлильные установки.
- Токарные станки.
- Агрегатное (используемое для повторной обработки на оснащенной автоматикой линии).
- Фрезерные станки.
Зенкерование отверстия после отливки рекомендуется выполнить его растачивание на от 5 до 10 мм в глубину. Это необходимо, что зенкер принял заданные координаты.
При выполнении обработки стальных изделий применение смазочно-охлаждающих жидкостей обязательно, так как металл сильно нагревается и становится мягким, а это влияет на качество обработки. При обработке изделий из цветного металла не требует применения СОЖ, они наиболее податливы к внешним воздействиям и обработка отверстий выполняется быстрее.
► При выборе инструмента требуется руководствоваться следующими нюансами:
- Тип применяемого инструмента выбирается на основании материала обрабатываемой заготовки. При этом немаловажно учитывать расположение отверстия и серийность производства.
- Исходя из заданных параметров точности, диаметра и глубины обработки производят соответствующий выбор зенкера.
- Способ крепления в станочном приспособлении немаловажен при выборе.
- Материал, из которого выполнен инструмент, зависит от материала детали, Например, это может быть зенкер по металлу или по дереву.
В помощь при выборе инструмента имеют место быть государственные стандарты, а именно ГОСТ 12489-71 будет настольной книгой в этом деле. Инструмент должен соответствовать ТУ и ГОСТ.
► Примеры правильно выбора:
- Для изделий, материалом которых является конструкционная сталь, и при этом есть необходимость получить отверстие до 40 мм по диаметру, производится обработка зенкером из быстрорежущей стали. Сам инструмент должен иметь 3 или 4 зуба, а диаметр не менее 30 и не более 40 мм.
- Если изделие выполнено из закаленной или иной труднообрабатываемой стали, то при его расточке необходимо сделать выбор в пользу инструмента с твердосплавными пластинами. При этом показатели диаметра выбираются в пределах от 40 до 50 мм, а количество зубьев от 3 до 4.
- Перед обработкой изделий из конструкционных материалов стали при обработке отверстий до 80 мм в диаметре, растачивание производится зенкером из быстрорежущего материала с использованием насадных головок диаметром от 32 до 80 мм.
- Перовой зенкер используется для обработки заготовок из чугуна и цветного металла.
- При обработке глухих отверстий, диаметр которых колеблется в пределах 15-25 мм обработка, происходит специальным инструментом, имеющим в корпусной части канал для подачи СОЖ.
Для выполнения качественных работ по зенкерованию необходимо соблюдать припуски. Параметры диаметра применяемого инструмента должны соответствовать с размером полученного диаметра в заготовке после технологической операции.
В случае если после зенкерования необходимо будет исполнение развертывания, то инструмент должен быть выбран из расчета на 0,15 или на 0,3 мм меньше, чем получаемый в результате размер. При нанесении метки черновой расточки ли сверления в качестве подготовки для зенкерования следует выполнять припуск на сторону размером от 0,5 до 2 мм.
Видео: свёрла, зенковки.
Что такое стабилитрон и как он работает? -…
Опубликовано
Вы когда-нибудь задумывались, почему мы используем стабилитрон в обратном смещении, в отличие от обычных диодов, которые работают в прямом смещении? Это связано с тем, что стабилитроны предназначены для «ломки». Большинство из нас знакомы с универсальными и выпрямительными диодами. Однако существует несколько других типов диодов, которые предназначены для специальных целей. Одним из них является диод Зенера. Итак, что такое стабилитрон и чем он отличается от обычного диода?
Что такое диод Зенера?
Зенеровский диод представляет собой кремниевый pn соединительный элемент, который позволяет току течь не только в прямом направлении, как типичный кремниевый или германиевый диод, но также и в обратном направлении, если напряжение превышает напряжение пробоя, известное как Напряжение колена Зенера или просто Напряжение Зенера , названное в честь Кларенса Мелвина Зенера, первооткрывателя этого электрического свойства.
Схематический символ обычного диода имеет прямую линию, обозначающую катод, а стабилитрон имеет изогнутую линию, напоминающую букву Z (Zener). Это имеет большой смысл, верно?
Как работает стабилитрон?
Стабилитроны действуют как обычные диоды при прямом смещении. Однако они предназначены для того, чтобы позволить току течь в обратном направлении, когда обратное напряжение равняется его номинальному напряжению Зенера. В отличие от обычных выпрямительных диодов, которые никогда не предназначены для работы при пробое или вблизи него, стабилитрон предназначен для работы в области пробоя. Пробой диода происходит, когда вы прикладываете обратное напряжение смещения к диоду.
Зенеровский диод, работающий при пробое, действует как регулятор напряжения, поскольку он поддерживает почти постоянное напряжение, равное напряжению Зенера, на своих клеммах в заданном диапазоне значений обратного тока. Это постоянное падение напряжения на стабилитроне, вызванное обратным пробоем, представлено символом напряжения постоянного тока.
Лавинный и зенеровский пробой
Чтобы лучше понять, как работают стабилитроны, давайте рассмотрим два типа обратного пробоя в стабилитроне: лавинный и стабилитрон пробой. Лавинный эффект возникает как в выпрямителе, так и в стабилитронах при достаточно высоком обратном напряжении. С другой стороны, пробой Зенера происходит в стабилитроне при малых обратных напряжениях. Зенеровский диод сильно легирован для снижения напряжения пробоя. Это вызывает очень тонкую область истощения. В результате в обедненной области существует интенсивное электрическое поле. Поле, близкое к напряжению пробоя Зенера, достаточно способно вытягивать электроны из их валентных групп и создавать ток.
Стабилитроны с напряжением пробоя примерно менее 5 В обычно работают при пробое Зенера. Те, у которых напряжение пробоя превышает примерно 5 В, обычно работают в условиях лавинного пробоя. Однако оба типа называются стабилитронами. В продаже имеются стабилитроны с напряжением пробоя от менее 1 В до более 250 В с указанными допусками от 1% до 20%.
Характеристики пробоя
По обратному напряжению (В R ) увеличивается, обратный ток (I R ) также увеличивается, пока не достигнет тока колена Зенера (I ZK ). На этот раз начинается эффект пробоя. Импеданс Зенера (Z Z ), который является внутренним сопротивлением Зенера, начинает уменьшаться по мере быстрого увеличения обратного тока.
В нижней части колена напряжение пробоя Зенера (V Z ) остается относительно постоянным, хотя и немного увеличивается по мере увеличения тока Зенера (I Z ), увеличивается. V Z обычно указывается при значении тока Зенера, известном как испытательный ток.
Характеристики стабилитрона
Чтобы обеспечить правильную работу стабилитрона в цепи, мы должны помнить об этих важных характеристиках.
1. Напряжение Зенера (V Z )
Напряжение пробоя, обычно называемое напряжением Зенера, представляет собой напряжение обратного смещения, которое заставляет диод проводить ток. Напряжения пробоя обычно находятся в диапазоне от 2,4 В до сотен вольт.
2. Испытательный ток (I Z )
Для каждого стабилитрона измеряется напряжение стабилитрона (V Z ) при указанном испытательном токе Зенера (I Z ). Например, напряжение Зенера для 1N4732A находится в диапазоне от 4,465 до 4,935 В с типичным значением 4,7 В при испытательном токе 53 мА.
3. Ток колена (I ZK )
Минимальный ток необходим для удержания диода в состоянии пробоя для регулирования напряжения. Типичные значения составляют от 0,25 до 1 мА для стабилитрона мощностью 1 Вт. Если этот ток не достигается, диод не пробьет достаточно, чтобы сохранить свое номинальное напряжение.
4. Максимальный ток (I ZM )
Стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение на своих выводах при значениях обратного тока в диапазоне от I ZK до I ZM . Если I ZM превышено, стабилитрон может быть поврежден из-за чрезмерного рассеивания мощности.
5. Ток утечки
Обратный ток утечки указан для обратного напряжения, которое меньше напряжения колена. Это означает, что для этих измерений стабилитрон не имеет обратного пробоя. Например, для обратного напряжения 1 В в 1N4728A.
6. Номинальная мощность (P Z )
Номинальная мощность показывает максимальную мощность (напряжение x ток), которую может выдержать стабилитрон. (Даже диоды, рассчитанные на пробой, могут выйти из строя по-настоящему, если вы превысите их номинальную мощность. Так что будьте осторожны!) — максимальное сопротивление Зенера при заданном испытательном токе, I Z . Например, для 1N4728A, Z Z составляет 10 Ом при 76 мА. В изломе характеристической кривой максимальный импеданс Зенера Z ZK определяется как I ZK , что является током в изломе кривой. Например, Z ZK составляет 400 Ом при 1 мА для 1N4728A.
8. Температурный коэффициент (TC)
Стабилитроны подвержены влиянию температурных изменений, связанных с их температурным коэффициентом напряжения. Температурный коэффициент определяет процентное изменение напряжения Зенера для каждого изменения температуры. Формула для расчета изменения напряжения Зенера для заданного изменения температуры перехода (%/℃) для заданного температурного коэффициента:
Vz — номинальное напряжение Зенера
TC — температурный коэффициент
ΔT — изменение температуры
Если температурный коэффициент выражается в мВ/℃, ΔVz определяется как:
Положительный температурный коэффициент означает, что изменение напряжения Зенера прямо пропорционально изменению температуры. Следовательно, отрицательное значение TC означает, что напряжение Зенера обратно пропорционально изменению температуры.
9. Спецификация температуры перехода
Для обеспечения надежности диода ключевое значение имеет температура перехода диода. Несмотря на то, что корпус может быть достаточно прохладным, активная область может быть намного горячее. В результате некоторые производители указывают рабочий диапазон для самого соединения. Для нормальной конструкции обычно сохраняется подходящий запас между максимальной ожидаемой температурой внутри оборудования и соединения. Внутренняя температура оборудования снова будет выше, чем температура снаружи оборудования. Необходимо следить за тем, чтобы отдельные предметы не нагревались слишком сильно, несмотря на приемлемую температуру окружающей среды снаружи оборудования.
10. Упаковка
Стабилитроны поставляются в различных упаковках. Основной выбор — между поверхностным монтажом и традиционными сквозными устройствами. Однако выбранный корпус часто определяет уровень рассеивания тепла. Доступные варианты будут подробно описаны в спецификации стабилитрона.
И все! Надеюсь, вы узнали что-то новое из этого руководства о диодах Зенера и о том, как они работают. Если вы нашли этот урок интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже. До встречи в нашем следующем уроке!
Автор:
Susie Maestre
Susie — инженер-электронщик, в настоящее время изучает микроэлектронику. Она любит вымышленные романы, мотивационные книги так же сильно, как электронику и электротехнику. Некоторые из ее областей интересов включают цифровое проектирование, биомедицинскую электронику, физику полупроводников и фотонику.
Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.
Стабилитрон — определение, работа, символ схемы, характеристики V-I, области применения и часто задаваемые вопросы
Зенеровский диод позволяет току течь не только от анода к катоду, но и в обратном направлении. Благодаря этой функциональности стабилитроны являются наиболее часто используемыми полупроводниковыми диодами. В этой статье давайте узнаем о функции стабилитронов, их конструкции, работе и многом другом.
Содержание:
Пробой стабилитрона Лавинный пробой Технические характеристики стабилитрона |
Стабилитрон Пояснение
Стабилитрон, также известный как пробивной диод, представляет собой сильно легированный полупроводниковый прибор, предназначенный для работы в обратном направлении. Когда напряжение на клеммах стабилитрона меняется на противоположное, и потенциал достигает напряжения Зенера (напряжения колена), переход разрывается, и ток течет в обратном направлении. Этот эффект известен как эффект Зенера.
Стабилитрон Определение
Зенеровский диод — это сильно легированный полупроводниковый прибор, предназначенный для работы в обратном направлении.
Стабилитроны изготавливаются с большим разнообразием стабилитронов (Vz), а некоторые даже изготавливаются с переменным напряжением.
История стабилитроновКларенс Мелвин Зенер (1905-1993) Кларенс Мелвин Зенер был первым, кто описал электрические свойства диода Зенера. Кларенс Зенер был физиком-теоретиком, работавшим в Bell Labs. В результате его работы стабилитрон был назван в его честь. Он впервые постулировал эффект пробоя, носящий его имя, в статье, опубликованной в 1919 г.34. |
Для лучшего понимания
- Полупроводниковые приборы
- Что такое диод?
Как работает стабилитрон при обратном смещении?
Стабилитрон работает как обычный диод, когда он смещен в прямом направлении. Однако при подключении в режиме обратного смещения через диод протекает небольшой ток утечки. Когда обратное напряжение увеличивается до заданного напряжения пробоя (Vz), через диод начинает протекать ток. Ток увеличивается до максимума, который определяется последовательным резистором, после чего стабилизируется и остается постоянным в широком диапазоне приложенного напряжения.
Существует два типа поломок стабилитрона:
- Лавинный обвал
- Пробой Зенера
Лавинный пробой в стабилитроне
Лавинный пробой в обычном диоде и стабилитроне при высоком обратном напряжении. Когда к PN-переходу прикладывается высокое значение обратного напряжения, свободные электроны набирают достаточную энергию и ускоряются с большими скоростями. Эти свободные электроны, движущиеся с высокой скоростью, сталкиваются с другими атомами и выбивают больше электронов. Из-за этого непрерывного столкновения генерируется большое количество свободных электронов, в результате чего электрический ток в диоде быстро увеличивается. Это внезапное увеличение электрического тока может навсегда разрушить нормальный диод. Однако диод Зенера предназначен для работы в условиях лавинного пробоя и может выдерживать внезапные скачки тока. Лавинный пробой происходит в стабилитронах при напряжении стабилитрона (Vz) более 6В.
Пробой стабилитрона в стабилитроне
Когда приложенное обратное напряжение смещения приближается к напряжению Зенера, электрическое поле в обедненной области становится достаточно сильным, чтобы вытягивать электроны из их валентной зоны. Валентные электроны, которые получают достаточную энергию от сильного электрического поля обедненной области, отрываются от родительского атома. В области зенеровского пробоя небольшое увеличение напряжения приводит к быстрому увеличению электрического тока.
Лавинный пробой и пробой Зенера
- Эффект Зенера преобладает при напряжении до 5,6 В, а при превышении этого значения преобладает лавинный эффект.
- Оба они похожи, разница в том, что эффект Зинера — квантовое явление, а лавинный эффект — движение электронов в валентной зоне подобно электрическому току.
- также допускает больший ток через диод, чем то, что допускает пробой Зенера.
Лавинный эффект
Подробнее: Разница между пробоем Зенера и лавинным пробоем
Символ схемы стабилитрона
Существует множество способов упаковки стабилитрона. Некоторые используются для высоких уровней рассеивания мощности, а другие содержатся в форматах для поверхностного монтажа. Самый распространенный тип стабилитрона заключен в небольшой стеклянный корпус. Он имеет полосу вокруг одного конца, обозначающую катодную сторону диода.
На диаграмме видно, что полоса вокруг упаковки соответствует линии на символе диодной цепи, и это может быть простым способом запомнить, какой конец для чего предназначен.
Символ цепи стабилитрона размещает две метки на конце полосы – одну в направлении вверх, а другую в направлении вниз, как показано на рисунке. Это помогает отличить стабилитроны от других форм диодов в цепи.
V-I Характеристики стабилитрона
На приведенной ниже диаграмме показаны ВАХ стабилитрона.
Когда на стабилитрон подается напряжение обратного смещения, он допускает лишь небольшую величину тока утечки, пока напряжение не станет меньше напряжения Зенера.
ВАХ стабилитрона можно разделить на две части следующим образом:
(i) Прямые характеристики
(ii) Обратные характеристики
Прямые характеристики стабилитрона
Первый квадрант на графике представляет прямую характеристику стабилитрона. Из графика мы понимаем, что он практически идентичен прямой характеристике любого другого диода с P-N переходом.
Обратные характеристики стабилитрона
Когда к стабилитрону прикладывается обратное напряжение, через диод протекает небольшой обратный ток насыщения Io. Этот ток обусловлен термически генерируемыми неосновными носителями. С увеличением обратного напряжения при определенном значении обратного напряжения резко и резко возрастает обратный ток. Это свидетельствует о том, что произошел сбой. Мы называем это напряжение напряжением пробоя или напряжением Зенера, а Vz обозначает его.
Характеристики стабилитрона
Ниже приведены некоторые часто используемые характеристики стабилитронов:
- Напряжение стабилитрона/пробоя – Напряжение стабилитрона или обратного пробоя находится в диапазоне от 2,4 В до 200 В, иногда оно может достигать 1 кВ, а максимальное для накладного устройства 47 В.
- Ток Iz (макс.) – максимальный ток при номинальном напряжении стабилитрона (Vz – от 200 мкА до 200 А)
- Ток Iz (мин) – минимальное значение тока, необходимое для пробоя диода.
- Номинальная мощность — обозначает максимальную мощность, которую может рассеивать стабилитрон. Он определяется произведением напряжения диода на ток, протекающий через него.
- Температурная стабильность – Диоды около 5 В имеют лучшую стабильность
- Допустимое отклонение напряжения – обычно ±5%
- Сопротивление стабилитрона (Rz) – Это сопротивление экспонатов стабилитрона.
Применение стабилитрона
Ниже приведены области применения стабилитрона:
Стабилитрон в качестве регулятора напряжения:
Стабилитрон используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения для регулирования напряжения на малых нагрузках. Зенеровский диод подключен параллельно нагрузке, чтобы сделать его обратным смещением, и как только стабилитрон превысит напряжение колена, напряжение на нагрузке станет постоянным. Напряжение пробоя стабилитронов будет постоянным в широком диапазоне токов.
Подробнее: Стабилитрон в качестве регулятора напряжения
Стабилитрон в защите от перенапряжения:
Когда входное напряжение выше, чем напряжение пробоя стабилитрона, напряжение на резисторе падает, что приводит к короткому замыканию. Этого можно избежать, используя Зенеровский диод.
Стабилитрон в цепях ограничения:
Стабилитрон используется для модификации цепей ограничения формы сигнала переменного тока путем ограничения частей одного или обоих полупериодов сигнала переменного тока.
Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы
Как определить стабилитрон?
Зенеровский диод — это полупроводниковый прибор, позволяющий току течь в прямом или обратном направлении.
Почему стабилитрон используется в качестве стабилизатора?
Стабилитрон используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения. Зенеровский диод подключен параллельно нагрузке, чтобы сделать его обратным смещением, и как только стабилитрон превышает напряжение колена, напряжение на нагрузке становится постоянным.
Происходит ли управляемый пробой стабилитрона?
Да, стабилитрон имеет управляемый пробой.
Стабилитрон работает в режиме прямого смещения?
Да, стабилитрон имеет управляемый пробой.
В чем разница между стабилитроном и обычным диодом?
Основное различие между стабилитроном и обычным диодом заключается в прохождении тока. Обычный диод позволяет току течь только в одном направлении, а стабилитрон позволяет току течь в обоих направлениях.
Как еще называют стабилитрон?
Стабилитрон также называют пробивным диодом.
Кто первым описал электрические свойства стабилитрона?
Кларенс Мелвин Зинер был первым, кто описал электрические свойства диода Зенера.
Какие бывают виды поломок стабилитрона?
Существует два типа пробоя стабилитрона:
- Лавинный обвал
- Пробой Зенера
Каково допустимое напряжение стабилитрона?
Допустимое отклонение напряжения стабилитрона обычно составляет ±5%.
Состояние «истина» или «ложь»: стабилитрон используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения.
Да, для регулирования напряжения на малых нагрузках стабилитрон используется в качестве шунтирующего регулятора напряжения.