Как проверить напряжение стабилитрона?
Проверить исправность стабилитрона совсем несложно, он звонится как обычный диод, но иногда при сборке схем или ремонте аппаратуры возникает необходимость определить напряжение стабилитрона. Также бывают случаи, когда нужно подобрать из своих запасов стабилитрон, с определенным напряжением стабилизации. Для таких целей существуют специальные справочники или сайты, где по маркировке стабилитрона мы можем узнать абсолютно все его параметры. Но, что делать, если нет времени для поиска или частично затерта маркировка элемента, как проверить напряжение стабилитрона? Об этом читаем ниже…
Как проверить напряжение стабилитрона?
Как видим, данная схема проверки стабилитрона совсем нехитрая и ее можно собирать буквально за пару минут навесным монтажом.
Для этого нам понадобится:
- блок питания 16 — 18 В (для большинства стабилитронов такого блока питания будет достаточно);
- резистор на 1,5 – 2 кОм;
- мультиметр (цифровой или стрелочный вольтметр);
- проверяемый стабилитрон.
Для наглядного теста мы выбрали три стабилитрона: Д809; КС156А; КС147А, сейчас измерим их напряжение стабилизации. Собираем схему и подключаем поочередно стабилитроны, смотрим на полученный результат.
Д809 – напряжение стабилизации 9,44 В (по паспортным данным напряжение составляет 8 — 9,5 В)
КС156А – полученное напряжение стабилизации 5,48 В (по паспортным данным 5,04 – 6,16 В)
КС147А – напряжение стабилизации 4,77 В (по паспортным данным 4,23 – 5,17 В)
Как видим, вопрос о том, как проверить напряжение стабилитрона решается всего за пару минут и не требует сложных схем, особых навыков и специального оборудования.
Основные способы проверки исправности стабилитрона
Несколько работающих способов, как проверить стабилитрон на исправность. Технология проверки стабилитрона мультиметром, транзистор-тестером и другими приборами.
Полупроводниковый прибор, называемый стабилитроном, является основным элементом стабилизированного блока питания. Он обеспечивает постоянный уровень напряжения. Однако, во время работы, по тем или иным причинам он может выходить из строя. Специалисту, выполняющему ремонтные работы необходимо знать, как проверить стабилитрон на исправность, или как его еще называют —диод Зенера.
Общие сведения о принципе работы
Если вы не знаете как работает стабилитрон, то прежде чем прочитать текущую статью, прочтите опубликованную ранее — https://samelectrik.ru/kak-rabotaet-stabilitron-i-dlya-chego-on-nuzhen.html.
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.
На рисунке выше представлена вольт-амперная характеристика, обозначение на схеме и его включение.
Проверка мультиметром
Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры. Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность.
Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.
Аналогично выполняется проверка стабилитрона мультиметром в режиме проверки диодов. В этом случае в прямом направлении на экране высветится падение напряжения в районе 400-600 мВ. В обратном либо I, левой части экрана либо .0L, либо какой-то другой знак который говорит о «бесконечности» в измерениях.
На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.
Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.
Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.
Проверка транзистор-тестером
Проверить на работоспособность полупроводниковых элементов можно с помощью универсального тестера радиокомпонентов. Часто его называют транзистор-тестером.
Это универсальный измерительный прибор с цифровым индикатором. С помощью транзистор-тестера можно проверить различные радиодетали. К ним относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. А также и полупроводниковые приборы, транзисторы, тиристоры, диоды, стабилитроны, супрессоры и т.п.
Для проверки работоспособности, зажмите детальку в ZIF-панельке (специальном разъёме с рычагом для зажимания элементов), после чего на дисплее высвечивается схемное обозначение элемента. Однако рассматриваемые в этой статье элементы проверяются как обычные диоды. Поэтому не стоит рассчитывать, что транзистор тестер определит, на какое напряжение стабилитрон. Для этого все равно нужно будет собрать схему типа той, что показана выше или такую как рассмотрим далее.
Рекомендуем посмотреть видео о том, что такое универсальный транзистор-тестер и как им проверять радиоэлектронные компоненты.
Тестер, также как и мультиметр, проверяет целостность р-n перехода и корректно определяет напряжением стабилизации стабилитронов до 4,5 вольт.
При ремонте аппаратуры, рекомендуется элемент стабилизации менять на новый. Не зависимо от наличия исправного p-n перехода. Т.к. высока вероятность, что у диода изменилось напряжение стабилизации или оно может произвольно меняться в процессе работы аппаратуры.
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).
Примеры из практики
Иногда стабилитроны проверяют на осциллографе, но для этого необходимо собрать специальную схему.
На рисунке снизу представлена схема приставки и ее подключение к осциллографу.
Однако проверка осциллографом должна производиться специалистом, который хорошо умеет им пользоваться.
Стабилитроны часто применяются как ограничивающие или предохранительные приборы. Например, в качестве защиты от перенапряжения на жестком диске, а, вернее, на его входе питания стоят стабилитроны или супрессоры на 6 и 14 вольт. Превышение напряжения приводит к их пробою или выгоранию. Для проверки просто выпаивают эти элементы, и проверяют жесткий диск без них. Если все включается, дело в стабилитронах. Их меняют на новые.
Еще один пример из практики ремонта скутеров, а именно после некорректной установки сигнализации (и не только) иногда выходит из строя стабилитрон, смонтированный в замке зажигания на «Хонда дио 34». Он понижает напряжение бортовой сети с 12 В до 10, после чего скутер можно завести. Если элемент вышел из строя — мопед не заведется. Полупроводник можно заменить аналогичным с напряжением на 3,9. Аналогичная ситуация и на других моделях скутеров от «хонды»: AF35, AF51 и т.д.
Вот мы и рассмотрели основные способы проверки стабилитронов, делитесь случаями из своей практики в комментариях и задавайте вопросы!
Как проверить исправность стабилитрона мультиметром?
Любой электроприбор нуждается в стабильном энергоснабжении. Для этого существуют стабилизаторы, ШИМ контроллеры и прочие разновидности блоков питания.
Какой бы простой не была схема стабилизатора, она стоит определенных денег. В некоторых случаях высокое качество питания не требуется. Чаще всего такая ситуация бывает, когда надо обеспечить часть большой электросхемы напряжением, отличным от основного, стабильного.
Самый простой элемент, обеспечивающий относительно стабильное напряжение – это стабилитрон. 
Поскольку это единичная деталь, ремонт блока питания представляется несложным. Как проверить стабилитрон? Как и любую другую деталь, только есть нюансы, связанные с конструкцией.
Как работает этот элемент?
И внешне, и по реализации p-n перехода, этот элемент похож на полупроводниковый диод. Даже схематическое обозначение не сильно отличается. 
Через него также протекает ток в одном направлении, при этом есть одна особенность. Диод организует движение частиц только от анода к катоду, прохождение обратного тока является аварийной ситуацией: то есть пробоем радиоэлемента.
В стабилитроне обратный ток является нормальной ситуацией, именно эта особенность определяет его назначение. При возникновении на его выводах определенного значения вольтажа, открывается движение электронов в направлении от катода к аноду, и элемент становится обратно проводимым.
Причем это напряжение является основной характеристикой: например, стабилитрон на 12 вольт при достижении этого значения начинает пропускать ток в обратном направлении.
Рассмотрим это явление на простом примере
Допустим, у нас есть сосуд для воды со сливным патрубком на определенном уровне. 
Когда жидкость достигает необходимой высоты, происходит перелив из сливного патрубка. То есть, сосуд будет заполняться только до определенного значения, которое будет оставаться стабильным до определенного напора. Если поступление воды превысит возможности сливного патрубка, сосуд переполнится или лопнет.
Переводим ситуацию в электронику.
- напор воды – это максимальная сила тока, на которую рассчитан стабилитрон без электрического (термического) разрушения;
- необходимый уровень – это напряжение срабатывания стабилитрона.
При достижении заданного напряжения, оно фиксируется, и «лишний» ток движется в обратную сторону. Таким образом, элемент стабилизирует напряжение. Если сила тока будет слишком высокой, стабилитрон сгорит.
Основная цель определения работоспособности – проверка стабилитрона на напряжение стабилизации.
Как проверить стабилитрон мультиметром на исправность?
Методика аналогична классическому диоду. Выставляем переключатель в положение проверки диодов (присутствует на любом устройстве) и соединяем щупы с контактами детали. Прямое подключение показывает протекание тока, обратное – запертое состояние p-n перехода.
Этот тест говорит лишь о том, что элемент не «пробит». Замерить параметры таким способом не получится.
А как проверить стабилитрон тестером на соответствие напряжения срабатывания?
Для начала надо узнать, на сколько вольт стабилитрон. Как это сделать? По маркировке. В зависимости от типа корпуса, это может быть символьное или цветовое обозначение. Таблицы маркировок есть в справочниках, подробно останавливаться на этом вопросе не будем. 
Собираем несложную схему с балластным резистором (для ограничения тока, поскольку нагрузка не предусмотрена). 
Сначала выставляем значение, ниже уровня срабатывания: 4 вольта. На выходе получаем тоже самое. Это означает, что p-n переход не пробит. 
Постепенно повышаем входное значение. Если деталь исправна, после значения 5,1 вольта напряжение на выходе будет стабильным, и не должно превышать напряжения срабатывания.
Что мы и видим на иллюстрации: 
То есть наш стабилитрон исправен.
Важно помнить (как при тестировании, так и при проверках), что сила тока не может быть бесконечно большой. Любой стабилитрон рассчитан на определенные режимы работы: как правило, на небольшие токи.
Можно ли проверить стабилитрон не выпаивая?
Да, это возможно, но тестируются не все режимы радиоэлемента. Стабилитрон всегда имеет электрические связи с остальными элементами схемы, поэтому проверить его на пробой в составе изделия невозможно.
Вы сможете проверить стабилитрон мультиметром на плате только на стабильность напряжения питания. Для этого необходимо включить электроприбор, и соединить щупы тестера с ножками детали.
Естественно, вы должны знать исходное значение по маркировке. При этом надо замерить напряжение на входе и после стабилизатора. Если значение на входе выше или равно напряжению после стабилитрона, значит он исправен.
Как проверить двусторонний стабилитрон?
Эта деталь представляет собой два стабилитрона в одном корпусе, соединенная навстречу друг другу. 
Такой элемент может работать с импульсным напряжением, и с переменной полярностью. Проверка на пробой бессмысленна, поэтому можно лишь тестировать соответствие напряжения стабилизации.
Для этого собирается схема, аналогичная описаниям выше. Для проверки необходимо также подавать на вход завышенное напряжение, только различной полярности.
В обоих случаях на выходе должно быть стабилизированное значение напряжения, в соответствии с маркировкой. Разумеется, проверка возможна и на монтажной плате, если обеспечить входное напряжение разной полярности.
Как работает стабилитрон
Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно :-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое «стабильность». На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный — это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.
Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока, напряжение, частота сигнала и другие его характеристики. Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.
В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение. От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.
Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать «играющее» напряжение.
Стабилитрон или диод Зенера
Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон. Иногда его еще называют диодом Зенера. На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:
Вывод с «кепочкой» называется также как и у диода — катод, а другой вывод — анод.
Стабилитроны выглядят также, как и диоды. На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза
Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.
Напряжение стабилизации
Самый главный параметр стабилитрона — это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?
Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…
Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.
Теперь по аналогии с электроникой. Стакан — это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане — это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один — лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники — кувшин обладает «напряжением» больше, чем «напряжение» стакана.
Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.
Маркировка стабилитронов
Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:
Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.
Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:
5V1 — это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?
Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой
Как проверить стабилитрон
Как же проверить стабилитрон? Да также как и диод! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим мультиметр на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого PN-перехода.
Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности.
Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:
где Uвх — входное напряжение, Uвых.ст. — выходное стабилизированное напряжение
Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения. Здесь все элементарно и просто:
Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.
Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл 😉
Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем блок питания, а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:
Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:
Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.
Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!
Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт — это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.
Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:
Iпр — прямой ток, А
Uпр — прямое напряжение, В
Эти два параметра в стабилитроне не используются
Uобр — обратное напряжение, В
Uст — номинальное напряжение стабилизации, В
Iст — номинальный ток стабилизации, А
Номинальный — это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.
Imax — максимальный ток стабилитрона, А
Imin — минимальный ток стабилитрона, А
Iст, Imax, Imin — это сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.
Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.
Как мы видим, при каком-то напряжении Uобр у нас график начинает падать вниз. В это время в стабилитроне происходит такая интересная штука, как пробой. Короче говоря, он не может больше наращивать на себе напряжение, и в это время начинается возрастать сила тока в стабилитроне. Самое главное — не переборщить силу тока, больше чем Imax , иначе стабилитрону придет кердык. Самым лучшим рабочим режимом стабилитрона считается режим, при котором сила тока через стабилитрон находится где-то в середине между максимальным и минимальным его значением. На графике это и будет рабочей точкой рабочего режима стабилитрона (пометил красным кружком).
Заключение
Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения блока питания. В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:
Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного. Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации ;-).
В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания.
На Али можно взять сразу целый набор стабилитронов, начиная от 3,3 Вольт и до 30 Вольт. Выбирайте на ваш вкус и цвет.
Можете посмотреть видео на тему «КАК РАБОТАЕТ СТАБИЛИТРОН (ДИОД ЗЕНЕРА)», рекомендую.