Стабилитрон тлеющего разряда

Стабилитрон СГ3С

Стабилитро́н тле́ющего разря́да — ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Стабилитроны тлеющего разряда заполнены смесью инертных газов и предназначены для стабилизации напряжений от 80 В (аргоново-гелиевая и неон-криптоновая смеси) до 1,2 кВ (гелиево-неоновая смесь). Конструктивно близкие стабилитроны коронного разряда заполнены водородом и предназначены для стабилизации напряжений от 0,4 до десятков кВ.

Принцип действия

Работа стабилитрона основана на свойстве тлеющего разряда при изменении тока через прибор не изменять падение напряжения между электродами. Конструктивно стабилитрон состоит из 2 коаксиальных электродов (катод обычно снаружи), помещённых в стеклянный или металлический баллон, содержащий смесь газов (как правило, инертных) при давлении в десятки мм рт. ст. Рост тока при тлеющем разряде при таком расположении электродов происходит за счёт увеличения площади катода, охваченной разрядом, при этом плотность тока в ионизированной части газа остаётся неизменной, следовательно, остаётся неизменным и падение напряжения на разрядном промежутке. В некоторых случаях для снижения напряжения зажигания внутрь прибора вводится небольшое количество радиоактивного вещества.

Основные параметры и их типичные значения

• U_{стабилизации} (70…1400 Вольт)
• U_{зажигания} (больше, чем U_{стабилизации} примерно на 20—40 %)
• I_{стабилизации} (от микроампер до десятков миллиампер; отношение минимального рабочего тока к максимальному от 1:4 до 1:10)
• R_{внутреннее} (сотни Ом)
• Изменение напряжения стабилизации при изменении тока в рабочем диапазоне (единицы Вольт для низковольтных стабилитронов)
• Изменение напряжения стабилизации во времени (десятые доли Вольта для низковольтных стабилитронов)
• Температурный коэффициент напряжения (единицы мВ/°C, как для низковольтных, так и для высоковольтных приборов)

Маркировка стабилитронов в СССР

• СГ — стабилитрон газовый
• число — порядковый номер прибора
• буква — конструктивное оформление
• буква «В» — если есть, то обозначает вибростойкость

Пример: СГ204К.

Применение

До появления полупроводниковых стабилитронов применялись в качестве:

• параметрических стабилизаторов напряжения (при относительно маломощной нагрузке).
• источников опорного напряжения в стабилизаторах напряжения, измерительной аппаратуре
• устройств сдвига уровней в ламповых усилителях постоянного тока

В настоящее время применяются в промышленной аппаратуре там, где надо получить высокое стабильное напряжение (например, в дозиметрах (радиометрах); некоторые стабилитроны, например СГ301С специально разрабатывались для работы с 400-вольтовыми счётчиками Гейгера, такими как СБМ-20).

Особенности использования

• Стабилитроны предназначены для работы в цепях постоянного тока. Недопустимо подавать на стабилитрон переменное или обратное постоянное напряжение
• Желательно, чтобы напряжение источника питания было на 10—20 % выше напряжения возникновения разряда. Иначе, возможны задержки с включением стабилитрона
• Блок питания, нагрузка и собственно стабилитрон должны быть согласованы по току и напряжению так, чтобы ток стабилитрона в любых условиях (в том числе при отключении нагрузки) был в пределах штатного диапазона.
• При обрыве тока через стабилитрон напряжение на нагрузке может превысить допустимый порог. В некоторых стабилитронах предусмотрена дополнительная защитная перемычка: если вынуть лампу из разъёма, нагрузка отсоединяется от источника питания.
• Недопустимо подключать фильтрующие ёмкости в параллель со стабилитроном. Как все устройства с гистерезисом, газоразрядный стабилитрон в связке с высокоомным источником питания и ёмкостью может порождать паразитные автоколебания.

Литература

• Б. В. Кацнельсон, А. М. Калугин, А. С. Ларионов. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. — М.: «Радио и связь», 1985. — с. 474—485.
• Генис А. А., Горнштейн И. Л., Пугач А. Б. Приборы тлеющего разряда. — Киев: «Технiка», 1970. — с. 92—93, 150—151.
• Ремонт войсковых дозиметрических приборов. — М., Военное изд-во Министерства обороны, 1963. — с. 25.

Ссылки

• Некоторые стабилитроны General Electric  (англ.) (1 МБайт)
• Фото — использование стабилитрона в древнем радиометре (небольшая стеклянная лампа с зелёной надписью рядом с трубкой Гейгера).