Диод в роли резистора RC-таймера

Диод в роли резистора. Фото проекта экспериментального таймера
Фото проект экспериментального таймера с диодами в роли резистора

Читая радиолюбительскую литературу, иногда натыкался на схемы (к примеру в [1]) в которых использовались в роли высокоомных резисторов, диоды, включенные в обратном направлении, то есть использовались rобр.д — обратное сопротивления диода по постоянному току.

Предлагаю вашему вниманию мои исследования rобр.д — обратного сопротивления диода по постоянному току. Суть в том, что если делать RC-таймер, то максимальную выдержку можно получить, используя резисторы с очень большим сопротивлением и конденсаторы с очень большой ёмкостью… Я не знаю, какую можно получить выдержку при резисторе, к примеру, в 100 мегоом, и ёмкостью, к примеру, 100000 микрофарад, вообще-то можно прикинуть, но зачем? Дело в том, что в наш век миниатюризации эти две детали имеют довольно таки внушительные размеры. Да и конденсатор я представлял на напряжение в 6,3 вольта (есть у меня такой), да и резистор, ведь, как пол карандаша. Но, ещё не известно, «продавит» ли ток резистора такого номинала, ток утечки изоляции диэлектрика обкладок конденсатора? А если не «продавит», то и наш таймер, никогда не сработает (о сопротивлении входных цепей я не упоминаю, так как применяю КМОП-микросхемы, а его транзисторы ведь полевые с изолированными затворами, и, хотя в этих микросхемах и стоят защитные диоды, но их влияния я не замечал). А что бы, такой резистор смог «продавить», у конденсатора сопротивление утечек диэлектрика, нужно брать последний с большим номинальным напряжением. Но если, это напряжение будет исчисляться в сотнях вольт, то габариты будут расти пропорционально. И если вам понадобиться подобный таймер, то лучше его собрать, к примеру, на таймере C005. Но в некоторых случаях, может из-за отсутствия, или не желания устанавливать подобный таймер, в связи с техническими условиями, проще поставить (нестабильный по температурным и прочим показателям) RdC-таймер. Ведь полупроводниковый диод, если использовать его обратную ветвь вольтамперной характеристики, на напряжениях ниже пробойного, имеет очень высокое сопротивление. Да и знание, подобной схемотехники, может помочь радиолюбителю в его поисках новых схемных решений.

Диод в роли резистора. Схема экспериментального таймера
Схема экспериментального таймера с диодом в роли резистора

Для реализации исследования rобр.д — обратного сопротивления диодов по постоянному току, собрал проверочную схему (смотрите на схему, так же фотографию собранного устройства на макетке). Питал схему всегда от стабилизированного блока питания +5 вольт. Всё, на мой взгляд, и так предельно ясно, посмотрев на схему. И объяснять не чего. Но расскажу об основных узлах. На логических элементах DD1.1 и DD1.2 собран псевдосенсорный переключатель режимов. C1 и R2 – установка переключателя в «Стоп» при включении питания. R2 – уменьшает подгорание контактов кнопки SB2 при разряде C1. Элемент DD1.3 (И-НЕ) – реализована схема таймера с устанавливаемыми на входе проверяемых диодов и эталонных конденсаторов. DD1.4 (НЕ) и другие детали – элементы индикации работы.

Какие выводы я сделал из этих измерений?

Выяснилось, что практически любые диоды можно использовать в этой роли. Единственное, что нужно соблюсти, так это то, что требуется подобрать нужный. Вначале я считал, что диоды одного номинала все как братья близнецы, но это оказалось не так. Все диоды, даже одного номинала, по rобр.д  разные. Я взял, примерно, по десятку диодов одного номинала и один из эталонных конденсаторов, и с помощью схемы и секундомера стал мерять время срабатывания таймера. Результаты свёл в небольшую таблицу, смотрите ниже:

VDx\Cx   0,01 мк (разброс)             0,1 мк             1 мк     

КД513А       2,5* (0,5…5) сек.          38 сек.         440 сек.                                        

КД510А       2,5* (1…3) сек.              33 сек.        305 сек.                                          

КД509А          3* (0,5…6)  сек.          36 сек.        383 сек.                                       

КД521В          3* (1…6) сек.               35 сек.       375 сек.                                          

КД522Б          3* (2…6) сек.               39 сек.          40 сек.          

1N4148           3* (2…6) сек.               39 сек.       405 сек.                                          

1N4004           7* (1…33) сек.             75 сек.      810 сек.                                          

1N4007         25* (5…40) сек.           268 сек.      2848 сек.                                          

2Д503А         33* (20…35) сек.         335 сек.      3595 сек.                                       

КД103Б         40* (25…45) сек.         405 сек.      4098 сек.                                       

M7 (SMD)     40* (2…104**) сек.      405 сек.      4098 сек.                                        

VDx\Cx      10 мк (разброс)            100 мк        1000 мк     

1N5817           6* (1…18) сек.           77 сек.        842 сек.                                          

Д9К               13* (6…260 **) сек.    163 сек.      1956 сек.                                        

*- говорит о том, что для проверки, был выбран первый попавшийся диод, и что трудно по секундомеру определять точные значения малых величин времени;

**- показаны аномальные отличия в номинале.

Так же, была проверена возможность групповых включений диодов, смотрите в таблице ниже:

VDx\Cx                                      0,01 мк       0,1 мк     1 мк           10 мк

Параллельно 3 шт.                0,9* сек.    12 сек.    133 сек.     1530 сек.          

Параллельно 2 шт.                1,6* сек.    19 сек.    207 сек.     2605 сек.          

Один первый диод               3,0* сек.    35 сек.    364 сек.     5150 сек.          

Один второй диод                3,8* сек.    49 сек.     520 сек.       **

Один третий диод                3,1* сек.     37 сек.    397 сек.       **

Последовательно 2 шт.       4,8* сек.     51 сек.    509 сек.     7760 сек.          

Последовательно 3 шт.       5,1* сек.     57 сек.    654 сек.     7740 сек.          

*- показывает, что трудно по секундомеру определять точные значения малых величин времени;

**- не проверял.

Выводы можете сделать сами. При последовательном включении трёх диодов, значения времени таймера оказались даже ниже, чем у двух диодов. С чем это связано, не знаю, но перемерять не стал. Может, кто-то продолжит исследования и объяснит получившиеся данные.

Каков вывод моих исследований? А такой: rобр.д — обратное сопротивление диодов по постоянному току, можно использовать для построения RC-таймера в роли резистора, но только при индивидуальном подборе, не только самого диода, но и конденсатора.

P.S.: Для своих конструкций использую всегда только диоды КД522Б и конденсаторы ёмкостью 0,01 мк на 3 секунды задержки.

Литература:

Автовыключатель телевизора. В. Суров. Радио №4, 1994 г. стр.10

Цифровой тестер транзисторов Mega328, измеритель емкости диода, триода, ЭПС MOS/PNP/NPN LCR 128*64, ЖК-экран V2.68

Оставьте комментарий