Jarzeniówka stabilizacyjna

Stabilitrony SG2S, SG3S i SG4S polskiej produkcji (Lamina)

Jarzeniówka stabilizacyjna (także: jarzeniowy stabilizator napięcia, stabiliwolt, stabilitron) to lampa gazowana z zimną katodą służąca do stabilizacji napięcia. Spełniała podobną rolę w układach lampowych jak dioda Zenera w półprzewodnikowych.

W sprzęcie powszechnego użytku stosowane były rzadko, tylko w najbardziej wyrafinowanych konstrukcjach. Często natomiast spotyka się je w urządzeniach profesjonalnych i pomiarowych. Były wytwarzne na napięcia pracy od około 70V do kilkudziesięciu kV.

Budowa i zasada działania

Przykład charakterystyki napięciowo-prądowej jarzeniowego stabilizatora napięcia

Jarzeniówka stabilizacyjna wykorzystuje fakt małej zależności napięcia wyładowania jarzeniowego od płynącego prądu (na rysunku odcinek BC na charakterystyce). Zbudowana jest z pręta anody otoczonego możliwie dużym cylindrem katody. Katoda wykonana jest z molibdenu, niklu albo glinu i pokryta warstewką metali silnie alkalicznych jak sód, potas czy cez. Całość otoczona jest bańką szklaną wypełnioną mieszanką gazów szlachetnych pod odpowiednim ciśnieniem. Od jej składu i ciśnienia zależy robocze napięcie pracy. Zwykle stabilitrony zaopatrzone są w typowe cokoły, rzadziej zdarzają się niestandardowe wyprowadzenia elektrod.

Podstawowe parametry

• Znamionowe napięcie pracy. Stabilitrony były budowane na zakres napięć od 70 V do paru kV.
• Napięcie zapłonu. Zawsze jest większe od napięcia stabilizacji, zwykle o kilkadziesiąt V.
• Minimalny prąd roboczy. Przy zbyt małym prądzie wyładowanie jarzeniowe staje się niestabilne i napięcie stabilitronu wzrasta. Dla typowych lamp wynosił on od kilkudziesięciu μA do kilku mA.
• Maksymalny prąd roboczy - typowo 0,1 - 80 mA, wyjątkowo większy. Przy zbyt dużym prądzie dochodzi do przekroczenia dopuszczalnej mocy strat i wydajności katody.

Zastosowanie

Parametryczny stabilizator napięcia na stabilitronie

• Równoległe parametryczne stabilizatory napięcia w układach niewielkiej mocy. Zasilanie stabilitronu odbywało się przez szeregowy rezystor, a obciążenie było do niego przyłączone równolegle. Trzeba pamiętać, że:

• Napięcie zapłonu stabilitronów jest większe od napięcia stabilizowanego. Napięcie wejściowe stabilizatora U musi mieć odpowiedni zapas.
• Należy bardzo uważać przy łączeniu kondensatorów równolegle ze stabilitronem. Może to spowodować powstanie oscylacji, a duży kondesator może łatwo zniszczyć lampę.
• Stabilizator jest "z definicji" zabezpieczony przed zwarciem, o ile rezystor R ma odpowiednią moc.
• Stabilistronów nie należy łączyć równolegle (ale można je łączyć szeregowo dla otrzymania wyższego napięcia).
• W ciemności stabilitrony "zapalają" sie dosyć długo - nawet kilkanaście sekund.

• Źródła napięcia odniesienia w układach pomiarowych i stabilizatorach zasilaczy.
• Przesuwniki poziomu we wzmacniaczach prądu stałego.
• Generatory relaksacyjne w elektronicznych instrumentach muzycznych i urządzeniach pomiarowych (na przykład jako generator piłokształtnej podstawy czasu w oscyloskopach).

Cechy charakterystyczne

• Niektóre stabilitrony posiadają nieużywane styki na cokole połączone zworą. Można je wykorzystać do zabezpieczenia układu przed awarią w razie wyciągnięcia lampy z podstawki.
• Produkowane były także stabilizatory wieloelektrodowe dostarczające kilku napięć. Posiadały one kilka cylindrycznych katod umieszczonych jedna w drugiej.
• Stabilitrony charakteryzują się stosunkowo dużymi szumami własnymi.
• Przy konstrukcji zasilaczy ze stabilitronami włączenie równolegle do lampy kondensatora o zbyt dużej pojemności może spowodować oscylacje relaksacyjne, a nawet jej zniszczenie.

Oznaczenia typów

Oznaczenia stabilitronów nie były jednorodne, wiele firm produkowało je pod unikalnymi nazwami.

• W USA symbole typów często rozpoczynały się od cyfry "0", na przykład "0B3", "0A2".
• W ZSRR symbole typów rozpoczynały się od liter SG (СГ) i kończyły literą oznaczającą rodzaj cokołu.
• W Europie często stosowano oznaczenie rozpoczynające się od liter StR lub STV, po których następowały dwie liczby: napięcie(V)/prąd(mA), na przykład STV108/30.
• W Polsce stabilitrony typów SG2S (75V, 5-40mA), SG3S (105V, 5-40mA) i SG4S (150V, 5-30mA) produkowały zakłady Lamina w Piasecznie. Ich parametry odpowiadały lampom produkcji ZSRR o tych samych oznaczeniach, były one również identyczne konstrukcyjnie. Stosowano je jedynie w sprzęcie profesjonalnym.

Bibliografia

1. L. Niemcewicz, Lampy elektronowe i półprzewodniki, Wyd. III, WKŁ, 1968.