To zadanie dotyczy stabilizatora parametrycznego z diodą Zenera. W takim układzie rezystor szeregowy ogranicza prąd, a dioda Zenera pracująca w obszarze przebicia utrzymuje na wyjściu w przybliżeniu stałe napięcie UZ.
Krok 1: oblicz prąd płynący przez rezystor szeregowy. Z ilustracji układu wynika, że napięcie wejściowe wynosi 18 V, a napięcie stabilizowane (na diodzie i obciążeniu) 9 V, więc na rezystorze szeregowym odkłada się różnica napięć 9 V. Dla R=330 Ω prąd w gałęzi szeregowej wynosi I = 9 V / 330 Ω ≈ 27,27 mA.
Krok 2: zastosuj I prawo Kirchhoffa w węźle wyjściowym. Prąd I dzieli się na prąd diody Zenera IZ i prąd obciążenia IRo, czyli: I = IZ + IRo.
Krok 3: wyznacz maksymalny prąd obciążenia. Warunek stabilizacji mówi, że dioda musi przewodzić co najmniej prąd podtrzymania. W treści podano IZ=8 mA (minimalny). Maksymalny prąd obciążenia wystąpi wtedy, gdy dioda przewodzi właśnie minimalnie, bo wtedy "oddaje" obciążeniu najwięcej prądu: IRo,max = 27,27 mA − 8 mA ≈ 19,27 mA, co po zaokrągleniu daje 19 mA.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "27 mA" odpowiada w przybliżeniu prądowi całkowitemu przez rezystor szeregowy, ale pomija fakt, że część prądu musi płynąć przez diodę Zenera, aby utrzymać stabilizację.
- "25 mA" to typowy wynik błędnego odjęcia zbyt małego prądu diody albo nieuwzględnienia, że podane IZ jest warunkiem minimalnym, a nie "zerowym".
- "54 mA" jest sprzeczne z ograniczeniem prądowym wynikającym z rezystora 330 Ω i spadku 9 V – taki prąd nie może popłynąć w tym układzie przy tych danych.
Wskazówka egzaminacyjna: w zadaniach z diodą Zenera zawsze sprawdzaj, czy pytanie dotyczy prądu całkowitego, czy prądu obciążenia, i pamiętaj o warunku minimalnego prądu diody dla stabilizacji.
