Zener dióda - mi ez és mire való?

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

A zener-dióda egy félvezető dióda egyedi tulajdonságokkal. Ha egy közönséges félvezető visszakapcsoláskor szigetelő, akkor ezt a funkciót a rákapcsolt feszültség bizonyos növekedéséig látja el, ami után lavinaszerű visszafordítható leállás következik be. A Zener-diódán átfolyó fordított áram további növekedésével a feszültség továbbra is állandó marad az ellenállás arányos csökkenése miatt. Ily módon elérhető a stabilizációs mód.

Zárt állapotban egy kis szivárgási áram először áthalad a zener-diódán. Az elem ellenállásként viselkedik, melynek ellenállásértéke nagy. A meghibásodás során a zener dióda ellenállása elhanyagolhatóvá válik. Ha tovább növeljük a feszültséget a bemeneten, az elem elkezd felmelegedni, és amikor az áram meghaladja a megengedett értéket, visszafordíthatatlan.hőbontás. Ha nem térünk rá, amikor a feszültség nulláról a munkaterület felső határára változik, a zener dióda tulajdonságai megmaradnak.

Ha egy zener-dióda közvetlenül be van kapcsolva, a jellemzők megegyeznek a diódáéval. Ha a plusz a p-régióra van kötve, a mínusz pedig az n-régióra, akkor az átmeneti ellenállás kicsi, és az áram szabadon folyik rajta. A bemeneti feszültség növekedésével nő.

A zener-dióda egy speciális dióda, amely többnyire ellenkező irányban van csatlakoztatva. Az elem először zárt állapotban van. Elektromos meghibásodás esetén a Zener-dióda feszültségét széles áramtartományban állandóan tartja.

A mínusz az anódra, a plusz a katódra kerül. A stabilizáláson túl (a 2. pont alatt) túlmelegedés lép fel, és megnő az elem meghibásodásának valószínűsége.

Jellemzők

A Zener paraméterei a következők:

• U_st - stabilizáló feszültség I_st;
• I_{st perc - minimális elektromos megszakítási indítóáram;}
• I_{st max - maximálisan megengedhető áramerősség;}
• TKN - hőmérsékleti együttható.

A hagyományos diódákkal ellentétben a Zener-dióda olyan félvezető eszköz, amelyben az elektromos és a hőletörési tartományok meglehetősen távol vannak egymástól az áram-feszültség karakterisztikán.

A maximálisan megengedhető áramerősséghez kapcsolódó paraméter egy gyakran megadott paramétertáblázatok - teljesítmény disszipáció:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

A Zener dióda hőmérsékletfüggése lehet pozitív vagy negatív. Az elemek sorba kapcsolásával különböző előjelű együtthatókkal precíziós zener-diódák jönnek létre, amelyek nem függenek a fűtéstől vagy hűtéstől.

Befogadási sémák

Az egyszerű stabilizátor tipikus áramköre egy R_{b előtétellenállásból és egy zener-diódából áll, amely a terhelést söntöli.}

Egyes esetekben a stabilizálás megsértése történik.

1. Az áramforrásból származó nagy feszültség stabilizátorának engedése a kimeneten lévő szűrőkondenzátor jelenlétében. Töltés közbeni áramlökések a zener dióda meghibásodását vagy az ellenállás tönkremenetelét okozhatják R_b.
2. Betöltés leállítása. Ha a bemenetre a maximális feszültséget kapcsolják, a zener-dióda árama meghaladhatja a megengedett értéket, ami felmelegedéséhez és megsemmisüléséhez vezet. Itt fontos betartani a biztonságos munkavégzési útlevél területét.
3. Az R_{b ellenállás kicsire van kiválasztva, hogy a lehető legkisebb tápfeszültségen és a terhelésnél megengedett legnagyobb áramerősség mellett a zener-dióda a működési szabályozási zónában legyen.}

Tirisztorvédő áramköröket vagy biztosítékokat használnak a stabilizátor védelmére.

Az R_{b ellenállást a következő képlettel számítjuk ki:}

R_b=(U_pit - U_nom)(Ist _{+ I}n_).

AktuálisAz I_st zener dióda a megengedett maximális és minimális értékek között van kiválasztva, az U_pit bemeneti feszültségtől és az I _{terhelési áramtól függően. n.}

Zener Selection

Az elemek stabilizációs feszültsége nagy eltérést mutat. Az U_{n pontos értékének meghatározásához a zener-diódákat ugyanabból a kötegből kell kiválasztani. Vannak szűkebb paramétertartományú típusok. A nagy teljesítmény disszipáció mellett az elemeket radiátorokra kell felszerelni.}

A Zener dióda paramétereinek kiszámításához kezdő adatokra van szükség, például a következőkre:

• U_{pit=12-15 V - bemeneti feszültség;}
• U_{st=9 V - stabilizált feszültség;}
• R_{n=50-100 mA - terhelés.}

A paraméterek az alacsony fogyasztású eszközökre jellemzőek.

12 V-os minimális bemeneti feszültség esetén a terhelésen lévő áramerősség legfeljebb 100 mA-re van kiválasztva. Ohm törvénye szerint az áramkör teljes terhelése:

R_{∑=12 V / 0,1 A=120 Ohm.}

A Zener-diódánál a feszültségesés 9 V. 0,1 A áramerősség esetén az egyenértékű terhelés:

R_{eq=9 V / 0,1 A=90 Ohm.}

Most meghatározhatja az előtét ellenállását:

R_{b=120 Ohm - 90 Ohm=30 Ohm.}

A standard sorból van kiválasztva, ahol az érték megegyezik a számított értékkel.

A Zener-diódán átmenő maximális áramerősség meghatározása a terhelés leválasztásának figyelembevételével történik, hogy ne hibásodjon meg, ha bármelyik vezetéket kiforrasztják. A feszültségesés az ellenálláson:

U_{R=15–9=6 B.}

Ezután meghatározzuk az ellenálláson átmenő áramot:

I_{R=6/30=0, 2 A.}

Mivel a Zener-dióda sorba van kötve vele, I_c=I_{R=0,2 A.}

A teljesítménydisszipáció P=0,2∙9=1,8 W.

A kapott paramétereknek megfelelően egy megfelelő D815V Zener-diódát kell kiválasztani.

Szimmetrikus Zener-dióda

A szimmetrikus dióda tirisztor olyan kapcsolóeszköz, amely váltakozó áramot vezet. Működésének jellemzője, hogy bekapcsoláskor akár több voltos feszültségesés 30-50 V tartományban. Helyettesíthető két, egymással ellentétes irányú hagyományos zener-diódával. Az eszközöket kapcsolóelemként használják.

Zener dióda analógja

Ha nem lehet megfelelő elemet találni, akkor a tranzisztorokon Zener dióda analógját használják. Előnyük a feszültségszabályozás lehetősége. Ehhez többfokozatú DC erősítők használhatók.

A bemenetre egy feszültségosztó van beépítve egy R1 vágóellenállással. Ha a bemeneti feszültség nő, akkor a VT1 tranzisztor alapján az is nő. Ugyanakkor a VT2 tranzisztoron áthaladó áram növekszik, ami kompenzálja a feszültségnövekedést, ezáltal stabilan tartja azt a kimeneten.

Zener-diódák jelölése

Üveg Zener-diódák és Zener-diódák műanyag tokban készülnek. Az első esetben 2 számot alkalmaznak rájuk, amelyek között a V betű található. A 9V1 felirat azt jelenti, hogyU_{st=9, 1 V.}

A műanyag tokon a feliratok megfejtése adatlap segítségével történik, ahol további paramétereket is megtudhat.

A tokon lévő sötét gyűrű azt a katódot jelzi, amelyhez a plusz csatlakozik.

Következtetés

A zener-dióda különleges tulajdonságokkal rendelkező dióda. A zener-diódák előnye a magas szintű feszültségstabilizálás, az üzemi áramváltozások széles skálájával, valamint az egyszerű csatlakozási sémák. A kis feszültség stabilizálása érdekében az eszközöket előrefelé kapcsolják be, és úgy kezdenek működni, mint a hagyományos diódák.