Zener diode - para saan ito at para saan ito?

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 14:03

Ang zener diode ay isang semiconductor diode na may mga natatanging katangian. Kung ang isang ordinaryong semiconductor ay isang insulator kapag nakabukas muli, ito ay gumaganap ng pagpapaandar na ito hanggang sa isang tiyak na pagtaas sa inilapat na boltahe, pagkatapos kung saan ang isang avalanche-like reversible breakdown ay nangyayari. Sa karagdagang pagtaas sa reverse current na dumadaloy sa zener diode, ang boltahe ay patuloy na nananatiling pare-pareho dahil sa isang proporsyonal na pagbaba ng paglaban. Sa ganitong paraan, posibleng makamit ang stabilization mode.

Sa closed state, isang maliit na leakage current ang unang dumaan sa zener diode. Ang elemento ay kumikilos tulad ng isang risistor, ang halaga ng paglaban na kung saan ay malaki. Sa panahon ng pagkasira, ang paglaban ng zener diode ay nagiging bale-wala. Kung patuloy nating tataas ang boltahe sa input, magsisimulang uminit ang elemento at kapag lumampas ang kasalukuyang sa pinahihintulutang halaga, isang hindi maibabalikpagkasira ng thermal. Kung ang bagay ay hindi dinala dito, kapag ang boltahe ay nagbabago mula sa zero hanggang sa itaas na limitasyon ng lugar ng pagtatrabaho, ang mga katangian ng zener diode ay napanatili.

Kapag ang isang zener diode ay direktang nakabukas, ang mga katangian ay kapareho ng isang diode. Kapag ang plus ay konektado sa p-rehiyon, at ang minus ay konektado sa n-rehiyon, ang paglaban sa paglipat ay maliit at ang kasalukuyang daloy ay malayang dumadaloy dito. Tumataas ito habang tumataas ang input voltage.

Ang zener diode ay isang espesyal na diode na kadalasang konektado sa tapat na direksyon. Ang elemento ay una sa saradong estado. Kung sakaling magkaroon ng pagkasira ng kuryente, pinapanatili ito ng boltahe ng zener diode na pare-pareho sa malawak na saklaw ng kasalukuyang.

May inilapat na minus sa anode, at isang plus sa cathode. Higit pa sa stabilization (sa ibaba ng punto 2), nangyayari ang sobrang pag-init at tumataas ang posibilidad na masira ang elemento.

Mga Tampok

Ang mga parameter ng Zener ay ang mga sumusunod:

• U_st - boltahe ng stabilization sa rate na kasalukuyang I_st;
• I_{st min - minimum na electrical breakdown start current;}
• I_{st max - maximum na pinapayagang kasalukuyang;}
• TKN - koepisyent ng temperatura.

Hindi tulad ng conventional diode, ang zener diode ay isang semiconductor device kung saan ang mga electrical at thermal breakdown region ay medyo malayo sa kasalukuyang boltahe na katangian.

Nakaugnay sa maximum na pinapahintulutang kasalukuyang ay isang parameter na kadalasang tinutukoymga talahanayan - pagkawala ng kuryente:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

Ang pagdepende sa temperatura ng zener diode ay maaaring maging positibo o negatibo. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga elemento sa serye na may mga coefficient ng iba't ibang mga palatandaan, ang mga precision na zener diode ay nilikha na hindi nakadepende sa pag-init o paglamig.

Mga scheme ng pagsasama

Karaniwang circuit ng isang simpleng stabilizer, ay binubuo ng ballast resistance R_{b at isang zener diode na nagpapaliit sa load.}

Sa ilang sitwasyon, may paglabag sa stabilization.

1. Pagsusumite sa stabilizer ng malaking boltahe mula sa pinagmumulan ng kuryente sa pagkakaroon ng filtering capacitor sa output. Ang mga kasalukuyang surge kapag nagcha-charge ito ay maaaring magdulot ng pagkabigo ng zener diode o pagkasira ng resistor R_b..
2. Load shutdown. Kapag ang maximum na boltahe ay inilapat sa input, ang kasalukuyang ng zener diode ay maaaring lumampas sa pinapayagan, na hahantong sa pag-init at pagkasira nito. Dito mahalagang obserbahan ang lugar ng ligtas na pasaporte sa trabaho.
3. Resistance R_{b ay pinili nang maliit upang sa pinakamababang posibleng supply boltahe at ang maximum na pinapayagang kasalukuyang sa load, ang zener diode ay nasa working regulation zone.}

Thyristor protection circuit o fuse ay ginagamit upang protektahan ang stabilizer.

Resistor R_{b ay kinakalkula ng formula:}

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

KasalukuyanAng zener diode I_st ay pinili sa pagitan ng pinapayagang maximum at minimum na halaga, depende sa input voltage U_pit at load current I _n.

Zener Selection

Ang mga elemento ay may malaking spread sa stabilization voltage. Upang makuha ang eksaktong halaga ng U_{n, pinipili ang mga zener diode mula sa parehong batch. May mga uri na may mas makitid na hanay ng mga parameter. Sa mataas na power dissipation, ang mga elemento ay naka-install sa mga radiator.}

Upang kalkulahin ang mga parameter ng zener diode, kinakailangan ang paunang data, halimbawa, ang mga ito:

• U_{pit=12-15 V - input voltage;}
• U_{st=9 V - na-stabilize na boltahe;}
• R_{n=50-100 mA - load.}

Ang mga parameter ay tipikal para sa mga device na may mababang paggamit ng kuryente.

Para sa pinakamababang boltahe ng input na 12 V, ang kasalukuyang nasa load ay pinili hanggang sa maximum - 100 mA. Ayon sa batas ng Ohm, mahahanap mo ang kabuuang pagkarga ng circuit:

R_{∑=12 V / 0.1 A=120 Ohm.}

Sa zener diode, ang pagbaba ng boltahe ay 9 V. Para sa kasalukuyang 0.1 A, ang katumbas na pagkarga ay magiging:

R_{eq=9 V / 0.1 A=90 Ohm.}

Ngayon matutukoy mo na ang paglaban ng ballast:

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

Pinili ito mula sa karaniwang row, kung saan ang halaga ay kapareho ng kinakalkula.

Ang maximum na kasalukuyang sa pamamagitan ng zener diode ay tinutukoy na isinasaalang-alang ang pagkakadiskonekta ng load upang hindi ito mabigo kung ang anumang wire ay hindi na-solder. Ang pagbaba ng boltahe sa risistor ay magiging:

U_{R=15 - 9=6 B.}

Pagkatapos ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor ay tinutukoy:

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

Dahil ang zener diode ay konektado sa serye kasama nito, I_c=I_{R=0.2 A.}

Ang pagkawala ng kuryente ay magiging P=0.2∙9=1.8 W.

Ayon sa mga parameter na nakuha, isang angkop na Zener diode D815V ang napili.

Symmetrical zener diode

Ang Symmetrical diode thyristor ay isang switching device na nagsasagawa ng alternating current. Ang isang tampok ng trabaho nito ay isang pagbagsak ng boltahe ng hanggang sa ilang volts kapag naka-on sa hanay na 30-50 V. Maaari itong mapalitan ng dalawang counter-connected conventional zener diodes. Ginagamit ang mga device bilang switching elements.

Analogue ng isang zener diode

Kapag hindi posible na makahanap ng angkop na elemento, gumagamit sila ng analogue ng zener diode sa mga transistor. Ang kanilang bentahe ay ang posibilidad ng regulasyon ng boltahe. Maaaring gamitin ang multi-stage DC amplifier para dito.

Isang voltage divider na may trimming resistor R1 ay naka-install sa input. Kung ang input boltahe ay tumaas, sa batayan ng transistor VT1 ito ay tumataas din. Kasabay nito, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng transistor VT2 ay tumataas, na bumabagay sa pagtaas ng boltahe, sa gayon ay pinapanatili itong matatag sa output.

Pagmarka ng zener diodes

Glass zener diodes at zener diodes sa mga plastic case ay ginawa. Sa unang kaso, 2 numero ang inilapat sa kanila, kung saan matatagpuan ang titik V. Ang inskripsiyon na 9V1 ay nangangahulugan naU_{st=9, 1 V.}

Sa plastic case, ang mga inskripsiyon ay binibigyang kahulugan gamit ang isang datasheet, kung saan maaari mo ring malaman ang iba pang mga parameter.

Ang madilim na singsing sa case ay nagpapahiwatig ng cathode kung saan nakakonekta ang plus.

Konklusyon

Ang zener diode ay isang diode na may mga espesyal na katangian. Ang bentahe ng zener diodes ay isang mataas na antas ng pag-stabilize ng boltahe na may malawak na hanay ng mga pagbabago sa kasalukuyang operating, pati na rin ang mga simpleng scheme ng koneksyon. Upang patatagin ang isang maliit na boltahe, ang mga device ay nakabukas sa direksyong pasulong, at nagsisimula silang gumana tulad ng mga ordinaryong diode.