Un ghid suprem pentru diodele Zener în 2021

O diodă Zener este foarte utilă atunci când vine vorba de reglarea și stabilizarea variațiilor de sarcină sau de alimentare față de o sursă de tensiune și alte aplicații. Ce știi despre dioda Zener? 

Acest ghid va introduce definiția unei diode Zener, caracteristicile sale, specificațiile, aplicațiile, modul în care funcționează și simbolul acesteia în schema de circuit. Dacă sunteți un pasionat de electronică sau intrați în contact cu Dioda Zener la locul de muncă, puteți înțelege mai bine dioda Zener prin acest share. Să citim în continuare!

Împărtășirea este grijulie!

Conţinut

● Ce este o diodă Zener?

● 3 Principalele caracteristici ale unei diode Zener

● Specificațiile unei diode Zener

● Care sunt aplicațiile unei diode Zener?

● Cum funcționează o diodă Zner?

● Ce este simbolul diodei Zener?

● FAQ

● Concluzie

Ce este o diodă Zener? 

Diodele Zener sunt dispozitive semiconductoare discrete pe bază de silicon care permit curentului să curgă bidirecțional - fie invers, fie înainte. Diodele sunt compuse dintr-o joncțiune din silicon PN puternic dopată, care este destinată să conducă în direcția inversă odată ce a fost atins un anumit prag de tensiune.

Diodele Zener au o tensiune de defalcare inversă setată. Când se ajunge la aceasta, încep să conducă curentul și continuă să funcționeze neîncetat în direcția inversă de polarizare, fără a suferi daune. Unul dintre principalele avantaje ale diodelor Zener este că o gamă variată de tensiuni va menține în continuare o cădere constantă de tensiune pe diodă. Ca rezultat, diodele Zener pot fi utilizate pentru aplicații de reglare a tensiunii.

Introducere în diodele Zener care explică modul în care funcționează

3 Principalele caracteristici ale unei diode Zener

Diodele Zener funcționează similar cu diodele convenționale atunci când sunt în modul forward-biaas. 

● Au o tensiune de pornire de polarizare cuprinsă între 0.3 și 0.7V. Când este conectat în modul invers, există un flux mic de curent de scurgere în majoritatea aplicațiilor. 

● Pe măsură ce tensiunea inversă crește până la tensiunea de defalcare setată, va exista curent care curge prin diodă. Când curentul crește la un maxim (determinat de rezistențele din serie), apoi se va stabiliza și rămâne constant pe o gamă largă de tensiune aplicată.

● Indiferent de valoarea curentului care trece prin diodă, tensiunea rămâne aproape constantă. Acesta este și cazul schimbărilor mari de curent, cu condiția ca curentul diodei să rămână între curentul maxim și curentul de avarie.

Autocontrolul puternic al unei diode Zener este foarte util atunci când vine vorba de reglarea și stabilizarea variațiilor de sarcină sau de alimentare față de o sursă de tensiune. Acest lucru îl face o caracteristică cheie, deoarece permite utilizarea diodei într-o varietate de aplicații ale regulatorului de tensiune.

Specificațiile unei diode Zener

Unele specificații vor varia între diode Zener individuale. Acestea includ puterea disipată, tensiunea nominală de lucru și curentul invers maxim. Specificațiile obișnuite suplimentare includ:

● Tensiunea Zener - aceasta se referă la tensiunea de defalcare inversă. Aceasta variază de la 2.4 V până la 200 V, în funcție de dioda specifică

● Curent (maxim) - curentul maxim la tensiunea Zener nominală. Aceasta poate varia de la 200uA la 200A

● Curent (minim) - curentul minim necesar la tensiunea Zener pentru ca dioda să se defecteze. Acesta este de obicei între 5mA și 10mA

● Putere nominală - puterea maximă de disipare a diodei, incluzând atât curentul care curge prin diodă, cât și tensiunea pe ea. Valorile standard includ 400mW, 500mW, 1W și 5W. În cazul diodelor montate pe suprafață, valorile tipice sunt 200mW, 350mW, 500mW și 1W

● Toleranță la tensiune - de obicei ±5%

● Stabilitatea temperaturii - cele mai stabile diode sunt de obicei de aproximativ 5V

● Zener Resistance - rezistența prezentată de diodă

Care sunt aplicațiile unei diode Zener? 

Diodele Zener sunt utilizate pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv:

● Reglarea tensiunii

● Referință de tensiune

● Suprimarea supratensiunii

● Schimbarea aplicațiilor

● Circuite Clipper

Este posibil să utilizați o diodă Zener pentru a crea o tensiune de ieșire stabilizată cu ondulație scăzută în condiții de curent de sarcină variabilă. Când un rezistor de limitare a curentului adecvat este folosit pentru a trece un curent minor de la o sursă de tensiune prin diodă, va fi condus un curent suficient pentru a menține căderea de tensiune necesară. Pe măsură ce valoarea sarcinii este modificată, se modifică și tensiunea medie de ieșire. Cu toate acestea, adăugarea unei diode Zener poate produce o ieșire uniformă de tensiune.

Acestea fiind spuse, trebuie remarcat, de asemenea, că diodele Zener pot produce ocazional zgomot electric pe sursa de curent continuu, deoarece lucrează pentru a stabiliza tensiunea. Acest lucru este bine în majoritatea aplicațiilor, dar adăugând o valoare ridicată condensator de decuplare la ieșirea diodei poate remedia problema oferind o netezire suplimentară.

Deoarece diodele Zener pot funcționa în condiții de polarizare inversă, ele pot fi utilizate în circuitele regulatoare de tensiune pentru a susține ieșirea constantă a tensiunii continue. Această tensiune constantă poate fi menținută în ciuda oricăror variații ale tensiunii de intrare sau modificări ale curentului de sarcină.

Acest circuit regulator de tensiune cuprinde un rezistor limitator de curent care este conectat în serie cu tensiunea de intrare. Dioda și sarcina trebuie apoi conectate în paralel. Tensiunea de ieșire stabilizată și tensiunea de defalcare a diodei vor fi întotdeauna aceleași.

Cum funcționează o diodă Zener?

Principiul din spatele funcționării unei diode Zener este determinat de cauza defalcarea diodei în condiția de polarizare inversă. De obicei, există două tipuri - defecțiune Zener și avalanșă.

Defalcare Zener

O defecțiune Zener are loc cu o tensiune de polarizare inversă între 2V și 8V. Intensitatea câmpului electric este suficientă pentru a aplica forță electronilor de valență, separându-i de nuclee – chiar și la această tensiune scăzută. Acest proces formează perechi mobile electron-gaură, crescând astfel fluxul de curent.

Defecțiunile Zener apar de obicei pentru diodele puternic dopate, cu un câmp electric mare și tensiune de defalcare scăzută. Electronii de valență câștigă mai multă energie pe măsură ce temperatura crește, prin urmare necesită mai puțină tensiune către exterior. Aceasta înseamnă, de asemenea, că tensiunea de avarie Zener se reduce odată cu temperatura.

Defalcare avalanșă

Defalcarea tensiunii are loc și în condiția de polarizare inversă, la minimum 8V, pentru diodele dopate cu lumină care au o tensiune mare de defalcare. Electronii care curg prin diodă se ciocnesc cu electronii din legătura covalentă, perturbând-o. 

Viteza electronilor crește pe măsură ce crește și tensiunea, ceea ce înseamnă că legăturile covalente pot fi întrerupte mai ușor. De asemenea, trebuie remarcat faptul că tensiunea de avalanșă crește odată cu temperatura.

Ce este simbolul diodei Zener? 

Imaginile de mai jos prezintă simbolul standard al diodei Zener utilizat într-o diagramă de circuit. Acest simbol arată cum ar fi notă prezența unei diode Zener într-o diagramă de circuit. În mod similar, dacă vedeți acest simbol într-o diagramă de circuit, înseamnă că o diodă Zener este prezentă în acel punct al circuitului.

Această diagramă se bazează apoi pe cele de mai sus, arătând mai multe informații despre dioda Zener. Linia superioară a diagramei arată simbolul diodei plus pozitivul și negativul, deoarece se referă la anod și catod. Linia de jos a diagramei arată același lucru, cu excepția unei versiuni simplificate a unei diode realiste, spre deosebire de simbolul diodei Zener.

Întrebări frecvente

1. Î: Pot fi conectate mai multe diode Zener în serie?

R: Pot fi conectate mai multe diode Zener în serie, de obicei pentru a obține o anumită tensiune Zener. Cu toate acestea, dacă utilizați mai multe diode, trebuie să monitorizați și curentul Zener și să vă asigurați că valoarea maximă nu este depășită. 

Acest lucru se datorează faptului că curentul Zener maxim permis este egal cu cea mai joasă diodă conectată în serie. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că atunci când două diode Zener sunt conectate în serie, dacă diodele nu au aceeași specificație de curent Zener, nu vor afișa curentul sau tensiunea Zener specificate.

2. Î: Care este diferența dintre dioda Zener și diodă?

R: Dioda este un dispozitiv semiconductor conductiv unidirecțional (unidirecțional). Diodele Zener sunt, de asemenea, dispozitive semiconductoare, dar diferența cheie este că pot conduce electricitatea în condiții de polarizare directă și inversă. 

O altă diferență importantă între cele două tipuri este intensitatea dopajului. Diodele tradiționale sunt de obicei moderat dopate, în timp ce diodele zener sunt mai dopate pentru a obține o tensiune de defalcare mai mare.

3. Î: Unde sunt utilizate diodele Zener?

Dioda Zener este utilizată pe scară largă în diverse dispozitive electronice și este una dintre componentele de bază ale circuitelor electronice. Ele sunt utilizate pentru a genera o șină de alimentare stabilă de mică putere de la o tensiune mai mare și pentru a furniza o tensiune de referință pentru circuit, în special o sursă de alimentare stabilă, cum ar fi construirea într-un Regulator DC/DC pentru protectie la supratensiune.

4. Î: Care sunt avantajele diodelor Zener?

Dioda Zener este mai ieftină decât o altă diodă. Dioda poate fi folosită pentru a regla și stabiliza tensiunea din circuit. Aceste diode au standarde de performanță ridicate. Controlați curentul care curge.

Concluzie

Apropo de asta, aflăm informațiile de bază despre dioda Zener, inclusiv definiția, caracteristicile, specificațiile, aplicațiile, cum funcționează și cum este notat într-o diagramă de circuit. O mai bună înțelegere a diodei Zener vă poate ajuta să le utilizați mai bine în circuitul de reglare a tensiunii. Ce părere aveți despre dioda Zener? Lasă-ți comentariile mai jos și îți vom răspunde cât mai curând posibil. Dacă credeți că acest share vă este util, nu uitați să îl distribuiți!

De asemenea, Citiți

● Lucruri pe care nu ar trebui să le ratezi despre Facebook Meta și Metaverse

● Care este diferența dintre AM și FM?

● Cum oferă regulatorul LTM8022 μModule un design mai bun pentru sursa de alimentare?

● Cum se detectează regulatoarele de tensiune bazate pe diode Zener?

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje