Kompletny przewodnik po diodach Zenera w 2021 r.

Dioda Zenera jest bardzo przydatna, jeśli chodzi o regulację i stabilizację zmian obciążenia lub zasilania względem źródła napięcia i innych zastosowań. Co wiesz o diodzie Zenera? 

Ten przewodnik wprowadzi definicję diody Zenera, jej charakterystykę, specyfikacje, zastosowania, sposób jej działania oraz jej symbol na schemacie obwodu. Jeśli jesteś entuzjastą elektroniki lub masz kontakt z diodą Zenera w pracy, możesz lepiej zrozumieć diodę Zenera dzięki tej akcji. Czytaj dalej!

Dzielenie się jest dbaniem o innych!

Treść

● Co to jest dioda Zenera?

● 3 główne cechy diody Zenera

● Specyfikacje diody Zenera

● Jakie są zastosowania diody Zenera?

● Jak działa dioda Zner?

● Co to jest symbol diody Zenera?

● FAQ

● Wnioski

Co to jest dioda Zenera? 

Diody Zenera to dyskretne elementy półprzewodnikowe na bazie silikonu, które umożliwiają dwukierunkowy przepływ prądu — wstecz lub do przodu. Diody składają się z mocno domieszkowanego złącza silikonowego PN, które ma przewodzić w odwrotnym kierunku po osiągnięciu określonego progu napięcia.

Diody Zenera mają ustawione napięcie przebicia wstecznego. Kiedy to zostanie osiągnięte, zaczynają przewodzić prąd i kontynuują nieprzerwaną pracę w kierunku odwrotnej polaryzacji bez ponoszenia uszkodzeń. Jedną z głównych zalet diod Zenera jest to, że zmienny zakres napięć nadal będzie utrzymywał stały spadek napięcia na diodzie. W rezultacie diody Zenera mogą być używane do zastosowań związanych z regulacją napięcia.

Wprowadzenie do diod Zenera, które wyjaśniają, jak działają

3 główne cechy diody Zenera

Diody Zenera działają podobnie do konwencjonalnych diod, gdy w tryb wyprzedzenia. 

● Mają napięcie startowe polaryzacji między 0.3 a 0.7V. W przypadku podłączenia w trybie odwrotnym w większości zastosowań występuje niewielki przepływ prądu upływowego. 

● Gdy napięcie wsteczne wzrośnie do ustawionego napięcia przebicia, przez diodę będzie płynął prąd. Gdy prąd wzrośnie do maksimum (określonego przez rezystory połączone szeregowo), ustabilizuje się i pozostanie stały w szerokim zakresie przyłożonego napięcia.

● Niezależnie od wartości prądu płynącego przez diodę napięcie pozostaje prawie stałe. Dzieje się tak również w przypadku dużych zmian prądu, pod warunkiem, że prąd diody pozostaje pomiędzy maksymalnym prądem a prądem przebicia.

Silna samokontrola diody Zenera jest bardzo przydatna, jeśli chodzi o regulację i stabilizację zmian obciążenia lub zasilania w stosunku do źródła napięcia. To sprawia, że ​​jest to kluczowa cecha, ponieważ umożliwia zastosowanie diody w różnych aplikacjach regulatorów napięcia.

Specyfikacje diody Zenera

Niektóre specyfikacje będą się różnić w zależności od poszczególnych diod Zenera. Obejmują one rozpraszanie mocy, nominalne napięcie robocze i maksymalny prąd wsteczny. Dodatkowe typowe specyfikacje obejmują:

● Napięcie Zenera – dotyczy napięcia przebicia wstecznego. To waha się od 2.4 V do 200 V, w zależności od konkretnej diody

● Prąd (maksymalny) — maksymalny prąd przy znamionowym napięciu Zenera. Może to wynosić od 200uA do 200A

● Prąd (minimalny) - minimalny prąd wymagany przy napięciu Zenera do przebicia diody. Jest to zwykle od 5 mA do 10 mA

● Moc znamionowa - maksymalna moc rozpraszana przez diodę, obejmująca zarówno prąd przepływający przez diodę, jak i napięcie na niej. Standardowe wartości to 400mW, 500mW, 1W i 5W. W przypadku diod do montażu powierzchniowego typowe wartości to 200mW, 350mW, 500mW i 1W

● Tolerancja napięcia - zwykle ±5%

● Stabilność temperatury — najbardziej stabilne diody mają zwykle około 5 V

● Rezystancja Zenera — rezystancja wykazywana przez diodę

Jakie są zastosowania diody Zenera? 

Diody Zenera są używane do szeregu zastosowań, w tym:

● Regulacja napięcia

● Napięcie odniesienia

● Tłumienie przepięć

● Przełączanie aplikacji

● Obwody maszynki do strzyżenia

Możliwe jest użycie diody Zenera do wytworzenia stabilizowanego napięcia wyjściowego o niskim tętnieniu w warunkach zmiennego prądu obciążenia. Kiedy odpowiedni rezystor ograniczający prąd, służy do przepuszczania niewielkiego prądu ze źródła napięcia przez diodę, prąd wystarczający do utrzymania wymaganego spadku napięcia. Wraz ze zmianą wartości obciążenia zmienia się również średnie napięcie wyjściowe. Jednak dodanie diody Zenera może zapewnić równomierne napięcie wyjściowe.

Mając to na uwadze, należy również zauważyć, że diody Zenera mogą czasami wytwarzać szum elektryczny na zasilaniu prądem stałym, ponieważ pracują w celu ustabilizowania napięcia. Jest to w porządku w większości aplikacji, ale dodaje wysoką wartość kondensator odsprzęgający na wyjściu diody można rozwiązać problem, zapewniając dodatkowe wygładzanie.

Ponieważ diody Zenera mogą pracować w warunkach odwrotnego polaryzacji, mogą być stosowane w obwodach regulatorów napięcia w celu utrzymania stałego napięcia wyjściowego prądu stałego. To stałe napięcie może być utrzymywane pomimo wszelkich zmian napięcia wejściowego lub zmian prądu obciążenia.

Ten obwód regulatora napięcia zawiera rezystor ograniczający prąd, który jest połączony szeregowo z napięciem wejściowym. Dioda i obciążenie powinny być wówczas połączone równolegle. Stabilizowane napięcie wyjściowe i napięcie przebicia diody będą zawsze takie same.

Jak działa dioda Zenera?

Zasada działania diody Zenera jest określona przez przyczynę awaria diody w stanie odwrotnego polaryzacji. Zazwyczaj są dwa rodzaje – załamanie Zenera i załamanie lawinowe.

Podział Zenera

Awaria Zenera ma miejsce przy odwróconym napięciu polaryzacji między 2V a 8V. Natężenie pola elektrycznego wystarcza, aby przyłożyć siłę do elektronów walencyjnych, oddzielając je od jąder – nawet przy tak niskim napięciu. Proces ten tworzy ruchome pary elektron-dziura, zwiększając w ten sposób przepływ prądu.

Przebicia Zenera zwykle występują w przypadku wysoko domieszkowanych diod o dużym polu elektrycznym i niskim napięciu przebicia. W miarę wzrostu temperatury elektrony walencyjne uzyskują więcej energii, co wymaga mniejszego napięcia na zewnątrz. Oznacza to również, że napięcie przebicia Zenera zmniejsza się wraz z temperaturą.

Awaria lawinowa

Przebicie napięcia następuje również w warunkach odwróconej polaryzacji, przy minimum 8 V, w przypadku diod domieszkowanych światłem, które mają duże napięcie przebicia. Przepływające przez diodę elektrony zderzają się z elektronami w wiązaniu kowalencyjnym, zaburzając je. 

Prędkość elektronów wzrasta wraz ze wzrostem napięcia, co oznacza, że ​​wiązania kowalencyjne można łatwiej rozerwać. Należy również zauważyć, że napięcie przebicia lawinowego rośnie wraz z temperaturą.

Co to jest symbol diody Zenera? 

Poniższe obrazy przedstawiają standardowy symbol diody Zenera używany na schemacie obwodu. Ten symbol pokazuje, w jaki sposób obecność diody Zenera zostałaby odnotowana na schemacie obwodu. Podobnie, jeśli zobaczysz ten symbol na schemacie obwodu, oznacza to, że w tym punkcie obwodu znajduje się dioda Zenera.

Ten schemat następnie opiera się na powyższym, pokazując więcej informacji o diodzie Zenera. Górna linia diagramu pokazuje symbol diody plus plus i minus w odniesieniu do anody i katody. Dolna linia diagramu pokazuje to samo, z wyjątkiem uproszczonej wersji realistycznej diody w przeciwieństwie do symbolu diody Zenera.

Często zadawane pytania

1. P: Czy można połączyć szeregowo wiele diod Zenera?

Odp .: Wiele diod Zenera można połączyć szeregowo, zwykle w celu uzyskania określonego napięcia Zenera. Jeśli jednak używasz wielu diod, musisz również monitorować prąd Zenera i upewnić się, że maksymalna wartość nie zostanie przekroczona. 

Dzieje się tak, ponieważ maksymalny dozwolony prąd Zenera jest równy najniższej diodzie połączonej szeregowo. Oznacza to również, że gdy dwie diody Zenera są połączone szeregowo, jeśli diody nie mają tej samej specyfikacji prądu Zenera, nie pokażą określonego prądu lub napięcia Zenera.

2. P: Jaka jest różnica między diodą Zenera a diodą?

Odp.: Dioda jest jednokierunkowym (jednokierunkowym) przewodzącym urządzeniem półprzewodnikowym. Diody Zenera są również urządzeniami półprzewodnikowymi, ale kluczową różnicą jest to, że mogą przewodzić prąd w warunkach polaryzacji do przodu i do tyłu. 

Kolejną ważną różnicą między tymi dwoma typami jest intensywność dopingu. Tradycyjne diody są zwykle umiarkowanie domieszkowane, podczas gdy diody Zenera są bardziej domieszkowane, aby osiągnąć wyższe napięcie przebicia.

3. P: Gdzie są używane diody Zenera?

Dioda Zenera znajduje szerokie zastosowanie w różnych urządzeniach elektronicznych i jest jednym z podstawowych elementów obwodów elektronicznych. Służą do generowania stabilnej szyny zasilającej o małej mocy z wyższego napięcia i zapewniają napięcie odniesienia dla obwodu, zwłaszcza stabilnego źródła zasilania, takiego jak wbudowanie w Regulator DC/DC do ochrony przed przepięciami.

4. P: Jakie są zalety diod Zenera?

Dioda Zenera jest tańsza niż inna dioda. Dioda może służyć do regulacji i stabilizacji napięcia w obwodzie. Te diody mają wysokie standardy wydajności. Kontroluj przepływ prądu.

Wnioski

Skoro o tym mowa, poznajemy podstawowe informacje o diodzie Zenera, w tym jej definicję, charakterystykę, specyfikacje, zastosowania, jak to działa i jak jest to odnotowane na schemacie obwodu. Lepsze zrozumienie diod Zenera może pomóc w lepszym ich wykorzystaniu w obwodzie napięcia regulującego. Co myślisz o diodzie Zenera? Zostaw swoje komentarze poniżej, a my odpowiemy tak szybko, jak to możliwe. Jeśli uważasz, że ta informacja jest dla Ciebie pomocna, nie zapomnij się nią podzielić!

Przeczytaj również

● Rzeczy, których nie powinieneś przegapić w Facebook Meta i Metaverse

● Jaka jest różnica między AM i FM?

● W jaki sposób regulator μModule LTM8022 zapewnia lepszą konstrukcję zasilacza?

● Jak wykryć regulatory napięcia oparte na diodach Zenera?

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów