En ultimat guide til Zener-dioder i 2021

En Zener-diode er svært nyttig når det gjelder å regulere og stabilisere variasjoner i belastning eller forsyning mot en spenningskilde og andre applikasjoner. Hva vet du om Zener-dioden? 

Denne veiledningen vil introdusere definisjonen av en Zener Diode, dens egenskaper, spesifikasjoner, applikasjoner, hvordan den fungerer og symbolet i kretsskjemaet. Hvis du er en elektronikkentusiast eller kommer i kontakt med Zener Diode på jobben, kan du få en bedre forståelse av Zener Diode gjennom denne andelen. La oss fortsette å lese!

Deling er omsorg!

Innhold

● Hva er en Zener Diode?

● 3 hovedkjennetegn ved en zenerdiode

● Spesifikasjoner for en Zener Diode

● Hva er bruksområdene til en zenerdiode?

● Hvordan fungerer en Zner-diode?

● Hva er Zener Diode Symbol?

● FAQ

● konklusjonen

Hva er en Zener Diode? 

Zenerdioder er silikonbaserte diskrete halvlederenheter som lar strømmen flyte toveis - enten bakover eller fremover. Dioder består av et sterkt dopet PN-silikonforbindelse, som er ment å lede i motsatt retning når en bestemt spenningsterskel er nådd.

Zenerdioder har en innstilt omvendt nedbrytningsspenning. Når dette er nådd, begynner de å lede strøm og fortsetter å operere ustanselig i motsatt forspenningsretning uten å pådra seg skade. En av hovedfordelene med Zener-dioder er at et varierende spenningsområde fortsatt vil opprettholde et konstant spenningsfall over dioden. Som et resultat kan Zener-dioder brukes til spenningsreguleringsapplikasjoner.

Introduksjonen til Zener-dioder som forklarer hvordan de fungerer

3 hovedkjennetegn ved en zenerdiode

Zener-dioder fungerer på samme måte som konvensjonelle dioder når de er i fremadrettet modus. 

● De har en forspenningsspenning på mellom 0.3 og 0.7V. Ved tilkopling i omvendt modus er det en liten lekkasjestrøm i de fleste applikasjoner. 

● Når reversspenningen øker til den innstilte sammenbruddsspenningen, vil det gå strøm gjennom dioden. Når strømmen øker til et maksimum (bestemt av motstandene i serie), vil den stabilisere seg og forbli konstant over et bredt spekter av påført spenning.

● Uavhengig av strømverdien som strømmer gjennom dioden, forblir spenningen nesten konstant. Dette er også tilfellet ved store strømforandringer, forutsatt at diodestrømmen holder seg mellom maksimal strøm og gjennomslagsstrøm.

En Zener-diodes sterke selvkontroll er svært nyttig når det kommer til å regulere og stabilisere variasjoner i belastning eller forsyning mot en spenningskilde. Dette gjør den til en nøkkelegenskap da den gjør det mulig for dioden å brukes i en rekke spenningsregulatorapplikasjoner.

Spesifikasjoner for en Zener Diode

Noen spesifikasjoner vil variere mellom individuelle Zener-dioder. Disse inkluderer effekttap, nominell arbeidsspenning og maksimal reversstrøm. Ytterligere vanlige spesifikasjoner inkluderer:

● Zenerspenning - dette er relatert til den omvendte sammenbruddsspenningen. Dette varierer fra 2.4V opp til 200V, avhengig av den spesifikke dioden

● Strøm (maksimum) - maksimal strøm ved nominell Zener-spenning. Dette kan variere fra 200uA til 200A

● Strøm (minimum) - minimumsstrømmen som kreves ved Zener-spenningen for at dioden skal brytes ned. Dette er vanligvis mellom 5mA og 10mA

● Power Rating - den maksimale effekttapverdien til dioden, inkludert både strømmen som flyter gjennom dioden og spenningen over den. Standardverdier inkluderer 400mW, 500mW, 1W og 5W. Med overflatemonterte dioder er typiske verdier 200mW, 350mW, 500mW og 1W

● Spenningstoleranse - vanligvis ±5 %

● Temperaturstabilitet - de mest stabile diodene er vanligvis omtrent 5V

● Zener Resistance - motstanden som vises av dioden

Hva er bruksområdene til en zenerdiode? 

Zener-dioder brukes til en rekke bruksområder, inkludert:

● Spenningsregulering

● Spenningsreferanse

● Overspenningsundertrykkelse

● Bytte applikasjoner

● Clipper kretser

Det er mulig å bruke en Zener-diode for å skape en stabilisert lav-rippel utgangsspenning under variable belastningsstrømforhold. Når en passende strømbegrensningsmotstand brukes til å føre en mindre strøm fra en spenningskilde gjennom dioden, vil tilstrekkelig strøm ledes til å opprettholde det nødvendige spenningsfallet. Etter hvert som lastverdien endres, endres også den gjennomsnittlige utgangsspenningen. Imidlertid kan tillegg av en Zener-diode gi en jevn spenningsutgang.

Når det er sagt, bør det også bemerkes at Zener-dioder av og til kan produsere elektrisk støy på DC-forsyningen når de jobber for å stabilisere spenningen. Dette er greit i de fleste applikasjoner, men gir høy verdi avkoblingskondensator til utgangen av dioden kan rette opp problemet ved å gi ekstra utjevning.

Siden Zener-dioder kan fungere i omvendt forspenningstilstand, kan de brukes i spenningsregulatorkretser for å opprettholde konstant likespenningsutgang. Denne konstante spenningen kan opprettholdes til tross for eventuelle variasjoner i spenningsinngang eller laststrømendringer.

Denne spenningsregulatorkretsen omfatter en strømbegrensende motstand som er koblet i serie med inngangsspenningen. Dioden og lasten skal da kobles parallelt. Den stabiliserte spenningsutgangen og diodens gjennomslagsspenning vil alltid være den samme.

Hvordan fungerer en zenerdiode?

Prinsippet bak driften av en Zener-diode bestemmes av årsaken til diodens sammenbrudd i omvendt skjevhetstilstand. Det er vanligvis to typer - Zener-sammenbrudd og snøskred.

Zener sammenbrudd

Et Zener-sammenbrudd skjer med en revers forspenning mellom 2V og 8V. Intensiteten til det elektriske feltet er nok til å påføre kraft til valenselektronene, og skille dem fra kjernene – selv ved denne lave spenningen. Denne prosessen danner mobile elektron-hull-par, og øker derfor strømstrømmen.

Zener-sammenbrudd oppstår vanligvis for høyt dopede dioder med et stort elektrisk felt og lav sammenbruddsspenning. Mer energi oppnås av valenselektronene når temperaturen øker, og krever derfor mindre utadgående spenning. Dette betyr også at Zener-sammenbruddsspenningen reduseres sammen med temperaturen.

Skredbrudd

Spenningsbrudd skjer også i omvendt skjevhetstilstand, ved minimum 8V, for lys-dopete dioder som har en stor gjennomslagsspenning. Elektroner som strømmer gjennom dioden kolliderer med elektroner i den kovalente bindingen, og forstyrrer den. 

Hastigheten til elektronene øker når spenningen også øker, noe som betyr at de kovalente bindingene lettere kan forstyrres. Det bør også bemerkes at snøskredspenningen stiger sammen med temperaturen.

Hva er Zener Diode Symbol? 

Bildene nedenfor viser standard Zener-diodesymbolet som brukes i et kretsskjema. Dette symbolet viser hvordan tilstedeværelsen av en Zener-diode vil bli notert i et kretsskjema. På samme måte, hvis du ser dette symbolet i et kretsskjema, betyr det at en Zener-diode er til stede på det punktet i kretsen.

Dette diagrammet bygger deretter på ovenstående, og viser mer informasjon om Zener-dioden. Den øverste linjen i diagrammet viser diodesymbolet pluss det positive og negative når det gjelder anoden og katoden. Den nederste linjen i diagrammet viser det samme, bortsett fra med en forenklet versjon av en realistisk diode i motsetning til Zener-diodesymbolet.

Ofte stilte spørsmål

1. Sp: Kan flere zenerdioder kobles i serie?

A: Flere zenerdioder kan kobles i serie, vanligvis for å oppnå en spesifikk zenerspenning. Men hvis du bruker flere dioder, må du også overvåke Zener-strømmen og sørge for at maksimalverdien ikke overskrides. 

Dette er fordi den maksimale tillatte Zenerstrømmen er lik den laveste dioden koblet i serie. Dette betyr også at når to zenerdioder er koblet i serie, hvis diodene ikke har samme Zenerstrømspesifikasjon, vil de ikke vise spesifisert Zenerstrøm eller spenning.

2. Spørsmål: Hva er forskjellen mellom Zener Diode og Diode?

A: Diode er en ensrettet (enveis) ledende halvlederenhet. Zener-dioder er også halvlederenheter, men den viktigste forskjellen er at de kan lede elektrisitet under forover- og bakoverforspenningsforhold. 

En annen viktig forskjell mellom de to typene er dopingintensiteten. Tradisjonelle dioder er vanligvis moderat dopet, mens zenerdioder er mer dopet for å oppnå høyere sammenbruddsspenning.

3. Spørsmål: Hvor brukes Zener-dioder?

Zenerdiode er mye brukt i ulike elektroniske enheter og er en av de grunnleggende komponentene i elektroniske kretser. De brukes til å generere en laveffekts stabil strømskinne fra en høyere spenning og gir en referansespenning for kretsen, spesielt en stabil strømforsyning som å bygge inn en DC / DC regulator for overspenningsbeskyttelse.

4. Spørsmål: Hva er fordelene med Zener-dioder?

Zenerdiode er billigere enn en annen diode. Dioden kan brukes til å justere og stabilisere spenningen i kretsen. Disse diodene har høy ytelsesstandard. Kontroller strømmen som flyter.

konklusjonen

Når vi snakker om det, lærer vi den grunnleggende informasjonen om Zener-diode, inkludert dens definisjon, egenskaper, spesifikasjoner, applikasjoner, hvordan fungerer det, og hvordan er det notert i et kretsskjema. Å ha en bedre forståelse av Zener-dioden kan hjelpe deg å utnytte dem bedre i reguleringsspenningskretsen. Hva synes du om Zener Diode? Legg igjen kommentarene dine nedenfor, og vi vil svare deg så snart som mulig. Hvis du tror denne delingen er nyttig for deg, ikke glem å dele den!

Les også

● Ting du ikke bør gå glipp av om Facebook Meta og Metaverse

● Hva er forskjellen mellom AM og FM?

● Hvordan LTM8022 μModule Regulator gir en bedre design for strømforsyning?

● Hvordan oppdage Zener Diode-baserte spenningsregulatorer?

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste