Lopullinen opas Zener-diodeihin vuonna 2021

Zener-diodi on erittäin hyödyllinen säädettäessä ja stabiloitaessa vaihteluita kuormituksessa tai syötössä jännitelähteen ja muiden sovellusten suhteen. Mitä tiedät Zener-diodista? 

Tämä opas esittelee Zener-diodin määritelmän, sen ominaisuudet, tekniset tiedot, sovellukset, sen toiminnan ja sen symbolin piirikaaviossa. Jos olet elektroniikka-harrastaja tai olet tekemisissä Zener Diodin kanssa työssäsi, saat paremman käsityksen Zener Diodista tämän jaon avulla. Jatketaan lukemista!

Jakaminen on välittämistä!

Sisältö

● Mikä on Zener-diodi?

● 3 Zener-diodin pääominaisuudet

● Zener-diodin tekniset tiedot

● Mitkä ovat Zener-diodin sovellukset?

● Kuinka Zner-diodi toimii?

● Mikä on Zener-diodisymboli?

● FAQ

● Yhteenveto

Mikä on Zener-diodi? 

Zener-diodit ovat silikonipohjaisia ​​erillisiä puolijohdelaitteita, jotka mahdollistavat virran kulkemisen kaksisuuntaisesti - joko taaksepäin tai eteenpäin. Diodit koostuvat voimakkaasti seostetusta PN-silikoniliitoksesta, joka on tarkoitettu johtamaan vastakkaiseen suuntaan, kun tietty jännitekynnys on saavutettu.

Zener-diodeissa on asetettu käänteinen läpilyöntijännite. Kun tämä saavutetaan, ne alkavat johtaa virtaa ja jatkavat toimintaansa lakkaamatta käänteisessä bias-suunnassa aiheuttamatta vahinkoa. Yksi Zener-diodien tärkeimmistä eduista on, että vaihteleva jännitealue ylläpitää silti jatkuvaa jännitehäviötä diodin yli. Tämän seurauksena Zener-diodeja voidaan käyttää jännitteensäätösovelluksiin.

Zener-diodien esittely, jossa selitetään niiden toiminta

3 Zener-diodin pääominaisuudet

Zener-diodit toimivat samalla tavalla kuin perinteiset diodit eteenpäin suuntautuva tila. 

● Niiden esijännite on 0.3–0.7 V. Käänteisessä tilassa kytkettynä useimmissa sovelluksissa on pieni vuotovirta. 

● Kun käänteinen jännite nousee asetettuun läpilyöntijännitteeseen, diodin läpi kulkee virtaa. Kun virta kasvaa maksimiin (sarjassa olevien vastusten määräämä), se stabiloituu ja pysyy vakiona laajalla jännitteen alueella.

● Diodin läpi kulkevasta virran arvosta riippumatta jännite pysyy lähes vakiona. Tämä koskee myös suuria virranmuutoksia edellyttäen, että diodivirta pysyy maksimivirran ja läpilyöntivirran välissä.

Zener-diodin vahva itsehallinta on erittäin hyödyllinen, kun on kyse kuormituksen tai virransyötön vaihteluiden säätelystä ja stabiloinnista jännitelähteen suhteen. Tämä tekee siitä keskeisen ominaisuuden, koska se mahdollistaa diodin käytön useissa jännitteensäädinsovelluksissa.

Zener-diodin tekniset tiedot

Jotkut tekniset tiedot vaihtelevat yksittäisten Zener-diodien välillä. Näitä ovat tehohäviö, nimellinen käyttöjännite ja suurin vastavirta. Muita yleisiä teknisiä tietoja ovat:

● Zener Voltage - tämä liittyy käänteisen läpilyöntijännitteeseen. Tämä vaihtelee 2.4 V - 200 V, riippuen tietystä diodista

● Virta (maksimi) - maksimivirta Zener-nimellisjännitteellä. Tämä voi vaihdella välillä 200uA - 200A

● Virta (minimi) - vähimmäisvirta, joka vaaditaan Zener-jännitteellä diodin rikkoutumiseen. Tämä on tyypillisesti 5 mA ja 10 mA välillä

● Teholuokitus - diodin suurin tehohäviö, mukaan lukien sekä diodin läpi kulkeva virta että sen yli kulkeva jännite. Vakioarvoja ovat 400mW, 500mW, 1W ja 5W. Pinta-asennetuilla diodeilla tyypilliset arvot ovat 200mW, 350mW, 500mW ja 1W

● Jännitteen toleranssi - tyypillisesti ±5 %

● Lämpötilan vakaus - stabiiliimmat diodit ovat yleensä noin 5 V

● Zener Resistance - diodin osoittama vastus

Mitkä ovat Zener-diodin sovellukset? 

Zener-diodeja käytetään useisiin sovelluksiin, mukaan lukien:

● Jännitteensäätö

● Jänniteohje

● Ylijännitesuoja

● Sovellusten vaihtaminen

● Clipper-piirit

Zener-diodilla on mahdollista luoda stabiloitu matala-aaltoinen lähtöjännite vaihtelevissa kuormitusvirran olosuhteissa. Kun sopiva virranrajoitusvastus käytetään johtamaan pieni virta jännitelähteestä diodin läpi, virtaa johdetaan riittävästi ylläpitämään vaadittu jännitehäviö. Kun kuormitusarvoa muutetaan, myös keskimääräinen jännitelähtö muuttuu. Zener-diodin lisääminen voi kuitenkin tuottaa tasaisen jännitteen.

Tästä huolimatta on myös huomattava, että Zener-diodit voivat toisinaan tuottaa sähköistä kohinaa tasavirtalähteeseen, kun ne pyrkivät tasaamaan jännitettä. Tämä on hyvä useimmissa sovelluksissa, mutta lisää korkeaa arvoa irrotuskondensaattori diodin lähtöön voi korjata ongelman tarjoamalla ylimääräistä tasoitusta.

Koska Zener-diodit voivat toimia käänteisessä bias-tilassa, niitä voidaan käyttää jännitteensäädinpiireissä ylläpitämään jatkuvaa tasajännitelähtöä. Tämä vakiojännite voidaan säilyttää huolimatta jännitteen tulon tai kuormitusvirran vaihteluista.

Tämä jännitteensäädinpiiri käsittää virtaa rajoittavan vastuksen, joka on kytketty sarjaan tulojännitteen kanssa. Diodi ja kuorma tulee sitten kytkeä rinnakkain. Stabiloitu jännitelähtö ja diodin läpilyöntijännite ovat aina samat.

Kuinka Zener-diodi toimii?

Zener-diodin toiminnan taustalla olevan periaatteen määrää sen syy diodin rikkoutuminen käänteisessä bias-tilassa. Tyypillisesti niitä on kahta tyyppiä – Zener-jako ja lumivyöry.

Zenerin hajoaminen

Zenerin rikkoutuminen tapahtuu, kun käänteinen esijännite on välillä 2 V ja 8 V. Sähkökentän voimakkuus riittää kohdistamaan voiman valenssielektroneihin ja erottamaan ne ytimistä – jopa tällä pienellä jännitteellä. Tämä prosessi muodostaa liikkuvia elektroni-reikäpareja, mikä lisää virtaa.

Zener-häiriöitä esiintyy tyypillisesti erittäin seostetuissa diodeissa, joissa on suuri sähkökenttä ja pieni läpilyöntijännite. Valenssielektronit saavat enemmän energiaa lämpötilan noustessa, mikä vaatii vähemmän ulospäin suuntautuvaa jännitettä. Tämä tarkoittaa myös sitä, että Zenerin läpilyöntijännite pienenee lämpötilan mukana.

Lumivyöryn jakautuminen

Jännitteen katkeaminen tapahtuu myös käänteisessä bias-tilassa, vähintään 8 V:lla, valoseostetuissa diodeissa, joilla on suuri läpilyöntijännite. Diodin läpi virtaavat elektronit törmäävät kovalenttisessa sidoksessa olevien elektronien kanssa ja rikkovat sen. 

Elektronien nopeus kasvaa jännitteen kasvaessa, mikä tarkoittaa, että kovalenttiset sidokset katkeavat helpommin. On myös huomattava, että lumivyöryn läpilyöntijännite nousee lämpötilan mukana.

Mikä on Zener-diodisymboli? 

Alla olevat kuvat esittävät tavallisen Zener-diodisymbolin, jota käytetään piirikaaviossa. Tämä symboli osoittaa, kuinka Zener-diodin läsnäolo merkitään piirikaavioon. Vastaavasti, jos näet tämän symbolin piirikaaviossa, se tarkoittaa, että Zener-diodi on läsnä kyseisessä kohdassa piirissä.

Tämä kaavio perustuu sitten yllä olevaan ja näyttää lisätietoja Zener-diodista. Kaavion ylimmällä rivillä näkyy diodin symboli sekä positiivinen ja negatiivinen, koska se liittyy anodiin ja katodiin. Kaavion alarivillä näkyy sama, paitsi realistisen diodin yksinkertaistetussa versiossa toisin kuin Zener-diodisymbolissa.

Usein kysytyt kysymykset

1. K: Voidaanko useita Zener-diodeja kytkeä sarjaan?

V: Useita zener-diodeja voidaan kytkeä sarjaan, yleensä tietyn zenerjännitteen saavuttamiseksi. Jos kuitenkin käytät useita diodeja, sinun on myös valvottava Zener-virtaa ja varmistettava, että enimmäisarvoa ei ylitetä. 

Tämä johtuu siitä, että suurin sallittu Zener-virta on yhtä suuri kuin pienin sarjaan kytketty diodi. Tämä tarkoittaa myös sitä, että kun kaksi Zener-diodia on kytketty sarjaan, jos diodeilla ei ole samaa Zener-virtamääritystä, ne eivät näytä määritettyä Zener-virtaa tai -jännitettä.

2. K: Mitä eroa on Zener-diodilla ja -diodilla?

V: Diodi on yksisuuntainen (yksisuuntainen) johtava puolijohdelaite. Zener-diodit ovat myös puolijohdelaitteita, mutta tärkein ero on, että ne voivat johtaa sähköä myötä- ja taaksepäin esijänniteolosuhteissa. 

Toinen tärkeä ero näiden kahden tyypin välillä on dopingin intensiteetti. Perinteiset diodit on yleensä seostettu kohtalaisesti, kun taas zener-diodit ovat enemmän seostettuja korkeamman läpilyöntijännitteen saavuttamiseksi.

3. K: Missä Zener-diodeja käytetään?

Zener-diodia käytetään laajalti erilaisissa elektronisissa laitteissa ja se on yksi elektronisten piirien peruskomponenteista. Niitä käytetään generoimaan pienitehoinen vakaa tehokiskon korkeammasta jännitteestä ja antamaan viitejännite piirille, erityisesti vakaalle virtalähteelle, kuten DC / DC säädin ylijännitesuojaan.

4. K: Mitkä ovat Zener-diodien edut?

Zener-diodi on halvempi kuin toinen diodi. Diodilla voidaan säätää ja stabiloida jännite piirissä. Näillä diodeilla on korkeat suorituskykystandardit. Ohjaa virtaa.

Yhteenveto

Siitä puhuen, opimme perustiedot Zener-diodista, mukaan lukien sen määritelmä, ominaisuudet, tekniset tiedot, sovellukset, kuinka se toimii ja miten se on merkitty piirikaavioon. Zener-diodin parempi ymmärtäminen voi auttaa sinua hyödyntämään niitä paremmin säätöjännitteen piirissä. Mitä mieltä olet Zener Diodista? Jätä kommenttisi alle, niin vastaamme sinulle mahdollisimman pian. Jos uskot, että tästä jaosta on sinulle hyötyä, älä unohda jakaa sitä!

Lue myös

● Asioita, joita sinun ei pidä missata Facebook Metasta ja Metaversesta

● Mikä on AM: n ja FM: n ero?

● Kuinka LTM8022 μModule Regulator tarjoaa paremman suunnittelun virtalähteelle?

● Kuinka tunnistaa Zener-diodipohjaiset jännitesäätimet?

Jätä viesti 

viestiluettelo