Зенер диоде су нормалне диоде ПН споја које раде у обрнуто пристрасном стању. Рад Зенер-диоде је сличан ПН-спојној диоди у унапред пристрасном стању, али јединственост лежи у чињеници да може да спроводи и када је спојена у обрнутом смеру изнад свог прага / напона пробоја. То су међу основне врсте диода користи се често, осим нормалних диода.

Зенер диода ради

Полупроводничка диода у обрнутом стању пристрасности

Ако се сећате, једноставна диода ПН споја настаје комбинацијом полупроводничког материјала п-типа и полупроводничког материјала н-типа. Када је једна страна полупроводничког кристала допирана донорским нечистоћама, а друга страна акцепторским нечистоћама, формира се ПН спој.

Непристрасна полупроводничка диода

У нормалним условима, рупе са п стране имају тенденцију да се дифундују до региона са ниском концентрацијом, а иста ствар се дешава и са електронима са н-стране.

Тако се рупе дифундују на н-страну, а електрони на п-страну. То резултира акумулацијом наелектрисања око споја, формирајући регион осиромашења.

Непристрасна полупроводничка диода

Преко споја се формира електрични поларитет или електрични дипол који узрокује проток флукса са н бочне горње стране. То резултира променљивим негативним интензитетом електричног поља, генеришући електрични потенцијал преко споја. Овај електрични потенцијал је заправо гранични напон диоде и износи око 0,6 В за силицијум и 0,2 В за германијум. Ово делује као потенцијална препрека за проток већинских носача наелектрисања и уређај не спроводи.

Сада када је нормална диода пристрасна тако да се негативни напон примени на н страну, а позитивни на п страну, каже се да је диода у усмереном положају унапред. Овај примењени напон тежи смањењу потенцијалне баријере након што пређе гранични напон.

У овом тренутку и након тога, већински носачи прелазе потенцијалну баријеру и уређај почиње да проводи са протоком струје кроз њу.

Када је диода пристрасна у обрнутом стању на горе, примењени напон је такав да додаје потенцијалну баријеру и омета проток већинских носача. Међутим, дозвољава проток мањинских носача (рупе у н-типу и електрони у п-типу). Како се овај напон обрнутог пристрасности повећава, обрнута струја тежи постепеном порасту.

У одређеном тренутку, овај напон је такав да узрокује распад подручја исцрпљивања, узрокујући масиван пораст протока струје. Овде долази до изражаја рад Зенер диоде.

Принцип рада Зенер диоде

Као што је горе речено, основни принцип рада Зенер диоде лежи у узроку квара диоде у обрнуто пристрасном стању. Обично постоје две врсте квара - Зенер и Аваланцхе.

“резонанца у рлц колу ”

Принцип рада зенер диоде

Зенер Бреакдовн

Ова врста слома се јавља за обрнути напон преднапона између 2 и 8В. Чак и при овом ниском напону, интензитет електричног поља је довољно јак да делује на валентне електроне атома тако да су одвојени од језгара. То резултира стварањем покретних парова електронских рупа, повећавајући проток струје кроз уређај. Приближна вредност овог поља је око 2 * 10 ^ 7 В / м.

Ова врста слома се нормално јавља код високо допираних диода са малим напоном пробоја и већим електричним пољем. Како се температура повећава, валентни електрони добијају више енергије за ометање ковалентне везе и потребна је мања количина спољног напона. Тако се Зенер-ов напон пробоја смањује са температуром.

Квар лавине

Ова врста слома се јавља при напону обрнутог преднапона изнад 8В и већем. Јавља се код слабо допираних диода са великим напоном пробоја. Како мањински носачи наелектрисања (електрони) пролазе кроз уређај, они имају тенденцију да се сударе са електронима у ковалентној вези и доводе до поремећаја ковалентне везе. Како се напон повећава, тако се повећава и кинетичка енергија (брзина) електрона и ковалентне везе се лакше прекидају, што узрокује повећање парова електронских рупа. Напон слома лавине расте са температуром.

3 примене Зенер диода

1. Зенер диода као напон

У једносмерном колу, Зенер диода се може користити као регулатор напона или као референца напона. Главна употреба Зенер диоде лежи у чињеници да напон на Зенер диоди остаје константан за већу промену струје. То омогућава употребу Зенер-диоде као уређаја са сталним напоном или регулатора напона.

У било ком коло напајања , регулатор се користи за обезбеђивање константног излазног напона (оптерећења) без обзира на варијацију улазног напона или варијацију струје оптерећења. Варијација улазног напона назива се регулација линије, док се промена струје оптерећења назива регулација оптерећења.

Зенер диода као регулатор напона

Једноставно коло које укључује Зенер-диоду као регулатор захтева отпорник мале вредности који је повезан у серију са улазним извором напона. Ниска вредност је потребна како би се омогућио максималан проток струје кроз диоду, паралелно повезану. Међутим, једино ограничење је да струја кроз Зенер диоду не сме бити мања од минималне струје Зенер диоде. Једноставно речено, за минимални улазни напон и максималну струју оптерећења, струја Зенер диоде увек треба да буде И_змин.

Приликом дизајнирања регулатора напона помоћу Зенер диоде, овај други је одабран с обзиром на његову максималну оцену снаге. Другим речима, максимална струја кроз уређај треба да буде: -

Ја_макс= Снага / Зенер напон

Будући да су улазни напон и потребан излазни напон познати, лакше је одабрати Зенер диоду са напоном приближно једнаким напону оптерећења, тј. Вз ~ = В_или.

Вредност серијског отпорника је изабрана да буде

“коло нископропусних аудио филтера ”

Р = (В._у- В._са) / (И._змин+ И_Л), где сам И._Л= Напон оптерећења / Отпор оптерећења.

Имајте на уму да се за напоне оптерећења до 8В може користити једна Зенер диода. Међутим, за напоне оптерећења веће од 8В, који захтевају Зенер-ове напоне веће вредности напона, пожељно је користити унапред пристрасну диоду у серији са Зенер-диодом. То је зато што се Зенер диода при вишем напону држи принципа слома лавине, имајући позитивну температуру коефицијента.

Због тога се за компензацију користи диода са негативним температурним коефицијентом. Наравно, данас се користе практичне Зенер диоде са компензацијом температуре.

2. Зенер диода као референтни напон

Зенер диода као референтни напон

У изворима напајања и многим другим круговима, Зенер диода проналази своју примену као добављач сталног напона или као референца напона. Једини услови су да улазни напон буде већи од Зенер-овог напона, а серијски отпорник треба да има минималну вредност такву да кроз уређај тече максимална струја.

3. Зенер диода као стезаљка напона

У кругу који укључује улазни извор наизменичне струје, различит од нормалног Коло за стезање ПН диоде , може се користити и Зенер диода. Диода се може користити за ограничавање врха излазног напона на Зенер напон на једној страни и на око 0В на другој страни синусног облика таласа.

“логички израз за пуно сабирање ”

зенер диода као стезаљка напона

У горе наведеном колу, током позитивног полуциклуса, када је улазни напон такав да зенер диода буде обрнуто пристрасна, излазни напон је константан одређено време док напон не почне да опада.

Током негативног полуциклуса, Зенер-диода је усмерена на прослеђивање везе. Како се негативни напон повећава на напонски праг напона, диода почиње да проводи, а негативна страна излазног напона је ограничена на гранични напон.

Имајте на уму да за добијање излазног напона само у позитивном опсегу користите две супротно пристрасне Зенер диоде у серији.

Радне примене Зенер диоде

Са растућом популарношћу паметних телефона, пројекти засновани на андроид-у се данас преферирају. Ови пројекти укључују употребу Блуетоотх уређаји засновани на технологији. Ови Блуетоотх уређаји захтевају око 3В напона за рад. У таквим случајевима се користи Зенер диода која даје 3В референцу на Блуетоотх уређај.

Радна примена Зенер диоде која укључује Блуетоотх уређај

Друга примена укључује употребу Зенер диоде као регулатора напона. Овде се наизменични напон исправља диодом Д1 и филтрира кондензатором. Овај филтрирани једносмерни напон регулише диода да би обезбедио константни референтни напон од 15В. Овај регулисани једносмерни напон користи се за погон управљачког круга, који се користи за управљање пребацивањем светлости, као у аутоматизовани систем управљања осветљењем.

Примена регулације напона Зенер диоде

Надамо се да смо успели да пружимо прецизне, али суштинске информације о раду Зенер диоде и њеној примени. Ево једноставног питања за читаоце - Зашто су ИЦ регулаторе углавном префериране од Зенер диоде у регулисаном напајању једносмерном струјом?

Дајте своје одговоре и, наравно, повратне информације у одељку за коментаре испод.

Пхото Цредитс