„Zener“ diodai yra įprasti PN jungties diodai, veikiantys atvirkštinio įstrižumo būsena. „Zener“ diodo veikimas yra panašus į PN jungties diodą, kai jis nukreiptas į priekį, tačiau unikalumas yra tas, kad jis taip pat gali veikti, kai jis yra prijungtas atvirkštiniu įstrižumu virš jo slenksčio / gedimo įtampos. Tai yra tarp pagrindiniai diodų tipai naudojamas dažnai, išskyrus įprastus diodus.
„Zener“ diodas veikia
Puslaidininkinis diodas atvirkštinio poslinkio sąlygomis
Jei galite prisiminti, paprastą PN jungiamąjį diodą sudaro p tipo puslaidininkių medžiagos ir n tipo puslaidininkių medžiagos derinys. Kai viena puslaidininkio kristalo pusė yra legiruota su donoro priemaišomis, o kita - su akceptoriaus priemaišomis, susidaro PN jungtis.
Nešališkas puslaidininkinis diodas
Normaliomis sąlygomis skylės iš p pusės linkusios skleisti į mažos koncentracijos sritį, ir tas pats atsitinka elektronams iš n pusės.
Taigi skylės sklinda į n pusę, o elektronai - į p pusę. Dėl to aplink sankryžą kaupiasi krūviai, susidarantys išeikvojimo regionas.
Nešališkas puslaidininkinis diodas
Visoje sankryžoje susidaro elektrinis poliškumas arba elektrinis dipolis, sukeliantis srauto srautą iš n pusės viršutinės pusės. Dėl to kinta neigiamas elektrinio lauko intensyvumas, generuojantis elektrinį potencialą per sankryžą. Šis elektrinis potencialas iš tikrųjų yra ribinė diodo įtampa ir yra apie 0,6 V siliciui ir 0,2 V germanui. Tai veikia kaip potenciali kliūtis daugumos krūvininkų srautui ir prietaisas nevadovauja.
Dabar, kai įprastas diodas yra nukreiptas taip, kad neigiama įtampa yra nukreipta į n pusę, o teigiama įtampa - į p pusę, sakoma, kad diodas yra nukreiptas į priekį. Ši naudojama įtampa linkusi sumažinti potencialų barjerą, kai ji viršija ribinę įtampą.
Šiuo metu ir vėliau dauguma nešiklių peržengia potencialų barjerą ir prietaisas pradeda veikti su srovės srautu per jį.
Kai diodas yra nukreiptas atvirkštine būsena aukščiau, naudojama įtampa yra tokia, kad padidina potencialų barjerą ir trukdo daugumos nešėjų srautui. Tačiau tai leidžia mažumų nešėjų srautą (skylės n tipo ir elektronai p tipo). Didėjant šiai atvirkštinei įtampai, atvirkštinė srovė turi tendenciją didėti palaipsniui.
Tam tikru momentu ši įtampa yra tokia, kad ji sugadina išsekimo sritį, sukeldama didžiulį srovės srauto padidėjimą. Čia pradeda veikti veikiantis „Zener“ diodas.
„Zener“ diodo veikimo principas
Kaip minėta pirmiau, pagrindinis „Zener“ diodo veikimo principas yra diodo, veikiančio atvirkštinio įstrižumo būsenoje, gedimo priežastis. Paprastai yra du suskirstymo tipai - „Zener“ ir „Avalanche“.
„Zener“ diodo veikimo principas
„Zener“ suskirstymas
Šio tipo gedimai įvyksta esant atvirkštinei įtampai nuo 2 iki 8 V. Net esant šiai žemai įtampai, elektrinio lauko intensyvumas yra pakankamai stiprus, kad veiktų jėgą atomo valentiniams elektronams taip, kad jie būtų atskirti nuo branduolių. Dėl to susidaro judrios elektronų-skylių poros, padidinančios srovės srautą visame įrenginyje. Apytikslė šio lauko vertė yra apie 2 * 10 ^ 7 V / m.
Šio tipo gedimai paprastai įvyksta su labai legiruotu diodu, kurio gedimo įtampa yra maža ir kurio elektrinis laukas yra didesnis. Didėjant temperatūrai, valentiniai elektronai įgyja daugiau energijos, kad sutriktų dėl kovalentinės jungties, ir reikia mažiau išorinės įtampos. Taigi, „Zener“ skilimo įtampa mažėja temperatūrai.
Lavinų suskirstymas
Šio tipo gedimai įvyksta esant atvirkštinei įtampai, viršijančiai 8 V ir didesnę. Tai atsitinka su lengvai legiruotais diodais, turinčiais didelę gedimo įtampą. Kai mažesnieji krūvininkai (elektronai) teka per prietaisą, jie linkę susidurti su elektronais, esančiais kovalentinėje jungtyje, ir sukelti kovalentinio ryšio sutrikimą. Didėjant įtampai, didėja ir elektronų kinetinė energija (greitis), o kovalentiniai ryšiai lengviau nutrūksta, todėl padidėja elektronų-skylių poros. Griūties griūties įtampa didėja priklausomai nuo temperatūros.
3 „Zener“ diodų programos
1. Zenerio diodas kaip įtampa
Nuolatinės srovės grandinėje „Zener“ diodas gali būti naudojamas kaip įtampos reguliatorius arba įtampos atskaitai pateikti. Pagrindinis „Zener“ diodo naudojimas yra tai, kad įtampa per „Zener“ diodą išlieka pastovi didesniam srovės pokyčiui. Tai leidžia naudoti „Zener“ diodą kaip pastovios įtampos įtaisą arba įtampos reguliatorių.
Bet kokiuose maitinimo grandinė , reguliatorius naudojamas pastoviai išėjimo (apkrovos) įtampai užtikrinti, neatsižvelgiant į įėjimo įtampos kitimą ar apkrovos srovės kitimą. Įvesties įtampos pokytis vadinamas linijos reguliavimu, o apkrovos srovės pokytis vadinamas apkrovos reguliavimu.
„Zener“ diodas kaip įtampos reguliatorius
Paprastai grandinei, kurioje kaip „Zener“ diodas yra reguliatorius, reikalingas mažos vertės rezistorius, nuosekliai sujungtas su įėjimo įtampos šaltiniu. Maža vertė reikalinga tam, kad būtų užtikrintas maksimalus srovės srautas per lygiagrečiai sujungtą diodą. Tačiau vienintelis apribojimas yra tai, kad srovė per „Zener“ diodą neturėtų būti mažesnė nei minimali „Zener“ diodo srovė. Paprasčiau tariant, norint gauti mažiausią įėjimo įtampą ir maksimalią apkrovos srovę, „Zener“ diodo srovė visada turėtų būti Izmin.
Kuriant įtampos reguliatorių naudojant „Zener“ diodą, pastarasis pasirenkamas atsižvelgiant į jo maksimalų galingumą. Kitaip tariant, didžiausia srovė per prietaisą turėtų būti: -
Ašmaks= Maitinimo / „Zener“ įtampa
Kadangi įėjimo įtampa ir reikalinga išėjimo įtampa yra žinomos, lengviau pasirinkti „Zener“ diodą, kurio įtampa yra maždaug lygi apkrovos įtampai, t. Y. Vz ~ = Varba.
Nuosekliojo rezistoriaus vertė yra pasirinkta
R = (Vį- Vsu) / (Ašzmin+ AšL), kur ašL= Apkrovos įtampa / atsparumas apkrovai.
Atkreipkite dėmesį, kad apkrovos įtampai iki 8V galima naudoti vieną „Zener“ diodą. Tačiau esant didesnei nei 8 V apkrovos įtampai, reikalaujančiai didesnės įtampos „Zener“ įtampos, patartina naudoti į priekį nukreiptą diodą nuosekliai su „Zener“ diodu. Taip yra todėl, kad esant didesnei įtampai, „Zener“ diodas vadovaujasi griūties griūties principu, turėdamas teigiamą koeficiento temperatūrą.
Taigi kompensacijai naudojamas neigiamas temperatūros koeficiento diodas. Žinoma, šiais laikais naudojami praktiški temperatūros kompensuojami „Zener“ diodai.
2. Zenerio diodas kaip įtampos atskaitos taškas
„Zener“ diodas kaip įtampos atskaitos taškas
Maitinimo šaltiniuose ir daugelyje kitų grandinių „Zener“ diodas gali būti naudojamas kaip nuolatinės įtampos tiekėjas arba įtampos atskaitos taškas. Vienintelės sąlygos yra tai, kad įėjimo įtampa turėtų būti didesnė už „Zener“ įtampą, o nuoseklaus rezistoriaus vertė turėtų būti tokia, kad maksimali srovė tekėtų per įrenginį.
3. „Zener“ diodas kaip įtampos griebtuvas
Grandinėje, kurioje yra kintamosios srovės įvesties šaltinis, skiriasi nuo įprasto PN diodų užveržimo grandinė , taip pat galima naudoti „Zener“ diodą. Diodu galima apriboti išėjimo įtampos smailę iki „Zener“ įtampos vienoje ir maždaug 0 V kitoje sinusinės bangos formos pusėje.
„zener“ diodas kaip įtampos sklendė
Minėtoje grandinėje teigiamo pusės ciklo metu, kai įėjimo įtampa yra tokia, kad zenerio diodas yra atvirkštinis, išėjimo įtampa tam tikrą laiką yra pastovi, kol įtampa pradeda mažėti.
Dabar per neigiamą pusės ciklą „Zener“ diodas persiunčia šališką ryšį. Kai neigiama įtampa padidėja iki persiuntimo slenksčio įtampos, diodas pradeda veikti, o neigiama išėjimo įtampos pusė yra apribota ribine įtampa.
Atkreipkite dėmesį, kad norint gauti išėjimo įtampą tik teigiamame diapazone, nuosekliai naudokite du priešingai nukreiptus „Zener“ diodus.
„Zener“ diodo darbo programos
Didėjant išmaniųjų telefonų populiarumui, android pagrįsti projektai šiais laikais teikiama pirmenybė. Šie projektai apima „Bluetooth“ technologijomis pagrįsti prietaisai. Šiems „Bluetooth“ įrenginiams veikti reikia maždaug 3 V įtampos. Tokiais atvejais „Zener“ diodas naudojamas 3V nuorodai į „Bluetooth“ įrenginį pateikti.
Veikiantis „Zener“ diodo pritaikymas naudojant „Bluetooth“ įrenginį
Kita programa apima „Zener“ diodo naudojimą kaip įtampos reguliatorių. Čia kintamosios srovės įtampa ištaisoma diodu D1 ir filtruojama kondensatoriumi. Ši filtruota nuolatinė įtampa reguliuojama diodu, kad būtų užtikrinta pastovi 15 V etaloninė įtampa. Ši reguliuojama nuolatinė įtampa naudojama valdymo grandinei valdyti, naudojama šviesos perjungimui valdyti, kaip ir automatizuota apšvietimo valdymo sistema.
„Zener“ diodų įtampos reguliavimo taikymas
Tikimės, kad pavyko pateikti tikslią, tačiau esminę informaciją apie „Zener“ diodų veikimą ir jo taikymą. Čia yra paprastas klausimas skaitytojams - kodėl reguliuojamosios nuolatinės srovės šaltinyje reguliatoriaus IC dažniausiai teikiama pirmenybė, o ne „Zener“ diodui?
Pateikite savo atsakymus ir, žinoma, atsiliepimus žemiau esančiame komentarų skyriuje.
Nuotraukų kreditai
- „Zener“ diodas veikia mokymasis apie elektroniką
- Nešališkas puslaidininkinis diodas wikimedia
- „Zener“ diodo veikimo principas kas-kada-kaip
