Diod Zener - apakah itu dan untuk apa ia?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Diod zener ialah diod semikonduktor dengan sifat unik. Jika semikonduktor biasa ialah penebat apabila dihidupkan semula, maka ia melaksanakan fungsi ini sehingga peningkatan tertentu dalam voltan yang dikenakan, selepas itu kerosakan boleh balik seperti longsoran berlaku. Dengan peningkatan selanjutnya dalam arus terbalik yang mengalir melalui diod zener, voltan terus kekal malar disebabkan oleh penurunan berkadar dalam rintangan. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk mencapai mod penstabilan.

Dalam keadaan tertutup, arus bocor yang kecil terlebih dahulu melalui diod zener. Unsur tersebut berkelakuan seperti perintang, nilai rintangannya adalah besar. Semasa kerosakan, rintangan diod zener menjadi diabaikan. Jika kita terus meningkatkan voltan pada input, elemen mula menjadi panas dan apabila arus melebihi nilai yang dibenarkan, tidak dapat dipulihkan.kerosakan haba. Jika perkara itu tidak dibawa kepadanya, apabila voltan berubah dari sifar ke had atas kawasan kerja, sifat diod zener dipelihara.

Apabila diod zener dihidupkan terus, ciri-cirinya adalah sama seperti diod. Apabila tambah disambungkan ke p-region, dan tolak disambungkan ke n-region, rintangan peralihan adalah kecil dan arus mengalir dengan bebas melaluinya. Ia meningkat apabila voltan masukan meningkat.

Diod zener ialah diod khas yang disambungkan kebanyakannya dalam arah yang bertentangan. Elemen pertama dalam keadaan tertutup. Sekiranya berlaku kerosakan elektrik, diod zener voltan mengekalkannya tetap pada julat arus yang luas.

Tolak dikenakan pada anod, dan tambah pada katod. Di luar penstabilan (di bawah titik 2), terlalu panas berlaku dan kebarangkalian kegagalan elemen meningkat.

Ciri

Parameter Zener adalah seperti berikut:

• U_st - voltan penstabilan pada arus undian I_st;
• I_{st min - arus permulaan kerosakan elektrik minimum;}
• I_{st maks - arus maksimum yang dibenarkan;}
• TKN - pekali suhu.

Berbeza dengan diod konvensional, diod zener ialah peranti semikonduktor di mana kawasan kerosakan elektrik dan haba agak jauh pada ciri voltan semasa.

Dikaitkan dengan arus maksimum yang dibenarkan ialah parameter yang sering dinyatakan dalamjadual - pelesapan kuasa:

P_maks=I_{st maks}∙ U_st.

Pergantungan suhu diod zener boleh sama ada positif atau negatif. Dengan menyambungkan elemen secara bersiri dengan pekali tanda yang berbeza, diod zener ketepatan dicipta yang tidak bergantung pada pemanasan atau penyejukan.

Skim kemasukan

Litar biasa penstabil ringkas, terdiri daripada rintangan balast R_{b dan diod zener yang memesongkan beban.}

Dalam sesetengah kes, terdapat pelanggaran penstabilan.

1. Penyerahan voltan besar kepada penstabil daripada sumber kuasa dengan kehadiran kapasitor penapisan pada output. Lonjakan arus semasa mengecasnya boleh menyebabkan kegagalan diod zener atau kemusnahan perintang R_b.
2. Muatkan penutupan. Apabila voltan maksimum digunakan pada input, arus diod zener mungkin melebihi yang dibenarkan, yang akan membawa kepada pemanasan dan kemusnahannya. Di sini adalah penting untuk memerhatikan kawasan pasport kerja yang selamat.
3. Rintangan R_{b dipilih kecil supaya pada voltan bekalan minimum yang mungkin dan arus maksimum yang dibenarkan pada beban, diod zener berada dalam zon peraturan kerja.}

Litar atau fius perlindungan thyristor digunakan untuk melindungi penstabil.

Perintang R_{b dikira dengan formula:}

R_b=(U_pit - U_nom)(Ist _{+ I}n_).

Semasadiod zener I_st dipilih antara nilai maksimum dan minimum yang dibenarkan, bergantung pada voltan input U_pit dan arus beban I _n.

Pilihan Zener

Elemen mempunyai sebaran besar dalam voltan penstabilan. Untuk mendapatkan nilai tepat U_{n, diod zener dipilih daripada kelompok yang sama. Terdapat jenis dengan julat parameter yang lebih sempit. Dengan pelesapan kuasa tinggi, elemen dipasang pada radiator.}

Untuk mengira parameter diod zener, data awal diperlukan, sebagai contoh, ini:

• U_{pit=12-15 V - voltan masukan;}
• U_{st=9 V - voltan stabil;}
• R_{n=50-100 mA - beban.}

Parameter adalah tipikal untuk peranti dengan penggunaan kuasa yang rendah.

Untuk voltan input minimum 12 V, arus pada beban dipilih kepada maksimum - 100 mA. Mengikut undang-undang Ohm, anda boleh mencari jumlah beban litar:

R_{∑=12 V / 0.1 A=120 Ohm.}

Pada diod zener, penurunan voltan ialah 9 V. Untuk arus 0.1 A, beban yang setara ialah:

R_{eq=9 V / 0.1 A=90 Ohm.}

Kini anda boleh menentukan rintangan balast:

R_{b=120 Ohm - 90 Ohm=30 Ohm.}

Ia dipilih daripada baris standard, di mana nilainya adalah sama dengan yang dikira.

Arus maksimum melalui diod zener ditentukan dengan mengambil kira pemotongan beban supaya ia tidak gagal jika mana-mana wayar tidak dipateri. Kejatuhan voltan merentasi perintang ialah:

U_{R=15 - 9=6 B.}

Kemudian arus melalui perintang ditentukan:

I_{R=6/30=0, 2 A.}

Memandangkan diod zener disambung secara bersiri dengannya, I_c=I_{R=0.2 A.}

Lesapan kuasa ialah P=0.2∙9=1.8 W.

Mengikut parameter yang diperoleh, diod Zener D815V yang sesuai dipilih.

Diod zener simetri

Tiristor diod simetri ialah peranti pensuisan yang mengalirkan arus ulang alik. Ciri kerjanya ialah penurunan voltan sehingga beberapa volt apabila dihidupkan dalam julat 30-50 V. Ia boleh digantikan dengan dua diod zener konvensional yang disambungkan balas. Peranti digunakan sebagai elemen pensuisan.

Analog diod zener

Apabila tidak mungkin untuk mencari unsur yang sesuai, mereka menggunakan analog diod zener pada transistor. Kelebihan mereka ialah kemungkinan peraturan voltan. Penguat DC berbilang peringkat boleh digunakan untuk ini.

Pembahagi voltan dengan perintang pemangkasan R1 dipasang pada input. Jika voltan masukan meningkat, berdasarkan transistor VT1 ia juga meningkat. Pada masa yang sama, arus melalui transistor VT2 meningkat, yang mengimbangi peningkatan voltan, dengan itu mengekalkannya stabil pada output.

Penandaan diod zener

Diod zener kaca dan diod zener dalam bekas plastik dihasilkan. Dalam kes pertama, 2 nombor digunakan pada mereka, di antaranya terletak huruf V. Inskripsi 9V1 bermaksud bahawaU_{st=9, 1 V.}

Pada bekas plastik, inskripsi dihurai menggunakan lembaran data, di mana anda juga boleh mengetahui parameter lain.

Gelang gelap pada bekas itu menunjukkan katod yang disambungkan dengan tambah.

Kesimpulan

Diod zener ialah diod dengan ciri khas. Kelebihan diod zener ialah tahap penstabilan voltan yang tinggi dengan pelbagai perubahan arus operasi, serta skema sambungan mudah. Untuk menstabilkan voltan kecil, peranti dihidupkan ke arah hadapan, dan ia mula berfungsi seperti diod biasa.