En ultimativ guide til Zener-dioder i 2021

En Zener-diode er yderst nyttig, når det kommer til at regulere og stabilisere variationer i belastning eller forsyning mod en spændingskilde og andre applikationer. Hvad ved du om Zener-dioden? 

Denne vejledning vil introducere definitionen af ​​en Zener Diode, dens karakteristika, specifikationer, applikationer, hvordan den virker og dens symbol i kredsløbsdiagrammet. Hvis du er en elektronikentusiast eller kommer i kontakt med Zener Diode på arbejdet, kan du få en bedre forståelse af Zener Diode gennem denne andel. Lad os fortsætte med at læse!

Deling er omsorgsfuld!

Indhold

● Hvad er en Zener Diode?

● 3 Hovedkarakteristika for en Zener Diode

● Specifikationer for en Zener Diode

● Hvad er anvendelserne af en Zener-diode?

● Hvordan virker en Zner-diode?

● Hvad er Zener-diodesymbolet?

● FAQ

● Konklusion

Hvad er en Zener Diode? 

Zenerdioder er silikonebaserede diskrete halvlederenheder, som tillader strømmen at flyde tovejs - enten baglæns eller fremad. Dioder består af en stærkt dopet PN-silikoneforbindelse, som er beregnet til at lede i modsat retning, når en bestemt spændingstærskel er nået.

Zenerdioder har en indstillet omvendt gennembrudsspænding. Når dette er nået, begynder de at lede strøm og fortsætter med at arbejde uophørligt i den omvendte forspændingsretning uden at pådrage sig skade. En af de vigtigste fordele ved Zener-dioder er, at et varierende spændingsområde stadig vil opretholde et konstant spændingsfald over dioden. Som et resultat kan Zener-dioder bruges til spændingsreguleringsapplikationer.

Introduktionen til Zener-dioder, der forklarer, hvordan de virker

3 Hovedkarakteristika for en Zener Diode

Zener-dioder fungerer på samme måde som konventionelle dioder, når de er i fremadrettet tilstand. 

● De har en tændspænding på mellem 0.3 og 0.7V. Når tilsluttet i omvendt tilstand, er der en lille lækstrøm i de fleste applikationer. 

● Når den omvendte spænding stiger til den indstillede gennemslagsspænding, vil der strømme strøm gennem dioden. Når strømmen stiger til et maksimum (bestemt af modstandene i serie), vil den stabilisere sig og forblive konstant over et bredt område af påført spænding.

● Uanset den aktuelle værdi, der strømmer gennem dioden, forbliver spændingen næsten konstant. Dette er også tilfældet ved store strømændringer, forudsat at diodestrømmen holder sig mellem den maksimale strøm og gennemslagsstrømmen.

En Zener-diodes stærke selvkontrol er yderst nyttig, når det kommer til at regulere og stabilisere variationer i belastning eller forsyning mod en spændingskilde. Dette gør den til en nøgleegenskab, da den gør det muligt for dioden at blive brugt i en række forskellige spændingsregulatorapplikationer.

Specifikationer for en Zener Diode

Nogle specifikationer vil variere mellem individuelle Zener-dioder. Disse omfatter effekttab, nominel arbejdsspænding og maksimal omvendt strøm. Yderligere almindelige specifikationer omfatter:

● Zenerspænding - dette relaterer sig til den omvendte gennembrudsspænding. Dette spænder fra 2.4V op til 200V, afhængigt af den specifikke diode

● Strøm (maksimum) - den maksimale strøm ved den nominelle Zener-spænding. Dette kan variere fra 200uA til 200A

● Strøm (minimum) - den minimale strøm, der kræves ved Zener-spændingen, for at dioden kan bryde ned. Dette er typisk mellem 5mA og 10mA

● Power Rating - den maksimale effekttab for dioden, inklusive både strømmen, der løber gennem dioden og spændingen over den. Standardværdier inkluderer 400mW, 500mW, 1W og 5W. Med overflademonterede dioder er typiske værdier 200mW, 350mW, 500mW og 1W

● Spændingstolerance - typisk ±5 %

● Temperaturstabilitet - de mest stabile dioder er normalt ca. 5V

● Zener-modstand - den modstand, som dioden udviser

Hvad er anvendelserne af en Zener-diode? 

Zener-dioder bruges til en række applikationer, herunder:

● Spændingsregulering

● Spændingsreference

● Overspændingsundertrykkelse

● Skift applikationer

● Klippekredsløb

Det er muligt at bruge en Zener-diode til at skabe en stabiliseret lav-rippel udgangsspænding under variable belastningsstrømforhold. Når en passende strømbegrænsende modstand bruges til at føre en mindre strøm fra en spændingskilde gennem dioden, vil der blive ført tilstrækkelig strøm til at opretholde det nødvendige spændingsfald. Efterhånden som belastningsværdien ændres, ændres den gennemsnitlige udgangsspænding også. Men tilføjelsen af ​​en Zener-diode kan producere en jævn spændingsudgang.

Når det er sagt, skal det også bemærkes, at Zener-dioder lejlighedsvis kan producere elektrisk støj på DC-forsyningen, da de arbejder for at stabilisere spændingen. Dette er fint i de fleste applikationer, men tilføjer en høj værdi afkoblingskondensator til udgangen af ​​dioden kan afhjælpe problemet ved at give ekstra udjævning.

Da Zener-dioder kan fungere i omvendt bias-tilstand, kan de bruges i spændingsregulatorkredsløb til at opretholde konstant DC-spændingsoutput. Denne konstante spænding kan opretholdes på trods af eventuelle variationer i spændingsindgangs- eller belastningsstrømændringer.

Dette spændingsregulatorkredsløb omfatter en strømbegrænsende modstand, som er forbundet i serie med indgangsspændingen. Dioden og belastningen skal så forbindes parallelt. Den stabiliserede spændingsudgang og diodens gennemslagsspænding vil altid være den samme.

Hvordan virker en zenerdiode?

Princippet bag driften af ​​en Zener-diode bestemmes af årsagen til diodens sammenbrud i omvendt bias tilstand. Der er typisk to typer - Zener-nedbrud og lavine-nedbrud.

Zener opdeling

Et Zener-nedbrud sker med en omvendt biasspænding mellem 2V og 8V. Intensiteten af ​​det elektriske felt er nok til at påføre kraft til valenselektronerne og adskille dem fra kernerne - selv ved denne lave spænding. Denne proces danner mobile elektron-hul-par, hvilket øger strømstrømmen.

Zener-nedbrud forekommer typisk for stærkt dopede dioder med et stort elektrisk felt og lav gennembrudsspænding. Mere energi opnås af valenselektronerne, når temperaturen stiger, og kræver derfor mindre udadgående spænding. Dette betyder også, at Zener-gennembrudsspændingen reduceres sammen med temperaturen.

Lavineopdeling

Spændingsnedbrud sker også i omvendt bias-tilstand, ved minimum 8V, for lys-dopede dioder, der har en stor gennembrudsspænding. Elektroner, der strømmer gennem dioden, kolliderer med elektroner i den kovalente binding og forstyrrer den. 

Elektronernes hastighed stiger, efterhånden som spændingen også stiger, hvilket betyder, at de kovalente bindinger lettere kan afbrydes. Det skal også bemærkes, at lavinegennembrudsspændingen stiger sammen med temperaturen.

Hvad er Zener-diodesymbolet? 

Billederne nedenfor viser standard Zener-diodesymbolet, der bruges i et kredsløbsdiagram. Dette symbol viser, hvordan tilstedeværelsen af ​​en Zener-diode vil blive noteret i et kredsløbsdiagram. På samme måde, hvis du ser dette symbol i et kredsløbsdiagram, betyder det, at en Zener-diode er til stede på det punkt i kredsløbet.

Dette diagram bygger så på ovenstående og viser mere information om Zener-dioden. Den øverste linje i diagrammet viser diodesymbolet plus det positive og negative, som det vedrører anoden og katoden. Den nederste linje i diagrammet viser det samme, undtagen med en forenklet version af en realistisk diode i modsætning til Zener-diodesymbolet.

Ofte stillede spørgsmål

1. Sp.: Kan flere zenerdioder forbindes i serie?

A: Flere zenerdioder kan forbindes i serie, normalt for at opnå en specifik zenerspænding. Men hvis du bruger flere dioder, skal du også overvåge Zener-strømmen og sikre, at den maksimale værdi ikke overskrides. 

Dette skyldes, at den maksimalt tilladte Zenerstrøm er lig med den laveste diode forbundet i serie. Dette betyder også, at når to zener-dioder er forbundet i serie, hvis dioderne ikke har samme Zener-strøm-specifikation, vil de ikke vise den angivne Zener-strøm eller spænding.

2. Sp: Hvad er forskellen mellem Zener Diode og Diode?

A: Diode er en ensrettet (envejs) ledende halvlederenhed. Zenerdioder er også halvlederenheder, men den vigtigste forskel er, at de kan lede elektricitet under fremadgående og omvendte bias-forhold. 

En anden vigtig forskel mellem de to typer er dopingintensiteten. Traditionelle dioder er normalt moderat dopede, mens zenerdioder er mere dopede for at opnå højere gennembrudsspænding.

3. Sp: Hvor bruges Zener-dioder?

Zenerdiode er meget udbredt i forskellige elektroniske enheder og er en af ​​de grundlæggende komponenter i elektroniske kredsløb. De bruges til at generere en stabil strømskinne med lav effekt ud fra en højere spænding og giver en referencespænding til kredsløbet, især en stabil strømforsyning som f.eks. DC / DC regulator til overspændingsbeskyttelse.

4. Sp: Hvad er fordelene ved Zener-dioder?

Zenerdiode er billigere end en anden diode. Dioden kan bruges til at justere og stabilisere spændingen i kredsløbet. Disse dioder har høje ydelsesstandarder. Styr strømmen.

Konklusion

Når vi taler om det, lærer vi de grundlæggende oplysninger om Zener-diode, herunder dens definition, karakteristika, specifikationer, applikationer, hvordan fungerer det, og hvordan er det noteret i et kredsløbsdiagram. At have en bedre forståelse af Zener-dioden kan hjælpe dig med at udnytte dem bedre i reguleringsspændingskredsløbet. Hvad synes du om Zener Diode? Efterlad dine kommentarer nedenfor, og vi vil svare dig så hurtigt som muligt. Hvis du mener, at denne deling er nyttig for dig, så glem ikke at dele den!

Læs også

● Ting du ikke bør gå glip af om Facebook Meta og Metaverse

● Hvad er forskellen mellem AM og FM?

● Hvordan LTM8022 μModule Regulator giver et bedre design til strømforsyning?

● Hvordan opdager man Zener Diode Based Voltage Regulatorer?

Læg en besked 

Message List