Zenera diodes ir normālas PN savienojuma diodes, kas darbojas apgrieztā stāvoklī. Zenera diodes darbība ir līdzīga PN savienojuma diodei pārsūtīšanas neobjektivitātes stāvoklī, taču unikalitāte slēpjas faktā, ka tā var darboties arī tad, ja tā ir savienota ar pretēju slīpumu virs sliekšņa / sadalījuma sprieguma. Tie ir vieni no diodes pamata veidi lieto bieži, izņemot parastās diodes.
Zenera diode darbojas
Pusvadītāju diode apgrieztā slīpuma stāvoklī
Ja jūs varat atcerēties, vienkāršu PN savienojuma diodi veido p-veida pusvadītāju materiāla un n-veida pusvadītāju materiāla kombinācija. Kad pusvadītāju kristāla viena puse ir leģēta ar donora piemaisījumiem un otra puse ar akceptora piemaisījumiem, tiek izveidots PN savienojums.
Neobjektīvs pusvadītāju diode
Normālos apstākļos caurumi no p puses mēdz izkliedēties līdz zemas koncentrācijas reģionam, un tas pats notiek elektroniem no n puses.
Tādējādi caurumi izkliedējas uz n pusi, un elektroni - uz p pusi. Tā rezultātā krustojumā uzkrājas lādiņi, veidojot noplicināšanas reģionu.
Neobjektīvs pusvadītāju diode
Krustojumā tiek izveidota elektriskā polaritāte vai elektriskā dipols, kas izraisa plūsmas plūsmu no n sānu augšējās puses. Tā rezultātā mainās negatīva elektriskā lauka intensitāte, radot elektrisko potenciālu visā krustojumā. Šis elektriskais potenciāls faktiski ir diodes sliekšņa spriegums, un silīcijam tas ir aptuveni 0,6 V un germanijam - 0,2 V. Tas darbojas kā potenciāls šķērslis vairākuma lādiņu nesēju plūsmai, un ierīce nevada.
Tagad, kad parastais diods ir novirzīts tā, ka negatīvajam spriegumam tiek pievienota n puse un pozitīva sprieguma p pusei, tiek teikts, ka diode ir uz priekšu vērstā stāvoklī. Šim pielietotajam spriegumam ir tendence samazināt potenciālo barjeru pēc tam, kad tā pārsniedz sliekšņa spriegumu.
Šajā brīdī un pēc tam lielākā daļa nesēju šķērso potenciālo barjeru, un ierīce sāk vadīt ar strāvas plūsmu caur to.
Kad diods tiek novirzīts apgrieztā stāvoklī uz augšu, pielietotais spriegums ir tāds, ka tas palielina potenciālu barjeru un kavē vairākuma nesēju plūsmu. Tomēr tas pieļauj mazākuma nesēju plūsmu (caurumi n-veida un elektronu p-veida). Palielinoties šim apgrieztā slīpuma spriegumam, pretējā strāva mēdz pakāpeniski palielināties.
Noteiktā brīdī šis spriegums ir tāds, ka tas izraisa noplicināšanas reģiona sadalīšanos, izraisot strauju strāvas masveida pieaugumu. Šeit darbojas Zenera diodes darbība.
Zenera diodes darbības princips
Kā minēts iepriekš, Zenera diodes darbības pamatprincips ir diodes sadalīšanās cēlonis apgrieztā stāvoklī. Parasti ir divu veidu sadalījumi - Zener un Avalanche.
Zenera diode darbības princips
Zener sadalījums
Šāda veida sadalījums notiek apgrieztā slīpuma spriegumam no 2 līdz 8 V. Pat pie šī zema sprieguma elektriskā lauka intensitāte ir pietiekami spēcīga, lai iedarbinātu spēku uz atoma valences elektroniem tā, lai tie būtu atdalīti no kodoliem. Tā rezultātā veidojas mobilie elektronu-caurumu pāri, palielinot strāvas plūsmu visā ierīcē. Aptuvenā šī lauka vērtība ir aptuveni 2 * 10 ^ 7 V / m.
Šis sadalīšanās veids parasti notiek ar ļoti leģētu diodi ar zemu sadalīšanās spriegumu un lielāku elektrisko lauku. Palielinoties temperatūrai, valences elektroni iegūst vairāk enerģijas, lai traucētu no kovalentās saites, un ir nepieciešams mazāks ārējā sprieguma daudzums. Tādējādi Zenera sadalīšanās spriegums samazinās līdz ar temperatūru.
Lavīnu sadalījums
Šāda veida sadalījums notiek pie apgrieztā slīpuma sprieguma virs 8V un augstāka. Tas notiek ar viegli leģētām diodēm ar lielu sadalīšanās spriegumu. Kad mazākuma lādiņu nesēji (elektroni) plūst pāri ierīcei, tiem ir tendence sadurties ar kovalentās saites elektroniem un izraisīt kovalentās saites traucējumus. Palielinoties spriegumam, palielinās arī elektronu kinētiskā enerģija (ātrums), un kovalentās saites tiek vieglāk izjauktas, izraisot elektronu-caurumu pāru pieaugumu. Lavīnas sabrukšanas spriegums palielinās līdz ar temperatūru.
3 Zener diode lietojumi
1. Zenera diode kā spriegums
Līdzstrāvas ķēdē Zenera diode var tikt izmantota kā sprieguma regulators vai sprieguma atskaites nodrošināšanai. Galvenais Zenera diodes izmantojums ir saistīts ar faktu, ka spriegums pāri Zenera diodei paliek nemainīgs lielākām strāvas izmaiņām. Tas ļauj izmantot Zenera diode kā pastāvīga sprieguma ierīci vai sprieguma regulatoru.
Jebkurā barošanas ķēde , regulatoru izmanto, lai nodrošinātu pastāvīgu izejas (slodzes) spriegumu neatkarīgi no ieejas sprieguma izmaiņām vai slodzes strāvas izmaiņām. Ieejas sprieguma svārstības sauc par līnijas regulēšanu, savukārt slodzes strāvas izmaiņas - par slodzes regulēšanu.
Zenera diode kā sprieguma regulators
Vienkāršai ķēdei, kurā kā regulators ir iesaistīts Zenera diode, ir vajadzīgs mazas vērtības rezistors, kas virknē savienots ar ieejas sprieguma avotu. Zema vērtība ir nepieciešama, lai nodrošinātu maksimālu strāvas plūsmu caur diodi, kas savienota paralēli. Tomēr vienīgais ierobežojums ir tāds, ka strāvai caur Zenera diode nevajadzētu būt mazākai par minimālo Zener diode strāvu. Vienkārši sakot, minimālajam ieejas spriegumam un maksimālajai slodzes strāvai Zenera diodes strāvai vienmēr jābūt Izmin.
Projektējot sprieguma regulatoru, izmantojot Zener diode, pēdējais tiek izvēlēts, ņemot vērā tā maksimālo jaudu. Citiem vārdiem sakot, maksimālajai strāvai caur ierīci jābūt: -
Esmaks= Jauda / Zenera spriegums
Tā kā ir zināms ieejas spriegums un nepieciešamais izejas spriegums, ir vieglāk izvēlēties Zenera diode ar spriegumu, kas aptuveni vienāds ar slodzes spriegumu, t.i., Vz ~ = Vvai.
Sērijas rezistora vērtība tiek izvēlēta kā
R = (Viekšā- Var) / (Izmin+ EsL), kur esL= Slodzes spriegums / slodzes pretestība.
Ņemiet vērā, ka slodzes spriegumam līdz 8 V var izmantot vienu Zenera diode. Tomēr slodzes spriegumam, kas pārsniedz 8 V, un kuriem nepieciešama lielāka Zener sprieguma vērtība, ieteicams izmantot uz priekšu orientētu diodi virknē ar Zener diode. Tas ir tāpēc, ka Zenera diode ar lielāku spriegumu ievēro lavīnas sadalīšanās principu, kam ir pozitīva koeficienta temperatūra.
Tādējādi kompensācijai tiek izmantots negatīvs temperatūras koeficienta diode. Protams, šajās dienās tiek izmantotas praktiskas temperatūras kompensētas Zener diodes.
2. Zenera diode kā atsauces spriegums
Zenera diode kā atsauce uz spriegumu
Barošanas avotos un daudzās citās ķēdēs Zenera diode to izmanto kā pastāvīga sprieguma nodrošinātāju vai sprieguma atsauci. Vienīgie nosacījumi ir tādi, ka ieejas spriegumam jābūt lielākam par Zenera spriegumu, un sērijveida rezistoram jābūt ar tādu minimālo vērtību, lai maksimālā strāva plūst caur ierīci.
3. Zenera diode kā sprieguma skava
Ķēdē, kurā iesaistīts maiņstrāvas ievades avots, kas atšķiras no parastā PN diode iespīlēšanas ķēde , var izmantot arī Zenera diode. Diodi var izmantot, lai ierobežotu izejas sprieguma maksimumu līdz Zenera spriegumam vienā pusē un apmēram 0 V citā sinusoidālās viļņu formas pusē.
zenera diode kā sprieguma skava
Iepriekšminētajā ķēdē pozitīvā puscikla laikā, kad ieejas spriegums ir tāds, ka zenera diode ir pretēji novirzīta, izejas spriegums noteiktu laiku ir nemainīgs, līdz spriegums sāk samazināties.
Tagad negatīvā pusperioda laikā Zenera diode pārsūta neobjektīvā savienojumā. Kad negatīvais spriegums palielinās līdz pārsūtīšanas sliekšņa spriegumam, diode sāk vadīt, un izejas sprieguma negatīvā puse ir ierobežota ar sliekšņa spriegumu.
Ņemiet vērā, ka, lai iegūtu izejas spriegumu tikai pozitīvā diapazonā, sērijveidā izmantojiet divas pretēji tendenciozas Zener diodes.
Zenera diode darba lietojumi
Pieaugot viedtālruņu popularitātei, android balstīti projekti šajās dienās dod priekšroku. Šie projekti ietver Bluetooth uz tehnoloģijām balstītas ierīces. Šīm Bluetooth ierīcēm darbībai nepieciešams aptuveni 3 V spriegums. Šādos gadījumos Zener diode tiek izmantota, lai sniegtu 3V atsauci uz Bluetooth ierīci.
Zenera diode darbojas ar Bluetooth ierīci
Cits pieteikums ietver Zenera diode izmantošanu kā sprieguma regulatoru. Šeit maiņstrāvas spriegumu izlīdzina ar diode D1 un filtrē kondensators. Šo filtrēto līdzstrāvas spriegumu regulē diode, lai nodrošinātu nemainīgu atskaites spriegumu 15 V. Šo regulēto līdzstrāvas spriegumu izmanto vadības ķēdes vadīšanai, ko izmanto gaismas komutācijas kontrolei, tāpat kā automatizēta apgaismojuma vadības sistēma.
Zenera diode sprieguma regulēšanas programma
Mēs ceram, ka mēs spējām sniegt precīzu, tomēr būtisku informāciju par Zener diode darbību un tā lietojumiem. Šeit ir vienkāršs jautājums lasītājiem - kāpēc regulētā līdzstrāvas padevē regulatora IC parasti tiek dota priekšroka salīdzinājumā ar Zenera diode?
Sniedziet savas atbildes un, protams, savas atsauksmes komentāru sadaļā zemāk.
Fotoattēlu kredīti
- Zenera diode darbojas ar mācīšanās par elektroniku
- Neobjektīvs pusvadītāju diode ar wikimedia
- Zenera diode darbības princips kas-kad-kā
