Zener-dioder er normale PN-koblingsdioder som fungerer i omvendt forspent tilstand. Arbeid med Zener-dioden ligner på en PN-kryssdiode i videresendt forspent tilstand, men det unike ligger i det faktum at den også kan lede når den er koblet i omvendt forspenning over terskelen / sammenbruddsspenningen. Disse er blant grunnleggende typer dioder brukes ofte, bortsett fra normale dioder.

Zener-diode fungerer

Halvlederdiode i omvendt forspenningstilstand

Hvis du kan huske, dannes en enkel PN-kryssdiode av en kombinasjon av halvledermateriale av p-type med halvledermateriale av n-type. Når den ene siden av en halvlederkrystall er dopet med donor urenheter og den andre siden med akseptor urenheter, dannes et PN-kryss.

Upartisk halvlederdiode

Under normale forhold har hull fra p-siden en tendens til å diffundere til et område med lav konsentrasjon, og det samme skjer for elektroner fra n-siden.

Dermed diffunderer hullene til n-siden og elektronene diffunderer til p-siden. Dette resulterer i akkumulering av ladninger rundt krysset og danner en utarmningsregion.

Upartisk halvlederdiode

En elektrisk polaritet eller elektrisk dipol dannes over krysset, og forårsaker strømmen av strøm fra n-siden. Dette resulterer i varierende negativ elektrisk feltintensitet, og genererer et elektrisk potensial over krysset. Dette elektriske potensialet er faktisk terskelspenningen til dioden og er rundt 0,6V for silisium og 0,2V for Germanium. Dette fungerer som en potensiell barriere for strømmen av flertalladebærere, og enheten fører ikke.

Nå når en normal diode er forspent slik at en negativ spenning påføres n-siden og positiv spenning til p-siden, sies det at dioden er i forspent tilstand. Denne påførte spenningen har en tendens til å redusere den potensielle barrieren etter at den går utover terskelspenningen.

På dette tidspunktet og etterpå krysser de fleste transportørene den potensielle barrieren, og enheten begynner å lede med strømmen gjennom den.

Når dioden er forspent i omvendt tilstand til ovenfor, er den påførte spenningen slik at den legger til potensiell barriere og hindrer strømmen av majoritetsbærere. Imidlertid tillater det strømmen av minoritetsbærere (hull i n-type og elektroner i p-type). Når denne omvendte forspenningen øker, har tilbakestrømmen en tendens til å øke gradvis.

På et bestemt tidspunkt er denne spenningen slik at den forårsaker nedbrytning av uttømningsregionen og forårsaker en massiv økning i strømmen. Det er her Zener-dioden som virker, spiller inn.

Prinsippet bak Zener diode Working

Som nevnt ovenfor, ligger det grunnleggende prinsippet bak arbeidet med en Zener-diode i årsaken til sammenbrudd for en diode i omvendt forspent tilstand. Normalt er det to typer sammenbrudd - Zener og Avalanche.

“hva er en myk start ”

Prinsipp bak zenerdioder

Zener sammenbrudd

Denne typen sammenbrudd oppstår for en omvendt forspenning mellom 2 og 8V. Selv ved denne lave spenningen er intensiteten på det elektriske feltet sterk nok til å utøve en kraft på atomens valenselektroner slik at de skilles fra kjernene. Dette resulterer i dannelsen av mobile elektronhullpar, noe som øker strømmen over enheten. Den omtrentlige verdien av dette feltet er omtrent 2 * 10 ^ 7 V / m.

Denne typen sammenbrudd forekommer normalt for en høyt dopet diode med lav nedbrytningsspenning og et større elektrisk felt. Når temperaturen øker, får valenselektronene mer energi til å forstyrres fra den kovalente bindingen, og det kreves mindre mengde ekstern spenning. Dermed reduseres Zener-spenningen med temperaturen.

Skred sammenbrudd

Denne typen sammenbrudd skjer ved omvendt forspenning over 8V og høyere. Det oppstår for lett dopede dioder med stor nedbrytningsspenning. Ettersom minoritetsladningsbærere (elektroner) flyter over enheten, har de en tendens til å kollidere med elektronene i den kovalente bindingen og føre til at den kovalente bindingen forstyrres. Når spenningen øker, øker også den kinetiske energien (hastigheten) til elektronene, og de kovalente bindingene forstyrres lettere, noe som forårsaker en økning i elektronhullparene. Skredspenningen øker med temperaturen.

3 Zener-dioder

1. Zener-diode som en spenning

I en DC-krets kan Zener-diode brukes som en spenningsregulator eller for å gi spenningsreferanse. Hovedbruken av Zener-diode ligger i det faktum at spenningen over en Zener-diode forblir konstant for en større strømendring. Dette gjør det mulig å bruke en Zener-diode som en konstant spenningsenhet eller en spenningsregulator.

I noen strømforsyningskrets , brukes en regulator for å tilveiebringe en konstant utgangsspenning (belastning) uavhengig av variasjon i inngangsspenning eller variasjon i laststrøm. Variasjonen i inngangsspenning kalles ledningsregulering, mens variasjonen i laststrøm kalles lastregulering.

Zener Diode som en spenningsregulator

En enkel krets som involverer Zener-diode som regulator krever en motstand med lav verdi som er koblet i serie med inngangsspenningskilden. Den lave verdien er nødvendig for å tillate maksimal strøm av strøm gjennom dioden, parallellkoblet. Den eneste begrensningen er imidlertid at strømmen gjennom Zener-dioden ikke skal være mindre enn minimum Zener-diode-strømmen. Enkelt sagt, for en minimum inngangsspenning og en maksimal belastningsstrøm, bør Zener-diode-strømmen alltid være jeg_zmin.

Mens du designer en spenningsregulator ved hjelp av en Zener-diode, velges sistnevnte med hensyn til maksimal effekt. Med andre ord, den maksimale strømmen gjennom enheten skal være: -

Jeg_maks= Strøm / Zener-spenning

Siden inngangsspenningen og den nødvendige utgangsspenningen er kjent, er det lettere å velge en Zener-diode med en spenning omtrent lik belastningsspenningen, dvs. Vz ~ = V_eller.

Verdien til seriemotstanden er valgt å være

“potensiometer for å kontrollere motorhastigheten ”

R = (V._i- V_med)/(JEG_zmin+ Jeg_L), hvor jeg_L= Lastspenning / lastmotstand.

Merk at for belastningsspenninger opp til 8V kan en enkelt Zener-diode brukes. Men for belastningsspenninger utover 8V, som krever Zener-spenninger med høyere spenningsverdi, anbefales det å bruke en fremoverforspent diode i serie med Zener-dioden. Dette er fordi Zener-dioden ved høyere spenning følger skrednedbrytningsprinsippet og har en positiv temperatur på koeffisienten.

Derfor brukes en negativ temperaturkoeffisientdiode for kompensasjon. Selvfølgelig brukes i disse dager praktiske temperaturkompenserte Zener-dioder.

2. Zener-diode som en spenningsreferanse

Zener-diode som en spenningsreferanse

I strømforsyninger og mange andre kretser finner Zener-dioden sin anvendelse som en konstant spenningsleverandør eller en spenningsreferanse. De eneste betingelsene er at inngangsspenningen skal være større enn Zener-spenningen, og seriemotstanden skal ha en minimumsverdi slik at den maksimale strømmen strømmer gjennom enheten.

3. Zener-diode som en spenningsklemmer

I en krets som involverer AC-inngangskilden, forskjellig fra det normale PN-diode klemkrets , kan en Zener-diode også brukes. Dioden kan brukes til å begrense toppen av utgangsspenningen til Zener-spenning på den ene siden og til ca. 0V på en annen side av den sinusformede bølgeformen.

“hva er en megger og hvordan fungerer det ”

zenerdiode som spenningsklemmer

I den ovennevnte kretsen, under positiv halv syklus, når inngangsspenningen er slik at zenerdioden er reversert forspent, er utgangsspenningen konstant i en viss tid til spenningen begynner å synke.

Nå i løpet av den negative halvsyklusen, er Zener-dioden i videresending av forspent forbindelse. Når den negative spenningen øker til spenningen for videresending av terskelen, begynner dioden å lede og den negative siden av utgangsspenningen er begrenset til terskelspenningen.

Merk at for å få en utgangsspenning bare i positivt område, bruk to motsatte forspente Zener-dioder i serie.

Arbeidsapplikasjoner av Zener Diode

Med den økende populariteten til smarttelefoner, android-baserte prosjekter blir foretrukket i disse dager. Disse prosjektene innebærer bruk av blåtann teknologibaserte enheter. Disse Bluetooth-enhetene krever omtrent 3V spenning for drift. I slike tilfeller brukes en Zener-diode for å gi en 3V-referanse til Bluetooth-enheten.

Arbeidsapplikasjon av Zener-diode som involverer en Bluetooth-enhet

En annen applikasjon innebærer bruk av Zener-diode som en spenningsregulator. Her blir vekselstrømmen rettet opp av dioden D1 og filtrert av kondensatoren. Denne filtrerte DC-spenningen reguleres av dioden for å gi en konstant referansespenning på 15V. Denne regulerte DC-spenningen brukes til å drive kontrollkretsen, som brukes til å kontrollere lysbryter, som i en automatisert lysstyringssystem.

Zener diodespenningsreguleringsapplikasjon

Vi håper vi har vært i stand til å gi presis, men likevel viktig informasjon om Zener-dioder og dets applikasjoner. Her er et enkelt spørsmål til leserne - Hvorfor foretrekkes regulator-IC mest enn Zener-diode i regulert likestrømforsyning?

Gi svarene dine og selvfølgelig din tilbakemelding i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter