Ένας απόλυτος οδηγός για τις διόδους Zener το 2021

Μια δίοδος Zener είναι πολύ χρήσιμη όταν πρόκειται για τη ρύθμιση και τη σταθεροποίηση των διακυμάνσεων του φορτίου ή της τροφοδοσίας έναντι μιας πηγής τάσης και άλλων εφαρμογών. Τι γνωρίζετε για τη δίοδο Zener; 

Αυτός ο οδηγός θα εισαγάγει τον ορισμό μιας διόδου Zener, τα χαρακτηριστικά, τις προδιαγραφές, τις εφαρμογές, τον τρόπο λειτουργίας της και το σύμβολό της στο διάγραμμα κυκλώματος. Εάν είστε λάτρης των ηλεκτρονικών ή έρχεστε σε επαφή με τη δίοδο Zener στη δουλειά, μπορείτε να κατανοήσετε καλύτερα τη δίοδο Zener μέσω αυτής της κοινής χρήσης. Ας συνεχίσουμε να διαβάζουμε!

Το να μοιράζεσαι σημαίνει ότι νοιάζεσαι!

Περιεχόμενο

● Τι είναι μια δίοδος Zener;

● 3 Κύρια χαρακτηριστικά μιας διόδου Zener

● Προδιαγραφές Διόδου Zener

● Ποιες είναι οι εφαρμογές μιας διόδου Zener;

● Πώς λειτουργεί μια δίοδος Zner;

● Τι είναι το σύμβολο της διόδου Zener;

● FAQ

● Συμπέρασμα

Τι είναι μια δίοδος Zener; 

Οι δίοδοι Zener είναι διακριτές συσκευές ημιαγωγών με βάση τη σιλικόνη που επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει αμφίδρομα - είτε προς τα πίσω είτε προς τα εμπρός. Οι δίοδοι αποτελούνται από μια ένωση σιλικόνης PN με μεγάλη πρόσμειξη, η οποία προορίζεται να φέρει αντίστροφη κατεύθυνση μόλις επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο όριο τάσης.

Οι δίοδοι Zener έχουν μια καθορισμένη τάση αντίστροφης διάσπασης. Όταν επιτευχθεί αυτό, αρχίζουν να διοχετεύουν ρεύμα και συνεχίζουν να λειτουργούν ασταμάτητα προς την αντίστροφη κατεύθυνση πόλωσης χωρίς να υποστούν ζημιά. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των διόδων Zener είναι ότι ένα ποικίλο εύρος τάσεων θα εξακολουθεί να διατηρεί σταθερή πτώση τάσης σε όλη τη δίοδο. Ως αποτέλεσμα, οι δίοδοι Zener μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές ρύθμισης τάσης.

Η εισαγωγή στις δίοδοι Zener που εξηγούν πώς λειτουργούν

3 Κύρια χαρακτηριστικά μιας διόδου Zener

Οι δίοδοι Zener λειτουργούν παρόμοια με τις συμβατικές δίοδοι όταν βρίσκονται στο λειτουργία προκατάληψης. 

● Έχουν τάση ενεργοποίησης πόλωσης μεταξύ 0.3 και 0.7 V. Όταν συνδέεται σε αντίστροφη λειτουργία, υπάρχει μια μικρή ροή ρεύματος διαρροής στις περισσότερες εφαρμογές. 

● Καθώς η αντίστροφη τάση αυξάνεται στην καθορισμένη τάση διάσπασης, θα ρέει ρεύμα μέσω της διόδου. Όταν το ρεύμα αυξηθεί στο μέγιστο (που καθορίζεται από τις αντιστάσεις σε σειρά), θα σταθεροποιηθεί και θα παραμείνει σταθερό σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμοζόμενης τάσης.

● Ανεξάρτητα από την τιμή ρεύματος που διαρρέει τη δίοδο, η τάση παραμένει σχεδόν σταθερή. Αυτό συμβαίνει επίσης με μεγάλες αλλαγές ρεύματος, με την προϋπόθεση ότι το ρεύμα της διόδου παραμένει μεταξύ του μέγιστου ρεύματος και του ρεύματος διάσπασης.

Ο ισχυρός αυτοέλεγχος μιας διόδου Zener είναι ιδιαίτερα χρήσιμος όταν πρόκειται για ρύθμιση και σταθεροποίηση των διακυμάνσεων του φορτίου ή της τροφοδοσίας έναντι μιας πηγής τάσης. Αυτό το καθιστά βασικό χαρακτηριστικό καθώς επιτρέπει στη δίοδο να χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία εφαρμογών ρυθμιστή τάσης.

Προδιαγραφές Διόδου Zener

Ορισμένες προδιαγραφές θα διαφέρουν μεταξύ των μεμονωμένων διόδων Zener. Αυτά περιλαμβάνουν τη διαρροή ισχύος, την ονομαστική τάση λειτουργίας και το μέγιστο αντίστροφο ρεύμα. Οι πρόσθετες κοινές προδιαγραφές περιλαμβάνουν:

● Τάση Zener - σχετίζεται με την αντίστροφη τάση διάσπασης. Αυτό κυμαίνεται από 2.4V έως 200V, ανάλογα με τη συγκεκριμένη δίοδο

● Ρεύμα (μέγιστο) - το μέγιστο ρεύμα στην ονομαστική τάση Zener. Αυτό μπορεί να κυμαίνεται από 200uA έως 200A

● Ρεύμα (ελάχιστο) - το ελάχιστο ρεύμα που απαιτείται στην τάση Zener για να διακοπεί η δίοδος. Αυτό είναι συνήθως μεταξύ 5mA και 10mA

● Ονομασία ισχύος - η μέγιστη ονομαστική κατανάλωση ισχύος της διόδου, συμπεριλαμβανομένου τόσο του ρεύματος που διαρρέει τη δίοδο όσο και της τάσης σε αυτήν. Οι τυπικές τιμές περιλαμβάνουν 400mW, 500mW, 1W και 5W. Με επιφανειακές διόδους, οι τυπικές τιμές είναι 200mW, 350mW, 500mW και 1W

● Ανοχή τάσης - συνήθως ±5%

● Σταθερότητα θερμοκρασίας - οι πιο σταθερές δίοδοι είναι συνήθως περίπου 5V

● Αντίσταση Zener - η αντίσταση που παρουσιάζει η δίοδος

Ποιες είναι οι εφαρμογές μιας διόδου Zener; 

Οι δίοδοι Zener χρησιμοποιούνται για μια σειρά εφαρμογών, όπως:

● Ρύθμιση τάσης

● Αναφορά τάσης

● Καταστολή υπερτάσεων

● Εναλλαγή εφαρμογών

● Κυκλώματα κουρευτικής μηχανής

Είναι δυνατή η χρήση μιας δίοδος Zener για τη δημιουργία σταθεροποιημένης τάσης εξόδου χαμηλού κυματισμού υπό συνθήκες ρεύματος μεταβλητού φορτίου. Όταν ένα κατάλληλη αντίσταση περιορισμού ρεύματος χρησιμοποιείται για να περάσει ένα μικρό ρεύμα από μια πηγή τάσης μέσω της διόδου, θα διοχετευτεί επαρκές ρεύμα για να διατηρηθεί η απαιτούμενη πτώση τάσης. Καθώς η τιμή του φορτίου αλλάζει, αλλάζει και η μέση έξοδος τάσης. Ωστόσο, η προσθήκη μιας διόδου Zener μπορεί να παράγει ομοιόμορφη έξοδο τάσης.

Με αυτό που λέγεται, πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι δίοδοι Zener μπορεί περιστασιακά να παράγουν ηλεκτρικό θόρυβο στην παροχή DC καθώς εργάζονται για να σταθεροποιήσουν την τάση. Αυτό είναι καλό στην πλειονότητα των εφαρμογών, αλλά προσθέτει υψηλή αξία πυκνωτή αποσύνδεσης στην έξοδο της διόδου μπορεί να διορθώσει το πρόβλημα παρέχοντας επιπλέον εξομάλυνση.

Καθώς οι δίοδοι Zener μπορούν να λειτουργήσουν σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κυκλώματα ρυθμιστή τάσης για να διατηρούν σταθερή έξοδο τάσης DC. Αυτή η σταθερή τάση μπορεί να διατηρηθεί παρά τις τυχόν διακυμάνσεις στην τάση εισόδου ή τις αλλαγές ρεύματος φορτίου.

Αυτό το κύκλωμα ρυθμιστή τάσης περιλαμβάνει μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος που συνδέεται σε σειρά με την τάση εισόδου. Στη συνέχεια, η δίοδος και το φορτίο πρέπει να συνδεθούν παράλληλα. Η σταθεροποιημένη τάση εξόδου και η τάση διακοπής της διόδου θα είναι πάντα η ίδια.

Πώς λειτουργεί μια δίοδος Zener;

Η αρχή πίσω από τη λειτουργία μιας διόδου Zener καθορίζεται από την αιτία της βλάβη της διόδου στην κατάσταση αντίστροφης πόλωσης. Υπάρχουν συνήθως δύο τύποι - η ανάλυση Zener και η κατανομή χιονοστιβάδων.

Ανάλυση Zener

Μια βλάβη Zener συμβαίνει με αντίστροφη τάση πόλωσης μεταξύ 2V και 8V. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι αρκετή για να ασκήσει δύναμη στα ηλεκτρόνια σθένους, διαχωρίζοντάς τα από τους πυρήνες – ακόμη και σε αυτή τη χαμηλή τάση. Αυτή η διαδικασία σχηματίζει κινητά ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, αυξάνοντας επομένως τη ροή του ρεύματος.

Οι βλάβες Zener συμβαίνουν συνήθως για διόδους υψηλής πρόσμιξης με μεγάλο ηλεκτρικό πεδίο και χαμηλή τάση διάσπασης. Περισσότερη ενέργεια κερδίζεται από τα ηλεκτρόνια σθένους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, επομένως απαιτείται λιγότερη τάση προς τα έξω. Αυτό σημαίνει επίσης ότι η τάση διάσπασης Zener μειώνεται παράλληλα με τη θερμοκρασία.

Καταστροφή χιονοστιβάδας

Η διακοπή τάσης συμβαίνει επίσης στην κατάσταση αντίστροφης πόλωσης, σε τουλάχιστον 8 V, για δίοδοι με ελαφριά πρόσμιξη που έχουν μεγάλη τάση διάσπασης. Τα ηλεκτρόνια που ρέουν μέσα από τη δίοδο συγκρούονται με ηλεκτρόνια στον ομοιοπολικό δεσμό, διαταράσσοντάς τον. 

Η ταχύτητα των ηλεκτρονίων αυξάνεται καθώς αυξάνεται και η τάση, πράγμα που σημαίνει ότι οι ομοιοπολικοί δεσμοί μπορούν να διαταραχθούν πιο εύκολα. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η τάση διάσπασης της χιονοστιβάδας αυξάνεται παράλληλα με τη θερμοκρασία.

Τι είναι το σύμβολο της διόδου Zener; 

Οι παρακάτω εικόνες απεικονίζουν το τυπικό σύμβολο της διόδου Zener που χρησιμοποιείται σε ένα διάγραμμα κυκλώματος. Αυτό το σύμβολο δείχνει πώς θα σημειωνόταν η παρουσία μιας διόδου Zener σε ένα διάγραμμα κυκλώματος. Ομοίως, εάν δείτε αυτό το σύμβολο σε ένα διάγραμμα κυκλώματος, σημαίνει ότι υπάρχει δίοδος Zener σε αυτό το σημείο του κυκλώματος.

Αυτό το διάγραμμα στη συνέχεια βασίζεται στα παραπάνω, δείχνοντας περισσότερες πληροφορίες για τη δίοδο Zener. Η επάνω γραμμή του διαγράμματος δείχνει το σύμβολο της διόδου συν το θετικό και το αρνητικό καθώς σχετίζεται με την άνοδο και την κάθοδο. Η κάτω γραμμή του διαγράμματος δείχνει το ίδιο, εκτός από μια απλοποιημένη έκδοση μιας ρεαλιστικής διόδου σε αντίθεση με το σύμβολο της διόδου Zener.

Συχνές ερωτήσεις

1. Ε: Μπορούν να συνδεθούν πολλαπλές δίοδοι Zener σε σειρά;

Α: Πολλές δίοδοι zener μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, συνήθως για να επιτευχθεί μια συγκεκριμένη τάση zener. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιείτε πολλαπλές διόδους, πρέπει επίσης να παρακολουθείτε το ρεύμα Zener και να διασφαλίζετε ότι δεν γίνεται υπέρβαση της μέγιστης τιμής. 

Αυτό συμβαίνει επειδή το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα Zener είναι ίσο με τη χαμηλότερη δίοδο που είναι συνδεδεμένη σε σειρά. Αυτό σημαίνει επίσης ότι όταν δύο δίοδοι zener συνδέονται σε σειρά, εάν οι δίοδοι δεν έχουν την ίδια προδιαγραφή ρεύματος Zener, δεν θα εμφανίζουν το καθορισμένο ρεύμα ή τάση Zener.

2. Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της διόδου Zener και της διόδου;

Α: Η δίοδος είναι μια μονοκατευθυντική (μονόδρομη) αγώγιμη συσκευή ημιαγωγών. Οι δίοδοι Zener είναι επίσης συσκευές ημιαγωγών, αλλά η βασική διαφορά είναι ότι μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό υπό συνθήκες προς τα εμπρός και προς τα πίσω. 

Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο τύπων είναι η ένταση του ντόπινγκ. Οι παραδοσιακές δίοδοι είναι συνήθως μετρίως ντοπαρισμένες, ενώ οι δίοδοι zener είναι πιο ντοπαρισμένες για την επίτευξη υψηλότερης τάσης διάσπασης.

3. Ε: Πού χρησιμοποιούνται οι δίοδοι Zener;

Η δίοδος Zener χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές και είναι ένα από τα βασικά συστατικά των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας σταθερής ράγας ισχύος χαμηλής ισχύος από υψηλότερη τάση και παρέχουν μια τάση αναφοράς για το κύκλωμα, ειδικά μια σταθερή παροχή ρεύματος, όπως η κατασκευή σε Ρυθμιστής DC / DC για προστασία από υπέρταση.

4. Ε: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των διόδων Zener;

Η δίοδος Zener είναι φθηνότερη από μια άλλη δίοδο. Η δίοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση και τη σταθεροποίηση της τάσης στο κύκλωμα. Αυτές οι δίοδοι έχουν υψηλά πρότυπα απόδοσης. Ελέγξτε το ρεύμα που ρέει.

Συμπέρασμα

Μιλώντας για αυτό, μαθαίνουμε τις βασικές πληροφορίες για τη δίοδο Zener, συμπεριλαμβανομένου του ορισμού, των χαρακτηριστικών, των προδιαγραφών, των εφαρμογών, του πώς λειτουργεί και πώς σημειώνεται σε ένα διάγραμμα κυκλώματος. Η καλύτερη κατανόηση της διόδου Zener μπορεί να σας βοηθήσει να τις χρησιμοποιήσετε καλύτερα στο κύκλωμα της τάσης ρύθμισης. Τι πιστεύετε για τη δίοδο Zener; Αφήστε τα σχόλιά σας παρακάτω και θα σας απαντήσουμε το συντομότερο δυνατό. Εάν πιστεύετε ότι αυτό το μερίδιο είναι χρήσιμο για εσάς, μην ξεχάσετε να το μοιραστείτε!

Επίσης, διαβάστε

● Πράγματα που δεν πρέπει να χάσετε για το Facebook Meta και Metaverse

● Ποια είναι η διαφορά μεταξύ AM και FM;

● Πώς το LTM8022 μModule Regulator παρέχει καλύτερο σχεδιασμό για τροφοδοτικό;

● Πώς να ανιχνεύσετε ρυθμιστές τάσης με βάση τη δίοδο Zener;

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων