Zener (zener diode, zener dioden, zener-dioden, zenerdioden)
Eigenschaften von Zenerdioden:
Wenn eine Übergangsdiode entgegengesetzt ist, zirkuliert normalerweise nur ein sehr kleiner Strom inverser Sättigung; Ist auf dem entgegengesetzten Merkmal von Abbildung 2-25 (a). Wenn die inverse Spannung ausreichend erhöht ist, bricht die Kreuzung zusammen und ein großer umgekehrter Strom zirkuliert.
Wenn der umgekehrte Strom mittels geeigneter Serienwiderstand begrenzt ist, kann [R1 in der Schaltung von Abbildung 2-25 (b)] die Stromversorgung in der Kreuzung auf einem Niveau aufrechterhalten werden, das das Gerät nicht zerstört.
In diesem Fall können die Eigenschaften von Zenerdioden kontinuierlich in Umkehrung betrieben werden. Der umgekehrte Strom kehrt zu seinem normalen Niveau zurück, wenn die Spannung unter dem invertierten Versagen reduziert wird.
Die für den umgekehrten Ausfallbetrieb ausgelegten Dioden haben eine Breakdown -Spannung, die auf einem weiten Bereich der Stromniveaus extrem stabil bleibt. Diese Eigenschaft gibt die Aufschlüsselung viele nützliche Anwendungen als Referenzquelle der Spannung an.
Es gibt zwei Mechanismen, die in entgegengesetzten Verzerrungen einen Abbau verursachen. Mit einem sehr schmalen Verarmungsbereich kann der Widerstand gegen das elektrische Feld (Volt / Breite), das durch eine entgegengesetzte Vorspannung erzeugt wird, sehr hoch sein.
Das elektrische Feld mit hohem Intensität bedeutet, dass sich die Elektronen von ihren Atomen abheben und so den Bereich der Erschöpfung eines Treibers -Isoliermaterials umwandeln.
Dies ist Ionisation durch elektrisches Feld, auch Zenerversagen genannt, und tritt im Allgemeinen mit entgegengesetzten Vorspannungen von weniger als 5 V auf.
In Fällen, in denen der Verarmungsbereich für den Zenerbruch zu breit ist, können die Elektronen im gegenüberliegenden Sättigungsstrom ausreichend Energie erhalten, um sicherzustellen, dass andere Elektronen freigesetzt werden, wenn sie die Atome im Depressionsbereich treffen. Dies nennt man Kollisionionen.
Die auf diese Weise freigesetzten Elektronen kollidierten mit anderen Atomen, um mehr freie Elektronen in einem Lawineneffekt zu erzeugen. Der Abbau von Lawinen wird normalerweise durch entgegengesetzte Spannungsniveaus über 5 V erzeugt.
Obwohl Zener und Avalanche zwei verschiedene Arten von Versagen sind, werden die Eigenschaften von Zenerdioden im Allgemeinen auf alle Verteilungsdioden angewendet.
Schaltungssymbol und Verpackung:
Das Symbol der Schaltung für ein Merkmal von Zenerdioden in Abbildung 2-26 (a) entspricht dem einer gewöhnlichen Diode, jedoch mit der Kathodenstange ungefähr in Form eines Buchstabens Z.
Die Pfeilspitze am Symbol zeigt immer in (herkömmliche) Richtung des Stroms nach vorne, wenn das Gerät vorwärts vorgespannt ist. Wie dargestellt, beträgt der Spannungsabfall (VZ) für den entgegengesetzten Vorspannungsbetrieb + an der Kathode – auf der Anode.
Zener -Dioden mit geringer Leistung sind in einer Vielzahl von Paketen erhältlich. Für das in Abbildung 2-26 (b) dargestellte Gerätepaket identifiziert der farbige Streifen wie im Fall einer gewöhnlichen Diode mit niedrigem Strom.
Hochstrom -Zenerdioden sind auch in der Art des Pakets erhältlich, mit dem Sie auf einen Kühlkörper klettern können.
Eigenschaften und Parameter:
Die typischen Eigenschaften von Zenerdioden sind in Abbildung 2-27 ausführlich dargestellt. Beachten Sie, dass das vordere Merkmal einfach die einer gewöhnlichen voreingenommenen Diode ist. Einige wichtige Punkte für das umgekehrte Merkmal sind:
VZ – Zener -Breakdown -Spannung
IZT – Stromtest zur Messung von VZ
IZK – Umgekehrter Strom in der Nähe des Knies des Merkmals; der minimale umgekehrte Strom, um den Fehler aufrechtzuerhalten
IZM – Maximaler Zenerstrom; begrenzt durch die Ablassung der maximalen Leistung.
Dynamische Impedanz (ZZ) ist ein weiterer wichtiger Parameter, der aus den Eigenschaften abgeleitet werden kann. Wie in Abbildung 2-27 dargestellt; ZZ definiert, wie sich VZ mit den entgegengesetzten Stromschwankungen in der Diode ändert. Bei der Messung in IZT wird die dynamische Impedanz bezeichnet (ZZT).
Die dynamische Impedanz, gemessen am Knie der Eigenschaft (ZZK), ist signifikant größer als ZZT.
Der Zener -Diodenstrom kann jeder Ebene zwischen IZK und IZM sein. Für die größte Spannungsstabilität arbeitet die Diode normalerweise während des Tests. Viele Zenerdioden mit niedriger Leistung haben einen Test mit 20 mA, einige Geräte haben jedoch niedrigere Tests.
Datenblatt:
Teile eines technischen Blattes für Zenerdioden mit geringer Leistung mit Spannungen im Bereich von 3,3 V bis 12 V sind in Abbildung 2-28 dargestellt. (Ein technisches Blatt für Dioden von 2,4 V bis 110 V Zener. Hinweis in Abbildung 2-28, dass die VZ-Toleranz ± 5% oder ± 10% beträgt.
Dies bedeutet beispielsweise, dass für einen 1N753 mit einer Toleranz von ± 10%der reale VZ -Spiegel 6,3 V ± 10%oder 5,67 V bei 6,93 V beträgt. Die Zenerspannung bleibt für alles, was in diesem Strand passiert, stabil.
Das technische Blatt listet auch die dynamische Impedanz, den umgekehrten Leckstrom und den Temperaturkoeffizienten für die VZ jedes Geräts auf. Zenerspannungen bei jeder Temperatur können berechnet werden,
Die Merkmale von Temperaturkompensierungsdioden sind ebenfalls mit extrem niedrigen Temperaturkoeffizienten erhältlich.
Die Zenerdioden mit geringer Leistung sind im Allgemeinen auf eine maximale Leistung von 400 MW (PD in F’g. 2-28) begrenzt. Leistungsfähigere Geräte sind verfügbar. Alle Stromversorgung muss mit zunehmender Temperatur abgelagert werden.
Wenn der maximale Zenerstrom nicht auf dem technischen Blatt des Geräts aufgeführt ist, kann er aus der Leistungsdissipationsgleichung berechnet werden.
Äquivalente Schaltung:
Der äquivalente Gleichstromkreis für eine Zenerdiode ist einfach eine Spannungszelle mit einer VZ-Spannung, wie in Abbildung 2-30 (a). Dies ist die vollständige äquivalente Schaltung für das Gerät für alle CC -Berechnungen. Für die äquivalente AC [Abb.
2-30 (b) I, die dynamische Impedanz ist in Reihe mit der Spannungszelle enthalten. Die AC -Äquivalentschaltung wird in Situationen verwendet, in denen der Zenerstrom in kleinen Mengen variiert wird.
Es ist zu verstehen, dass diese äquivalenten Schaltungen nur dann gelten, wenn die Zener -Diode in umgekehrt gehalten wird. Wenn das Gerät nach vorne vorgespannt wird, sollte die äquivalente Schaltung für eine verzerrte Diode vorwärts verwendet werden.
