Zener diode (zenerdiode, zener, zener diode werking, zener diodes)
Kenmerken van Zener -diodes:
Wanneer een junctie -diode tegengesteld is, circuleert normaal gesproken slechts een zeer kleine stroom inverse verzadiging; Staat in het tegenovergestelde kenmerk van figuur 2-25 (a). Wanneer de omgekeerde spanning voldoende is toegenomen, valt de kruising af en circuleert een grote omgekeerde stroom.
Als de omgekeerde stroom wordt beperkt door middel van geschikte serieweerstand, [R1 in het circuit van figuur 2-25 (b)], kan de vermogensdissipatie in de kruising worden gehandhaafd op een niveau dat het apparaat niet zal vernietigen.
In dit geval kunnen de kenmerken van Zener -diodes continu worden bediend in omgekeerde. De omgekeerde stroom keert terug naar zijn normale niveau wanneer de spanning wordt verlaagd onder het omgekeerde faalniveau.
De diodes die zijn ontworpen voor de omgekeerde faalbewerking hebben een afbraakspanning die uiterst stabiel blijft op een breed scala van huidige niveaus. Deze eigenschap geeft de diode van afbraak veel nuttige toepassingen als referentiebron van spanning.
Er zijn twee mechanismen die afbraak veroorzaken in een tegenovergestelde vooroordelen. Met een zeer smal depletiegebied kan weerstand tegen het elektrische veld (volt / breedte) geproduceerd door een tegenovergestelde biasspanning zeer hoog zijn.
Het elektrische veld met hoge intensiteit betekent dat de elektronen zich onderscheiden van hun atomen, waardoor het gebied van uitputting van een motorische isolatiemateriaal wordt omgezet.
Dit is ionisatie door elektrisch veld, ook wel Zener -falen genoemd, en het komt meestal voor met tegengestelde biasspanningen minder dan 5 V.
In gevallen waarin het uitputtingsgebied te breed is voor de breuk van Zener, kunnen de elektronen in de tegenovergestelde verzadigingsstroom voldoende energie krijgen om ervoor te zorgen dat andere elektronen worden vrijgegeven wanneer ze de atomen in het depressiegebied raken. Dit wordt botsingsionisatie genoemd.
De op deze manier vrijgegeven elektronen botsten met andere atomen om meer vrije elektronen te produceren in een lawine -effect. Lawine -afbraak wordt normaal geproduceerd door tegengestelde spanningsniveaus boven 5 V.
Hoewel Zener en Avalanche twee verschillende soorten falen zijn, worden de kenmerken van Zener -diodes in het algemeen toegepast op alle distributiedioden.
Circuitsymbool en verpakking:
Het symbool van het circuit voor een kenmerk van Zener-diodes in figuur 2-26 (a) is hetzelfde als dat van een gewone diode, maar met de kathodebalk ongeveer in de vorm van een letter Z.
De pijlpunt op het symbool wijst altijd in de (conventionele) richting van de stroom naar voren wanneer het apparaat naar voren is bevooroordeeld. Zoals geïllustreerd, voor de tegenovergestelde bias -bewerking, is de spanningsval (VZ) + op de kathode, – op de anode.
Low Power Zener -diodes zijn verkrijgbaar in verschillende pakketten. Voor het apparaatpakket geïllustreerd in figuur 2-26 (b) identificeert de gekleurde strip de kathodeterminal, zoals in het geval van een gewone diode met lage stroom.
Hoge stroom Zener -diodes zijn ook beschikbaar in het type pakket waarmee u op een koellichaam kunt klimmen.
Kenmerken en parameters:
De typische kenmerken van Zener-diodes worden gedetailleerd weergegeven in figuur 2-27. Merk op dat de voorste functie gewoon die van een gewone bevooroordeelde diode is. Enkele belangrijke punten op de omgekeerde eigenschap zijn:
VZ – Zener Breakdown -spanning
IZT – huidige test om VZ te meten
IZK – omgekeerde stroom in de buurt van de knie van het kenmerk; de minimale omgekeerde stroom om de storing te behouden
IZM – Maximale Zener -stroom; beperkt door de dissipatie van maximaal vermogen.
Dynamische impedantie (ZZ) is een andere belangrijke parameter die kan worden afgeleid uit kenmerken. Zoals geïllustreerd in figuur 2-27 ,; ZZ definieert hoe VZ verandert met de tegenovergestelde stroomvariaties in de diode. Wanneer gemeten in IZT wordt de dynamische impedantie aangeduid (ZZT).
De dynamische impedantie gemeten aan de knie van het kenmerk (ZZK) is aanzienlijk groter dan ZZT.
De zener -diodestroom kan elk niveau zijn tussen IZK en IZM. Voor de grootste spanningsstabiliteit werkt de diode normaal gesproken tijdens de test. Veel Zener -diodes met lage krachten hebben een test die is gespecificeerd bij 20 mA, maar sommige apparaten hebben lagere tests.
Gegevensblad:
Delen van een technisch blad voor Zener-diodes met lage kracht met spanningen variërend van 3,3 V tot 12 V zijn weergegeven in figuur 2-28. (Een technisch blad voor diodes van 2,4 V tot 110 V Zener. Opmerking In figuur 2-28 is Vz-tolerantie ± 5% of ± 10%.
Dit betekent bijvoorbeeld dat voor een 1N753 met een tolerantie van ± 10%, het reële VZ -niveau 6,3 V ± 10%is, of 5,67 V bij 6,93 V. De Zener -spanning blijft stabiel voor alles wat op dit strand gebeurt.
Het technische blad vermeldt ook de dynamische impedantie, de omgekeerde lekstroom en de temperatuurcoëfficiënt voor de VZ van elk apparaat. Zenerspanningen bij elke temperatuur kunnen worden berekend uit,
De kenmerken van temperatuur gecompenseerde Zener -diodes zijn ook beschikbaar met extreem lage temperatuurcoëfficiënten.
De Zener-diodes met laag vermogen zijn over het algemeen beperkt tot een maximale vermogensdissipatie van 400 MW (PD in F’g. 2-28). Meer krachtigere apparaten zijn beschikbaar. Alle vermogensdissipatie moet worden afgezet met de temperatuurstijging.
Wanneer de maximale Zener -stroom niet op het technische blad van het apparaat staat, kan deze worden berekend op basis van de vermogensdissipatievergelijking.
Gelijkwaardig circuit:
Het equivalente DC-circuit voor een zener-diode is gewoon een spanningscel met een VZ-spanning, zoals in figuur 2-30 (a). Dit is het complete equivalente circuit voor het apparaat voor alle CC -berekeningen. Voor de equivalente AC [Fig.
2-30 (b) i, de dynamische impedantie is opgenomen in de reeks met de spanningscel. Het AC -equivalente circuit wordt gebruikt in situaties waarin de zenerstroom in kleine hoeveelheden wordt gevarieerd.
Het moet duidelijk zijn dat deze equivalente circuits alleen van toepassing zijn wanneer de Zener -diode wordt gehandhaafd in omgekeerde. Als het apparaat voorwaarts wordt bevooroordeeld, moet het equivalente circuit voor een bevooroordeelde diode vooruit worden gebruikt.
