Základem spolehlivého a dlouhodobého provozu elektronických zařízení je stabilní napájecí napětí. K tomu se používají stabilizované napájecí zdroje. Můžeme říci, že hlavním prvkem, který určuje úroveň výstupního napětí napájecího zdroje, je polovodičové zařízení - zenerova dioda. Může to být jak základ lineárního stabilizátoru, tak prahový prvek ve zpětnovazebním obvodu spínacího zdroje. V tomto článku řekneme čtenářům webu Sám elektrikář o zařízení a principu fungování zenerovy diody.
Obsah:
- Co to je?
- Hlavní charakteristiky
- Konvenční grafické označení na diagramech
- Schéma zapojení
- Označení
Co to je?
Literatura poskytuje následující definici:
Zenerova dioda nebo Zenerova dioda je zařízení určené ke stabilizaci napětí v elektrických obvodech. Funguje s reverzním zkreslením v režimu rozdělení. Před nástupem rozpadu má vysoký přechodový odpor. Proudy protékající v tomto případě jsou nevýznamné. Jsou široce používány v elektronice a elektrotechnice.
Jednoduše řečeno, Zenerova dioda je určena ke stabilizaci napětí v elektronických obvodech. Je zahrnut v obvodu v opačném směru. Když napětí překročí stabilizační napětí, dojde k reverzibilnímu elektrickému rozpadu pn přechodu. Jakmile klesne na nominální hodnotu, rozpad se zastaví a zenerova dioda se zavře.
Níže uvedený obrázek je grafický diagram pro figuríny, aby pochopili, jak Zenerova dioda funguje.
Hlavními výhodami jsou nízké náklady a malé rozměry. Průmysl vyrábí zařízení se stabilizačním napětím 1,8 - 400 V v kovových, keramických nebo skleněných pouzdrech. Záleží na výkonu, pro který je zenerova dioda určena, a dalších charakteristikách.
Ke stabilizaci vysokonapěťového napětí od 0,4 do několika desítek kV se používají zenerové diody s výbojkou. Mají skleněnou skříň a byly použity v parametrických stabilizátorech před příchodem polovodičových součástek.
Zařízení, která mění svůj odpor v závislosti na použitém napětí, mají podobné vlastnosti - to jsou varistory. Rozdíl mezi zenerovou diodou a varistorem je ten, že má obousměrné symetrické charakteristiky. To znamená, že na rozdíl od diod nemá polaritu. Stručně řečeno, varistor je navržen tak, aby poskytoval ochrana před vysokým napětím elektronické obvody.
K ochraně zařízení před přepětím se používají tlumiče. Rozdíly mezi Zenerovou diodou a supresorem jsou v tom, že první postupně mění svůj vnitřní odpor v závislosti na aplikovaném napětí. Druhý, když je dosaženo určité prahové hodnoty napětí, se okamžitě otevře. Tito. jeho vnitřní odpor má tendenci k nule. Hlavním účelem tlumičů je chránit zařízení před přepětím.
Níže uvedený obrázek ukazuje konvenčně grafické označení (UGO podle GOST) polovodiče a jeho charakteristiku proudového napětí.
Na obrázku čísla označují část 1-2. Funguje a je určen ke stabilizaci napětí v obvodech. Pokud je zařízení zapnuto vpřed, bude fungovat jako normální dioda.
Doporučujeme sledovat následující video, abychom podrobněji prostudovali princip činnosti zenerovy diody, označení prvků a oblast jejich použití.
Hlavní charakteristiky
Při návrhu napájecích zdrojů byste měli být schopni správně vypočítat a podle hodnot vybrat potřebný prvek. Nesprávně zvolená zenerova dioda okamžitě selže nebo neudrží napětí na požadované úrovni.
Hlavní charakteristiky jsou:
- napětí UCT. stabilizace;
- jmenovitý stabilizační proud IUmění.protékající zenerovou diodou;
- přípustný ztrátový výkon;
- teplotní koeficient stabilizace;
- dynamický odpor.
Tyto vlastnosti určuje výrobce a jsou uvedeny v referenční literatuře.
Konvenční grafické označení na diagramech
Všechna zařízení mají grafické označení. To je nezbytné, aby nedošlo k narušení elektrického obvodu. Zenerova dioda má své vlastní grafické označení, které je schváleno mezistátní normou pro jedinou normu pro projektovou dokumentaci (ESKD).
Níže uvedený obrázek ukazuje, jak je v diagramu uvedeno podle GOST 2.730-73, zenerova dioda je prakticky označena jako dioda, protože ve skutečnosti je to jedna z jejích odrůd.
Pro správné zařazení byste měli rozlišit, kde plus, kde mínus. Při pohledu na výše uvedený obrázek je plus (anoda) vlevo a minus (katoda) vpravo. Podle ESKD by rozměry diod UGO měly být 5/5 mm. To je znázorněno na obrázku níže.
Schéma zapojení
Zvažte činnost zenerovy diody na příkladu parametrického stabilizačního obvodu. Toto je typické rozložení. Zde jsou vzorce pro výpočet stabilizátoru.
Řekněme, že je zde 15 voltů a výstup musí být 9 V. Podle tabulky napětí v referenční knize vybereme Zenerovu diodu D810. Vypočítáme rezistor omezující proud R1 podle obrázku níže. Zobrazuje odpor omezující proud a schéma zapojení. Režim regulace napětí je vyznačen na charakteristice proudového napětí 1.2.
Aby polovodič neselhal, je nutné vzít v úvahu stabilizační proud a zátěžový proud. Určete stabilizační proud z referenční knihy.
To se rovná 5 mA. Následující obrázek ukazuje část příručky.
Předpokládáme, že proud zátěže je 100 mA:
R1 = (Uv-USvatý) / (Ján+ JáCT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohmů.
Pokud potřebujete výkonný stabilizátor, stojí za to sestavit obvod zenerovou diodou a tranzistorem.
Pokud je nutné vyrobit stabilizátor pro malé napětí 0,2-1 V, použije se k tomu stabilizátor. Je to druh zenerovy diody, ale pracuje v přední větvi charakteristiky I - V a zapíná se v dopředném směru, což je jeho jedinečná vlastnost.
Podobně můžete vyrobit napájecí zdroj, kde je stabilizátor vyroben z diod. Stejně jako stabilizátor jsou zapnuty směrem dopředu. Potřebné napětí se získává přímým poklesem napětí přes diodu, u křemíkových diod se pohybuje v rozmezí 0,5-0,7V. Při absenci diod můžete sestavit Zenerovu diodu z tranzistoru.
Níže uvedený obrázek ukazuje tranzistorový obvod.
Průmysl také vyrábí kontrolované zenerovy diody. Nebo přesněji se jedná o mikroobvod - TL431. Jedná se o univerzální mikroobvod, který vám umožňuje regulovat napětí v rozmezí od 2,5 do 36 voltů.
Nastavení se provádí výběrem odporového děliče. Níže uvedený diagram ukazuje 5voltový regulátor. Dělič je sestaven na rezistorech o jmenovité hodnotě 2,2 K.
Specialista by měl vědět, jak zkontrolovat činnost zenerovy diody pomocí multimetru. Ihned si všimneme, že lze kontrolovat pouze jednosměrný prvek; zdvojené (obousměrné) prvky takové kontrole nepodléhají. Pokud Zenerova dioda funguje správně, pak když tester „vytáčí“ v jednom směru, zobrazí otevřený obvod a ve druhém minimální odpor. Vadný zvoní oběma směry.
Označení
V závislosti na výkonu diody jsou k dispozici v různých baleních. Na kovových skříních vysokého výkonu je uvedeno písmeno typu zařízení.
Níže uvedené fotografie ukazují zařízení sovětské výroby a jejich vzhled.
V dnešní době se diody s nízkým výkonem vyrábějí ve skleněných vitrínách. Označení importovaných zařízení je barevně odlišeno. Tělo je označeno pruhy nebo barevnými kroužky.
Následující obrázek ukazuje značení SMD diod.
Domácí diody ve skleněných vitrínách jsou označeny pruhy nebo prstenci. Typ a parametry můžete určit pomocí jakékoli referenční knihy elektronických součástek. Například zelený pruh označuje zenerovou diodu KS139A a modrý pruh (nebo prstenec) označuje KS133A.
Na výkonných zařízeních v kovových pouzdrech je uvedeno označení písmenem, například D816, jak je znázorněno na fotografii výše. To je nutné, abyste věděli, jak vybrat analog.
Zkoumali jsme tedy, co jsou zenerovy diody, jak fungují a k čemu slouží. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích pod článkem!
Související materiály:
- Co je to tranzistorový tester
- Jak funguje odpor
- Jak pájet rádiové komponenty z desek
