Elektronisten laitteiden luotettavan ja pitkäaikaisen toiminnan perusta on vakaa syöttöjännite. Tätä varten käytetään vakautettuja virtalähteitä. Voimme sanoa, että pääelementti, joka määrittää virtalähteen lähtöjännitetason, on puolijohdelaite - zener -diodi. Se voi olla sekä lineaarisen vakaajan perusta että kynnyselementti kytkentävirtalähteen takaisinkytkentäpiirissä. Tässä artikkelissa kerromme sivuston lukijoille Sähköasentaja itse laitteesta ja zener -diodin toimintaperiaatteesta.
Sisältö:
- Mikä se on
- Pääasialliset tunnusmerkit
- Perinteinen graafinen merkintä kaavioissa
- Liitäntäkaavio
- Merkintä
Mikä se on
Kirjallisuus tarjoaa seuraavan määritelmän:
Zener -diodi tai Zener -diodi on laite, joka on suunniteltu vakauttamaan jännite sähköpiireissä. Toimii käänteisen esijännityksen kanssa erittelytilassa. Ennen hajoamisen alkamista sillä on korkea siirtymävastus. Tässä tapauksessa virtaavat virrat ovat merkityksettömiä. Niitä käytetään laajalti elektroniikassa ja sähkötekniikassa.
Yksinkertaisesti sanottuna Zener -diodi on suunniteltu vakauttamaan jännite elektronisissa piireissä. Se sisältyy piiriin vastakkaiseen suuntaan. Kun jännite ylittää vakautusjännitteen, pn -liitännän sähköinen rikkoutuminen tapahtuu. Heti kun se laskee nimellisarvoon, hajoaminen pysähtyy ja zener -diodi sulkeutuu.
Alla oleva kuva on graafinen kaavio nukkeille Zener -diodin toiminnan ymmärtämiseksi.
Suurimmat edut ovat alhaiset kustannukset ja pienet mitat. Teollisuus valmistaa laitteita, joiden vakautusjännite on 1,8 - 400 V metalli-, keraaminen- tai lasikoteloissa. Se riippuu tehosta, johon zener -diodi on suunniteltu, ja muista ominaisuuksista.
Suurjännitteen vakauttamiseksi 0,4: stä useisiin kymmeniin kV: iin käytetään hehkupurkaus-zener-diodeja. Niissä on lasikotelo ja niitä käytettiin parametrisissa stabilisaattoreissa ennen puolijohdelaitteiden tuloa.
Laitteilla, jotka muuttavat vastustaan jännitteen mukaan, on samanlaiset ominaisuudet - nämä ovat varistorit. Ero zener-diodin ja varistorin välillä on, että jälkimmäisellä on kaksisuuntaiset symmetriset ominaisuudet. Tämä tarkoittaa, että toisin kuin diodit, sillä ei ole napaisuutta. Lyhyesti varistori on suunniteltu tarjoamaan ylijännitesuojaus elektroniset piirit.
Vaimentimia käytetään suojaamaan laitteita jännitepiikkeiltä. Ero zener -diodin ja vaimennuksen välillä on se, että entinen muuttaa asteittain sisäistä vastustaan jännitteen mukaan. Toinen, kun tietty jänniteraja saavutetaan, avautuu välittömästi. Nuo. sen sisäinen vastus on yleensä nolla. Vaimentimien päätarkoitus on suojata laitteita virtapiikeiltä.
Alla oleva kuva esittää puolijohteen tavanomaisen graafisen merkinnän (GGO: n mukaan) ja sen virtajänniteominaisuuden.
Kuvassa numerot osoittavat osion 1-2. Se toimii ja on suunniteltu vakauttamaan piirien jännite. Jos laite on kytketty eteenpäin, se toimii kuin normaali diodi.
Suosittelemme seuraavan videon katsomista, jotta voit tutkia tarkemmin zener -diodin toimintaperiaatetta, elementtien nimeämistä ja niiden käyttöaluetta.
Pääasialliset tunnusmerkit
Virtalähteitä suunniteltaessa sinun pitäisi pystyä laskemaan ja valitsemaan tarvittava elementti arvojen mukaan. Väärin valittu Zener -diodi epäonnistuu välittömästi tai ei ylläpitää jännitettä vaaditulla tasolla.
Tärkeimmät ominaisuudet ovat:
- jännite UcT. vakauttaminen;
- nimellinen vakautusvirta ITaide.virtaa zener -diodin läpi;
- sallittu virranpoisto;
- lämpötilan vakautuskerroin;
- dynaaminen vastus.
Nämä ominaisuudet määrittelee valmistaja ja ne on ilmoitettu viitekirjallisuudessa.
Perinteinen graafinen merkintä kaavioissa
Kaikilla laitteilla on graafinen merkintä. Tämä on välttämätöntä, jotta sähköpiiri ei sotkeudu. Zener -diodilla on oma graafinen nimitys, joka on hyväksytty valtioiden välisellä standardilla yhdelle suunnitteludokumentaation standardille (ESKD).
Alla oleva kuva osoittaa, kuinka se on esitetty kaaviossa GOST 2.730-73 mukaisesti, zener-diodi on käytännössä nimetty diodiksi, koska se on itse asiassa yksi sen lajikkeista.
Oikean sisällyttämisen varmistamiseksi sinun on erotettava missä plus, missä miinus. Yllä olevaa kuvaa tarkasteltaessa plus (anodi) on vasemmalla ja miinus (katodi) oikealla. ESKD: n mukaan UGO -diodien mittojen tulisi olla 5/5 mm. Tämä näkyy alla olevassa kuvassa.
Liitäntäkaavio
Harkitse zener -diodin toimintaa parametrisen stabilointipiirin esimerkin avulla. Tämä on tyypillinen asettelu. Tässä ovat kaavat stabilointiaineen laskemiseksi.
Oletetaan, että on 15 volttia ja ulostulon on oltava 9 V. Viitekirjan jännitelomakkeen mukaan valitsemme Zener -diodin D810. Lasketaan virranrajoitusvastus R1 alla olevan kuvan mukaisesti. Se näyttää virranrajoitusvastuksen ja kytkentäkaavion. Jännitteen säätötila on merkitty virtajänniteominaisuuteen 1.2.
Jotta puolijohde ei epäonnistu, on otettava huomioon vakautusvirta ja kuormitusvirta. Määritä stabilointivirta viitekirjasta.
Se on 5 mA. Alla oleva kuva esittää osan viitekirjasta.
Oletamme, että kuormitusvirta on 100 mA:
R1 = (Usisään-Ust) / (Minän+ MinäcT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohmia.
Jos tarvitset tehokkaan vakaajan, kannattaa koota piiri zener -diodista ja transistorista.
Jos on tarpeen tehdä stabilisaattori pienelle 0,2-1 V: n jännitteelle, käytetään stabilointiainetta. Se on eräänlainen zener -diodi, mutta se toimii I -V -ominaisuuden etuhaarassa ja syttyy eteenpäin, mikä on sen ainutlaatuinen piirre.
Samoin voit tehdä virtalähteen, jossa vakain on valmistettu diodeista. Kuten vakaaja, ne on kytketty eteenpäin. Tarvittava jännite saadaan suorilla jännitehäviöillä diodin poikki, piidiodien osalta se on alueella 0,5-0,7 V. Diodien puuttuessa voit koota Zener -diodin transistorista.
Alla oleva kuva esittää transistoripiirin.
Teollisuus tuottaa myös kontrolloituja Zener -diodeja. Tai tarkemmin sanottuna tämä on mikropiiri - TL431. Tämä on universaali mikropiiri, jonka avulla voit säätää jännitettä alueella 2,5-36 volttia.
Säätö suoritetaan valitsemalla vastusjakaja. Alla olevassa kaaviossa on 5 voltin säädin. Jakaja on asennettu vastuksille, joiden nimellisarvo on 2,2 K.
Asiantuntijan pitäisi tietää, kuinka tarkistaa zener -diodin toiminta yleismittarilla. Huomaa heti, että vain yksisuuntainen elementti voidaan tarkistaa; kaksinkertaisia (kaksisuuntaisia) elementtejä ei tarkasteta. Jos Zener -diodi toimii kunnolla, niin kun testeri "soittaa" yhteen suuntaan, se näyttää avoimen piirin ja toisessa vähimmäisvastuksen. Viallinen soi molempiin suuntiin.
Merkintä
Diodin tehosta riippuen niitä on saatavana eri pakkauksissa. Suuritehoisissa metallikoteloissa on ilmoitettu laitteen tyypin kirjain.
Alla olevat kuvat esittävät Neuvostoliiton valmistamia laitteita ja miltä ne näyttivät.
Nykyään pienitehoisia diodeja valmistetaan lasikoteloissa. Tuotujen laitteiden merkinnät on värikoodattu. Runko on merkitty raidoilla tai värillisillä renkailla.
Alla oleva kuva esittää SMD -diodien merkinnät.
Kotitalousdiodit lasikoteloissa on merkitty raidoilla tai renkailla. Voit määrittää tyypin ja parametrit käyttämällä mitä tahansa elektronisten komponenttien viitekirjaa. Esimerkiksi vihreä palkki osoittaa KS139A -zener -diodin ja sininen palkki (tai rengas) osoittaa KS133A: n.
Tehokkaissa laitteissa metallikoteloissa on merkitty kirjain, esimerkiksi D816, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy. Tämä on välttämätöntä, jotta osaat valita analogin.
Joten tutkimme, mitä zener -diodit ovat, miten ne toimivat ja mihin ne ovat. Jos sinulla on kysyttävää, kysy ne artikkelin alla olevista kommenteista!
Aiheeseen liittyviä materiaaleja:
- Mikä on transistoritesteri
- Kuinka vastus toimii
- Kuinka juottaa radiolaitteita levyiltä