Zener dioda: uređaj, princip rada, karakteristike

Što je

Literatura daje sljedeću definiciju:

Zener dioda ili Zener dioda je uređaj dizajniran za stabilizaciju napona u električnim krugovima. Radi s obrnutim pristranostima u načinu kvara. Prije početka sloma ima veliki prijelazni otpor. Strujanja koja teku u ovom slučaju su beznačajna. Široko se koriste u elektronici i elektrotehnici.

Jednostavno rečeno, Zener dioda je dizajnirana za stabilizaciju napona u elektroničkim krugovima. Uključeno je u krug u suprotnom smjeru. Kad napon pređe stabilizacijski napon, dolazi do povratnog električnog kvara pn spoja. Čim padne na nominalni, kvar prestaje i zener dioda se zatvara.

Donja slika je grafički dijagram za lutke kako bi razumjeli kako Zener dioda radi.

Glavne prednosti su niske cijene i male dimenzije. Industrija proizvodi uređaje sa stabilizacijskim naponom od 1,8 - 400 V u metalnim, keramičkim ili staklenim vitrinama. Ovisi o snazi ​​za koju je zener dioda dizajnirana i drugim karakteristikama.

Za stabilizaciju visokonaponskog napona od 0,4 do nekoliko desetaka kV koriste se zener diode sa sjajnim pražnjenjem. Imaju staklenu vitrinu i korišteni su u parametarskim stabilizatorima prije pojave poluvodičkih uređaja.

Uređaji koji mijenjaju svoj otpor ovisno o primijenjenom naponu imaju slična svojstva - to su varistori. Razlika između zener diode i varistora je u tome što ovaj ima dvosmjerne simetrične karakteristike. To znači da, za razliku od dioda, nema polaritet. Ukratko, varistor je dizajniran za pružanje zaštita od prenapona elektronički sklopovi.

Prigušivači se koriste za zaštitu opreme od skokova napona. Razlika između zener diode i prigušivača je u tome što prvi postupno mijenja svoj unutarnji otpor ovisno o primijenjenom naponu. Drugi, kad se dosegne određeni prag napona, odmah se otvara. Oni. njegov unutarnji otpor teži nuli. Glavna svrha prigušivača je zaštita opreme od prenapona struje.

Donja slika prikazuje konvencionalno grafičku oznaku (UGO prema GOST-u) poluvodiča i njegovu strujno-naponsku karakteristiku.

Na slici brojevi označavaju odjeljak 1-2. Radi i dizajniran je za stabilizaciju napona u krugovima. Ako je uređaj uključen u smjeru naprijed, tada će raditi kao normalna dioda.

Preporučujemo da pogledate sljedeći video kako biste detaljnije proučili načelo rada zener diode, oznaku elemenata i njihovo područje primjene.

Glavne karakteristike

Prilikom projektiranja izvora napajanja trebali biste moći pravilno izračunati i odabrati potrebni element prema vrijednostima. Neispravno odabrana zener dioda odmah će otkazati ili neće održavati napon na potrebnoj razini.

Glavne karakteristike su:

• napon U_cT. stabilizacija;
• nazivna stabilizacijska struja I_Umjetnost.teče kroz zener diodu;
• dopušteno rasipanje snage;
• temperaturni koeficijent stabilizacije;
• dinamički otpor.

Ove karakteristike određuje proizvođač i navedene su u referentnoj literaturi.

Uobičajena grafička oznaka na dijagramima

Svi uređaji imaju grafičku oznaku. To je potrebno kako se ne bi zakrčio električni krug. Zener dioda ima svoju grafičku oznaku, koja je odobrena međudržavnim standardom za jedinstveni standard za projektnu dokumentaciju (ESKD).

Donja slika prikazuje kako je označeno na dijagramu prema GOST 2.730-73, zener dioda je praktično označena kao dioda, budući da je, zapravo, jedna od njegovih sorti.

Za ispravno uključivanje trebali biste razlikovati gdje je plus, a gdje minus. Gledajući gornju sliku, plus (anoda) je s lijeve strane, a minus (katoda) s desne strane. Prema ESKD -u, dimenzije UGO dioda trebale bi biti 5/5 mm. To je prikazano na donjoj slici.

Dijagram povezivanja

Razmotrimo rad zener diode na primjeru parametarskog kruga stabilizatora. Ovo je tipičan izgled. Ovdje su formule za izračun stabilizatora.

Recimo da postoji 15 volti, a izlaz mora biti 9 V. Prema tablici napona u priručniku odabiremo Zener diodu D810. Izračunajmo otpornik za ograničenje struje R1, prema donjoj slici. Prikazuje otpornik za ograničavanje struje i dijagram povezivanja. Način regulacije napona označen je na strujno-naponskoj karakteristici 1.2.

Kako poluvodič ne bi otkazao, potrebno je uzeti u obzir stabilizacijsku struju i struju opterećenja. Odredite struju stabilizacije iz referentne knjige.

Jednako je 5 mA. Donja slika prikazuje dio priručnika.

Pretpostavljamo da je struja opterećenja 100 mA:

R1 = (U_u-U_sv) / (Ja_n+ Ja_cT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohma.

Ako vam je potreban snažan stabilizator, tada je vrijedno sastaviti krug od zener diode i tranzistora.

Ako je potrebno napraviti stabilizator za mali napon od 0,2-1 V, za to se koristi stabilizator. To je vrsta zener diode, ali radi u prednjoj grani I - V karakteristike i uključuje se u smjeru prema naprijed, što je njezina jedinstvena značajka.

Slično, možete napraviti izvor napajanja, gdje je stabilizator izrađen od dioda. Poput stabilizatora, uključeni su u smjeru naprijed. Potrebni napon se dobiva izravnim padovima napona na diodi, za silicijske diode je u rasponu od 0,5-0,7V. U nedostatku dioda, možete sastaviti Zener diodu s tranzistora.

Donja slika prikazuje krug tranzistora.

Industrija također proizvodi kontrolirane zener diode. Ili, točnije, ovo je mikrovez - TL431. Ovo je univerzalni mikro krug koji vam omogućuje regulaciju napona u rasponu od 2,5 do 36 volti.

Podešavanje se vrši odabirom razdjelnika otpora. Donji dijagram prikazuje regulator od 5 volti. Razdjelnik je sastavljen na otpornicima nominalne vrijednosti 2,2 K.

Specijalist bi trebao znati provjeriti rad zener diode multimetrom. Odmah napominjemo da se može provjeriti samo jednosmjerni element; dvostruki (dvosmjerni) elementi ne podliježu takvoj provjeri. Ako Zener dioda radi ispravno, onda kada tester "bira" u jednom smjeru, pokazat će otvoreni krug, a u drugom minimalni otpor. Neispravan zvoni u oba smjera.

Obilježava

Ovisno o snazi ​​diode, dostupne su u različitim pakiranjima. Na metalnim kućištima velike snage označena je slovna oznaka tipa uređaja.

Na donjim fotografijama prikazani su uređaji sovjetske proizvodnje i kako su izgledali.

Danas se diode male snage proizvode u staklenim vitrinama. Oznake uvezenih uređaja označene su bojama. Tijelo je označeno prugama ili prstenovima u boji.

Donja slika prikazuje označavanje SMD dioda.

Domaće diode u staklenim vitrinama označene su prugama ili prstenovima. Vrstu i parametre možete odrediti pomoću bilo koje referentne knjige elektroničkih komponenti. Na primjer, zelena traka označava zener diodu KS139A, a plava traka (ili prsten) označava KS133A.

Na snažnim uređajima u metalnim kućištima označena je slovnom oznakom, na primjer, D816, kao što je prikazano na gornjoj fotografiji. To je potrebno kako biste znali odabrati analog.

Stoga smo ispitali što su zener diode, kako rade i čemu služe. Ako imate pitanja, postavite ih u komentarima ispod članka!

Povezani materijali:

• Što je tranzistorski tester
• Kako radi otpornik
• Kako lemiti radio komponente s ploča