Elektronisko iekārtu uzticamas un ilgstošas darbības pamats ir stabils barošanas spriegums. Šim nolūkam tiek izmantoti stabilizēti barošanas avoti. Mēs varam teikt, ka galvenais elements, kas nosaka barošanas avota izejas sprieguma līmeni, ir pusvadītāju ierīce - zenera diode. Tas var būt gan lineārā stabilizatora pamats, gan sliekšņa elements komutācijas barošanas avota atgriezeniskās saites ķēdē. Šajā rakstā mēs pastāstīsim vietnes lasītājiem Pats elektriķis par ierīci un Zener diodes darbības principu.
Saturs:
- Kas tas ir
- Galvenās īpašības
- Parastais grafiskais apzīmējums diagrammās
- Savienojuma shēma
- Marķēšana
Kas tas ir
Literatūrā ir sniegta šāda definīcija:
Zenera diode vai Zenera diode ir ierīce, kas paredzēta, lai stabilizētu spriegumu elektriskajās ķēdēs. Darbojas ar reverso slīpumu sadalījuma režīmā. Pirms sabrukšanas sākuma tam ir augsta pārejas pretestība. Šajā gadījumā plūstošās straumes ir nenozīmīgas. Tos plaši izmanto elektronikā un elektrotehnikā.
Vienkārši sakot, Zener diode ir paredzēta, lai stabilizētu spriegumu elektroniskajās shēmās. Tas ir iekļauts ķēdē pretējā virzienā. Kad spriegums pārsniedz stabilizācijas spriegumu, notiek atgriezenisks pn krustojuma elektriskais sadalījums. Tiklīdz tas nokrīt līdz nominālajam, sadalījums apstājas un zenera diode aizveras.
Zemāk redzamais attēls ir manekenu grafiska diagramma, lai saprastu, kā darbojas Zenera diode.
Galvenās priekšrocības ir zemas izmaksas un nelieli izmēri. Nozare ražo ierīces ar stabilizācijas spriegumu 1,8 - 400 V metāla, keramikas vai stikla korpusos. Tas ir atkarīgs no jaudas, kurai paredzēts Zener diode, un citām īpašībām.
Lai stabilizētu augstsprieguma spriegumu no 0,4 līdz vairākiem desmitiem kV, tiek izmantotas kvēlspuldzes Zener diodes. Tiem ir stikla korpuss, un tie tika izmantoti parametru stabilizatoros pirms pusvadītāju ierīču parādīšanās.
Ierīcēm, kas maina pretestību atkarībā no pielietotā sprieguma, ir līdzīgas īpašības - tās ir varistori. Atšķirība starp Zener diodi un varistoru ir tāda, ka pēdējam ir divvirzienu simetriskas īpašības. Tas nozīmē, ka atšķirībā no diodēm tam nav polaritātes. Īsumā varistors ir paredzēts nodrošināt aizsardzība pret pārspriegumu elektroniskās shēmas.
Lai aizsargātu iekārtu no sprieguma pārsprieguma, tiek izmantoti slāpētāji. Zenera diodes un slāpētāja atšķirības ir tādas, ka pirmais pakāpeniski maina savu iekšējo pretestību atkarībā no pielietotā sprieguma. Otrais, sasniedzot noteiktu sprieguma slieksni, tiek atvērts nekavējoties. Tie. tā iekšējā pretestība mēdz būt nulle. Slāpētāju galvenais mērķis ir aizsargāt aprīkojumu no jaudas pārsprieguma.
Zemāk redzamajā attēlā parādīts pusvadītāja tradicionālais grafiskais apzīmējums (UGO saskaņā ar GOST) un tā strāvas sprieguma raksturojums.
Attēlā skaitļi norāda 1.-2. Tas darbojas un ir paredzēts, lai stabilizētu spriegumu ķēdēs. Ja ierīce ir ieslēgta uz priekšu, tad tā darbosies kā parasta diode.
Mēs iesakām noskatīties šo videoklipu, lai sīkāk izpētītu zeneru diodes darbības principu, elementu apzīmējumu un to pielietojuma jomu.
Galvenās īpašības
Projektējot barošanas avotus, jums vajadzētu būt iespējai pareizi aprēķināt un izvēlēties nepieciešamo elementu atbilstoši vērtībām. Nepareizi izvēlēta Zener diode nekavējoties neizdosies vai nesaglabās spriegumu vajadzīgajā līmenī.
Galvenās iezīmes ir šādas:
- spriegums UcT. stabilizācija;
- nominālā stabilizācijas strāva IArt.plūst caur Zener diode;
- pieļaujamā jaudas izkliede;
- stabilizācijas temperatūras koeficients;
- dinamiskā pretestība.
Šīs īpašības nosaka ražotājs, un tās ir norādītas atsauces literatūrā.
Parastais grafiskais apzīmējums diagrammās
Visām ierīcēm ir grafisks apzīmējums. Tas ir nepieciešams, lai netraucētu elektrisko ķēdi. Zener diodei ir savs grafiskais apzīmējums, ko apstiprina starpvalstu standarts vienotam projektēšanas dokumentācijas standartam (ESKD).
Zemāk redzamajā attēlā parādīts, kā tas ir norādīts diagrammā saskaņā ar GOST 2.730-73, zenera diode praktiski tiek apzīmēta kā diode, jo patiesībā tā ir viena no tās šķirnēm.
Lai pareizi iekļautu, jums vajadzētu atšķirt, kur plus, kur mīnuss. Aplūkojot iepriekš redzamo attēlu, plus (anode) atrodas kreisajā pusē, bet mīnuss (katods) - labajā pusē. Saskaņā ar ESKD, UGO diodes izmēriem jābūt 5/5 mm. Tas ir parādīts attēlā zemāk.
Savienojuma shēma
Apsveriet zeneru diodes darbību, izmantojot parametriskās stabilizatora shēmas piemēru. Šis ir tipisks izkārtojums. Šeit ir formulas stabilizatora aprēķināšanai.
Pieņemsim, ka ir 15 volti, un izejai jābūt 9 V. Saskaņā ar atsauces grāmatas sprieguma tabulu mēs izvēlamies Zenera diode D810. Aprēķināsim strāvas ierobežošanas rezistoru R1 saskaņā ar zemāk redzamo attēlu. Tas parāda pašreizējo ierobežojošo rezistoru un savienojuma shēmu. Sprieguma regulēšanas režīms ir atzīmēts uz strāvas sprieguma raksturlieluma 1.2.
Lai pusvadītājs neizdotos, ir jāņem vērā stabilizācijas strāva un slodzes strāva. Nosakiet stabilizācijas strāvu no atsauces grāmatas.
Tas ir vienāds ar 5 mA. Zemāk redzamajā attēlā redzama daļa no uzziņu grāmatas.
Mēs pieņemam, ka slodzes strāva ir 100 mA:
R1 = (Uiekšā-Ust) / (Esn+ EscT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 omi.
Ja jums ir nepieciešams jaudīgs stabilizators, tad ir vērts salikt ķēdi no zenera diodes un tranzistora.
Ja nepieciešams izgatavot stabilizatoru nelielam 0,2-1 V spriegumam, tam tiek izmantots stabilizators. Tā ir sava veida zeneru diode, bet tā darbojas I - V raksturlīknes priekšējā atzarā un ieslēdzas uz priekšu, kas ir tā unikālā iezīme.
Līdzīgi jūs varat izgatavot barošanas avotu, kur stabilizators ir izgatavots no diodēm. Tāpat kā stabilizators, tie ir ieslēgti uz priekšu. Nepieciešamo spriegumu iegūst tiešie sprieguma kritumi pa diodi, silīcija diodēm tas ir robežās no 0,5-0,7 V. Ja nav diodes, no tranzistora varat savākt Zener diode.
Zemāk redzamajā attēlā parādīta tranzistora ķēde.
Nozare ražo arī kontrolētas Zener diodes. Vai, precīzāk, šī ir mikroshēma - TL431. Šī ir universāla mikroshēma, kas ļauj regulēt spriegumu diapazonā no 2,5 līdz 36 voltiem.
Pielāgošanu veic, izvēloties pretestības dalītāju. Zemāk redzamā diagramma parāda 5 voltu regulatoru. Sadalītājs ir samontēts uz rezistoriem ar nominālo vērtību 2,2 K.
Speciālistam būtu jāzina, kā ar multimetru pārbaudīt zenera diodes darbību. Tūlīt mēs atzīmējam, ka var pārbaudīt tikai vienvirziena elementu; dubultie (divvirzienu) elementi netiek pārbaudīti. Ja Zenera diode darbojas pareizi, tad, kad testeris "izsauc" vienā virzienā, tas parādīs atvērtu ķēdi, bet otrajā - minimālo pretestību. Bojātais zvana abos virzienos.
Marķēšana
Atkarībā no diodes jaudas tie ir pieejami dažādos iepakojumos. Uz lieljaudas metāla korpusiem ir norādīts ierīces tipa burta apzīmējums.
Tālāk esošajās fotogrāfijās ir redzamas padomju laikā ražotās ierīces un kā tās izskatījās.
Mūsdienās mazjaudas diodes tiek ražotas stikla korpusos. Importēto ierīču marķējums ir krāsots. Korpuss ir apzīmēts ar svītrām vai krāsainiem gredzeniem.
Zemāk redzamajā attēlā parādīts SMD diodes marķējums.
Sadzīves diodes stikla kārbās ir apzīmētas ar svītrām vai gredzeniem. Veidu un parametrus varat noteikt, izmantojot jebkuru elektronisko komponentu atsauces grāmatu. Piemēram, zaļā josla norāda KS139A zener diode, bet zilā josla (vai gredzens) norāda KS133A.
Jaudīgās ierīcēs metāla korpusos ir norādīts burta apzīmējums, piemēram, D816, kā parādīts iepriekš redzamajā fotoattēlā. Tas ir nepieciešams, lai zinātu, kā izvēlēties analogu.
Tāpēc mēs pārbaudījām, kas ir Zener diodes, kā tās darbojas un kam tās paredzētas. Ja jums ir kādi jautājumi, uzdodiet tos komentāros zem raksta!
Saistītie materiāli:
- Kas ir tranzistora testeris
- Kā darbojas rezistors
- Kā lodēt radio detaļas no dēļiem
