Zenerdiode: enhet, operasjonsprinsipp, egenskaper

Hva det er

Litteraturen gir følgende definisjon:

Zenerdiode eller Zenerdiode er en enhet designet for å stabilisere spenning i elektriske kretser. Fungerer med omvendt skjevhet i sammenbruddsmodus. Før oppbruddet begynner, har det en høy overgangsmotstand. Strømmene som strømmer i dette tilfellet er ubetydelige. De er mye brukt i elektronikk og elektroteknikk.

Enkelt sagt er Zener -dioden designet for å stabilisere spenningen i elektroniske kretser. Det er inkludert i kretsen i motsatt retning. Når spenningen overstiger stabiliseringsspenningen, oppstår en reversibel elektrisk sammenbrudd av pn -krysset. Så snart det faller til det nominelle, stopper sammenbruddet og zenerdioden lukkes.

Figuren nedenfor er et grafisk diagram for dummies for å forstå hvordan Zener -dioden fungerer.

De viktigste fordelene er lave kostnader og små dimensjoner. Industrien produserer enheter med en stabiliseringsspenning på 1,8 - 400 V i metall, keramikk eller glass. Det avhenger av effekten som zenerdioden er designet for og andre egenskaper.

For å stabilisere høyspentspenning fra 0,4 til flere titalls kV, brukes glød-utladnings-zenerdioder. De har et glasslegeme og ble brukt i parametriske stabilisatorer før ankomsten av halvledere.

Enheter som endrer motstanden avhengig av den påførte spenningen har lignende egenskaper - dette er varistorer. Forskjellen mellom en zenerdiode og en varistor er at sistnevnte har toveis symmetriske egenskaper. Dette betyr at den, i motsetning til dioder, ikke har polaritet. Kort fortalt er varistoren designet for å gi overspenningsvern elektroniske kretser.

Undertrykkere brukes til å beskytte utstyret mot spenningsstøt. Forskjellen mellom en zenerdiode og en suppressor er at førstnevnte gradvis endrer sin indre motstand avhengig av den påførte spenningen. Den andre, når en viss spenningsterskel er nådd, åpnes umiddelbart. De. dens indre motstand har en tendens til null. Hovedformålet med suppressorene er å beskytte utstyret mot overspenning.

Figuren nedenfor viser en konvensjonelt grafisk betegnelse (UGO i henhold til GOST) for en halvleder og dens strømspenningskarakteristikk.

I figuren angir tallene seksjon 1-2. Den fungerer og er designet for å stabilisere spenningen i kretsene. Hvis enheten slås på i foroverretning, vil den fungere som en vanlig diode.

Vi anbefaler å se følgende video for å studere mer prinsippet om bruk av zenerdioden, betegnelsen på elementene og deres anvendelsesområde.

Hovedtrekk

Når du designer strømforsyninger, bør du kunne beregne og velge det nødvendige elementet riktig i henhold til verdiene. En feil valgt zener -diode vil umiddelbart mislykkes eller vil ikke opprettholde spenningen på det nødvendige nivået.

De viktigste egenskapene er:

• spenning U_cT. stabilisering;
• nominell stabiliseringsstrøm I_Kunst.strømmer gjennom en zenerdiode;
• tillatt strømspredning;
• temperatur stabiliseringskoeffisient;
• dynamisk motstand.

Disse egenskapene bestemmes av produsenten og er angitt i referanselitteraturen.

Konvensjonell grafisk betegnelse på diagrammene

Alle enheter har en grafisk betegnelse. Dette er nødvendig for ikke å rote opp den elektriske kretsen. Zenerdioden har sin egen grafiske betegnelse, som er godkjent av utdanningsstandarden for en enkelt standard for designdokumentasjon (ESKD).

Figuren nedenfor viser hvordan det er angitt i diagrammet i henhold til GOST 2.730-73, zenerdioden er praktisk talt betegnet som en diode, siden den faktisk er en av sine varianter.

For riktig inkludering bør du skille mellom pluss, hvor minus. Når du ser på figuren ovenfor, er pluss (anode) til venstre og minus (katode) til høyre. I følge ESKD bør dimensjonene til UGO -dioder være 5/5 mm. Dette er illustrert i figuren nedenfor.

Tilkoblingsdiagram

Vurder driften av en zenerdiode ved å bruke eksemplet på en parametrisk stabilisatorkrets. Dette er et typisk oppsett. Her er formlene for å beregne stabilisatoren.

La oss si at det er 15 volt, og utgangen må være 9 V. I følge spenningstabellen i referanseboken velger vi Zener -dioden D810. La oss beregne den strømbegrensende motstanden R1, i henhold til figuren nedenfor. Den viser gjeldende begrensningsmotstand og tilkoblingsdiagram. Spenningsreguleringsmodus er merket på strømspenningskarakteristikken 1.2.

For at halvlederen ikke skal svikte, er det nødvendig å ta hensyn til stabiliseringsstrømmen og laststrømmen. Bestem stabiliseringsstrømmen fra referanseboken.

Det er lik 5 mA. Figuren nedenfor viser en del av oppslagsboken.

Vi antar at belastningsstrømmen er 100 mA:

R1 = (U_i-U_st) / (JEG_n+ Jeg_cT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohm.

Hvis du trenger en kraftig stabilisator, er det verdt å sette sammen en krets fra en zenerdiode og en transistor.

Hvis det er nødvendig å lage en stabilisator for en liten spenning på 0,2-1 V, brukes en stabilisator for dette. Det er en slags zener -diode, men den fungerer i den fremre grenen av I - V -karakteristikken og slås på i foroverretningen, som er dens unike egenskap.

På samme måte kan du lage en strømforsyning, der stabilisatoren er laget av dioder. I likhet med stabilisatoren slås de på i foroverretning. Den nødvendige spenningen oppnås ved direkte spenningsfall over dioden, for silisiumdioder er den i området 0,5-0,7V. I mangel av dioder kan du montere en Zener -diode fra en transistor.

Figuren nedenfor viser en transistorkrets.

Industrien produserer også kontrollerte zener -dioder. Eller mer presist, dette er en mikrokrets - TL431. Dette er en universell mikrokrets som lar deg regulere spenningen i området fra 2,5 til 36 volt.

Justeringen utføres ved å velge en motstandsdeler. Diagrammet nedenfor viser en 5 volt regulator. Skilleren er montert på motstander med en nominell verdi på 2,2 K.

Spesialisten bør vite hvordan man kontrollerer driften av zenerdioden med et multimeter. Umiddelbart merker vi at bare et ensrettet element kan kontrolleres; doble (toveis) elementer er ikke gjenstand for en slik kontroll. Hvis Zener -dioden fungerer som den skal, når testeren "ringer" i en retning, vil den vise en åpen krets, og i den andre, minimum motstand. Den defekte ringer begge veier.

Merking

Avhengig av diodens effekt, er de tilgjengelige i forskjellige pakker. På metallkasser med høy effekt er bokstavbetegnelsen for enhetstypen angitt.

Bildene nedenfor viser sovjetproduserte enheter og hvordan de så ut.

I dag produseres laveffektdioder i glassbokser. Merkingen av importerte enheter er fargekodet. Kroppen er merket med striper eller fargede ringer.

Figuren nedenfor viser merkingen av SMD -dioder.

Innenlandske dioder i glassbokser er merket med striper eller ringer. Du kan bestemme typen og parametrene ved hjelp av en oppslagsbok for elektroniske komponenter. For eksempel indikerer den grønne linjen KS139A zenerdioden, og den blå linjen (eller ringen) angir KS133A.

På kraftige enheter i metallkasser er en bokstavbetegnelse angitt, for eksempel D816, som vist på bildet ovenfor. Dette er nødvendig for å vite hvordan du velger en analog.

Så vi undersøkte hva zener -dioder er, hvordan de fungerer og hva de er til for. Hvis du har spørsmål, kan du stille dem i kommentarene under artikkelen!

Relaterte materialer:

• Hva er en transistortester
• Hvordan en motstand fungerer
• Hvordan lodde radiokomponenter fra brett