Grunden för tillförlitlig och långsiktig drift av elektronisk utrustning är en stabil matningsspänning. För detta används stabiliserade strömförsörjningar. Vi kan säga att huvudelementet som bestämmer nivån på utspänningen för strömförsörjningen är en halvledarenhet - en zenerdiod. Det kan vara både grunden för en linjär stabilisator och ett tröskelelement i återkopplingskretsen för en växelströmförsörjning. I den här artikeln kommer vi att berätta för webbplatsens läsare Elektriker själv om anordningen och zenerdiodens funktionsprincip.
Innehåll:
- Vad det är
- Viktigaste egenskaperna
- Konventionell grafisk beteckning på diagrammen
- Kopplingsschema
- Märkning
Vad det är
Litteraturen ger följande definition:
Zenerdiod eller Zenerdiod är en enhet som är utformad för att stabilisera spänningen i elektriska kretsar. Fungerar med omvänd bias i nedbrytningsläge. Före uppbrottet har den ett högt övergångsmotstånd. Strömmarna som flödar i detta fall är obetydliga. De används ofta inom elektronik och elteknik.
Enkelt uttryckt är Zener -dioden utformad för att stabilisera spänningen i elektroniska kretsar. Det ingår i kretsen i motsatt riktning. När spänningen överstiger stabiliseringsspänningen inträffar en reversibel elektrisk nedbrytning av pn -övergången. Så snart den sjunker till det nominella, avbryts nedbrytningen och zenerdioden stängs.
Figuren nedan är ett grafiskt diagram för dummies för att förstå hur Zener -dioden fungerar.
De främsta fördelarna är låg kostnad och små dimensioner. Branschen producerar enheter med en stabiliseringsspänning på 1,8 - 400 V i metall-, keramik- eller glasfodral. Det beror på den effekt som zenerdioden är konstruerad för och andra egenskaper.
För att stabilisera högspänningsspänning från 0,4 till flera tiotals kV används glödurladdningsgeneraldioder. De har ett glasfodral och användes i parametriska stabilisatorer före tillkomsten av halvledare.
Enheter som ändrar sitt motstånd beroende på den applicerade spänningen har liknande egenskaper - det här är varistorer. Skillnaden mellan en zenerdiod och en varistor är att den senare har tvåriktade symmetriska egenskaper. Detta betyder att den, till skillnad från dioder, inte har någon polaritet. I korthet varistorn är utformad för att ge överspänningsskydd elektroniska kretsar.
Dämpare används för att skydda utrustningen från spänningsstötar. Skillnaden mellan en zenerdiod och en suppressor är att den förra gradvis ändrar sitt inre motstånd beroende på den applicerade spänningen. Den andra, när en viss spänningströskel uppnås, öppnas omedelbart. De där. dess inre motstånd tenderar till noll. Det huvudsakliga syftet med dämpare är att skydda utrustning från strömspänningar.
Figuren nedan visar en konventionellt grafisk beteckning (UGO enligt GOST) för en halvledare och dess strömspänningskarakteristik.
I figuren anger siffrorna avsnitt 1-2. Det fungerar och är utformat för att stabilisera spänningen i kretsarna. Om enheten slås på i riktning framåt fungerar den som en vanlig diod.
Vi rekommenderar att titta på följande video för att studera mer i detalj zenerdiodens funktionsprincip, beteckningen av elementen och deras tillämpningsområde.
Viktigaste egenskaperna
När du konstruerar strömförsörjningar bör du kunna beräkna och välja det nödvändiga elementet korrekt enligt värdena. En felaktigt vald zenerdiod kommer omedelbart att misslyckas eller kommer inte att hålla spänningen på den önskade nivån.
De viktigaste egenskaperna är:
- spänning UcT. stabilisering;
- nominell stabiliseringsström IKonst.flödar genom en zenerdiod;
- tillåten effektförlust;
- temperaturstabiliseringskoefficient;
- dynamiskt motstånd.
Dessa egenskaper bestäms av tillverkaren och anges i referenslitteraturen.
Konventionell grafisk beteckning på diagrammen
Alla enheter har en grafisk beteckning. Detta är nödvändigt för att inte störa den elektriska kretsen. Zenerdioden har sin egen grafiska beteckning, som är godkänd av mellanstatliga standarden för en enda standard för designdokumentation (ESKD).
Figuren nedan visar hur det indikeras i diagrammet enligt GOST 2.730-73, zenerdioden är praktiskt taget betecknad som en diod, eftersom den i huvudsak är en av dess sorter.
För korrekt inkludering bör du skilja var plus, var minus. Om man tittar på figuren ovan är plus (anoden) till vänster och minus (katoden) till höger. Enligt ESKD bör UGO -diodernas dimensioner vara 5/5 mm. Detta illustreras i figuren nedan.
Kopplingsschema
Tänk på hur en zenerdiod fungerar med exemplet med en parametrisk stabiliseringskrets. Detta är en typisk layout. Här är formlerna för beräkning av stabilisatorn.
Låt oss säga att det finns 15 volt, och utgången måste vara 9 V. Enligt spänningstabellen i referensboken väljer vi zenerdioden D810. Låt oss beräkna det strömbegränsande motståndet R1, enligt figuren nedan. Det visar strömbegränsningsmotståndet och anslutningsdiagrammet. Spänningsregleringsläget är markerat på strömspänningskarakteristiken 1.2.
För att halvledaren inte ska misslyckas är det nödvändigt att ta hänsyn till stabiliseringsströmmen och belastningsströmmen. Bestäm stabiliseringsströmmen från referensboken.
Det är lika med 5 mA. Figuren nedan visar en del av referensboken.
Vi antar att belastningsströmmen är 100 mA:
R1 = (Ui-Ust) / (Jagn+ JagcT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohm.
Om du behöver en kraftfull stabilisator är det värt att montera en krets från en zenerdiod och en transistor.
Om det är nödvändigt att göra en stabilisator för en liten spänning på 0,2-1 V, används en stabilisator för detta. Det är en slags zenerdiod, men den fungerar i den främre grenen av I - V -karakteristiken och tänds i riktning framåt, vilket är dess unika egenskap.
På samma sätt kan du göra en strömförsörjning, där stabilisatorn är gjord av dioder. Liksom stabilisatorn slås de på framåt. Den nödvändiga spänningen uppnås genom direktspänningsfall över dioden, för kiseldioder ligger den i intervallet 0,5-0,7V. I avsaknad av dioder kan du montera en Zenerdiod från en transistor.
Figuren nedan visar en transistorkrets.
Branschen producerar också kontrollerade zenerdioder. Eller, mer exakt, detta är en mikrokrets - TL431. Detta är en universell mikrokrets som låter dig reglera spänningen i intervallet från 2,5 till 36 volt.
Justeringen utförs genom att välja en motståndsdelare. Diagrammet nedan visar en 5 volt regulator. Delaren monteras på motstånd med ett nominellt värde på 2,2 K.
Specialisten bör veta hur man kontrollerar zenerdiodens funktion med en multimeter. Omedelbart noterar vi att endast ett enkelriktat element kan kontrolleras; dubbla (dubbelriktade) element är inte föremål för en sådan kontroll. Om zener -dioden fungerar som den ska, då testaren "ringer" i en riktning, kommer den att visa en öppen krets, och i den andra minimimotståndet. Den felaktiga ringer åt båda hållen.
Märkning
Beroende på diodens effekt finns de i olika paket. På metallhöljen med hög effekt anges bokstavsbeteckningen för enhetstypen.
Bilderna nedan visar sovjettillverkade enheter och hur de såg ut.
Numera tillverkas lågeffektsdioder i glaslådor. Märkningen av importerade enheter är färgkodad. Kroppen är markerad med ränder eller färgade ringar.
Figuren nedan visar märkningen av SMD -dioder.
Hushållsdioder i glasfodral är märkta med ränder eller ringar. Du kan bestämma typ och parametrar med hjälp av valfri referensbok för elektroniska komponenter. Till exempel indikerar den gröna stapeln zenerdioden KS139A och den blå stapeln (eller ringen) indikerar KS133A.
På kraftfulla enheter i metallfodral indikeras en bokstavsbeteckning, till exempel D816, som visas på bilden ovan. Detta är nödvändigt för att veta hur man väljer en analog.
Så vi undersökte vad zener -dioder är, hur de fungerar och vad de är till för. Om du har några frågor, ställ dem i kommentarerna nedanför artikeln!
Relaterat material:
- Vad är en transistortester
- Hur ett motstånd fungerar
- Hur man lödar radiokomponenter från brädor
