Pusvadītāju diodei ir daudz "profesiju". Tas var labot spriegumu, atvienot elektriskās ķēdes, aizsargāt aprīkojumu no nepareizas barošanas. Bet ir ne visai parasts diodes "darba" veids, kad tās vienvirziena vadītspēja tiek izmantota ļoti netieši. Pusvadītāju ierīci, kurai parastais režīms ir apgrieztā nobīde, sauc par Zenera diodi.
Saturs
Kas ir Zener diode, kur to izmanto un kas ir
Zenera diode jeb Zenera diode (nosaukta amerikāņu zinātnieka vārdā, kurš pirmais pētīja un aprakstīja šīs pusvadītāju ierīces īpašības) ir parasta diode ar p-n pāreju.Tās iezīme ir darbs raksturlieluma sadaļā ar negatīvu novirzi, tas ir, kad spriegums tiek pielietots apgrieztā polaritātē. Šāda diode tiek izmantota kā neatkarīgs stabilizators, kas uztur patērētāja spriegumu nemainīgu neatkarīgi no slodzes strāvas izmaiņām un ieejas sprieguma svārstībām. Arī Zener diožu mezgli tiek izmantoti kā atsauces sprieguma avoti citiem stabilizatoriem ar attīstītu ķēdi. Retāk apgrieztā diode tiek izmantota kā impulsa veidošanas elements vai pārsprieguma aizsargs.
Ir parastās Zener diodes un divu anodu diodes. Divu anodu Zener diode ir divas diodes, kas savienotas ar aizmuguri vienā korpusā. To var aizstāt ar divām atsevišķām ierīcēm, iekļaujot tās saskaņā ar atbilstošo shēmu.
Zenera diodes voltu ampēru raksturlielums un darbības princips
Lai saprastu Zenera diodes darbības principu, ir jāizpēta tās tipiskā strāvas-sprieguma raksturlielums (CVC).
Ja zeneram tiek pielikts spriegums virzienā uz priekšu, tāpat kā parastajai diodei, tas izturēsies kā parasta diode. Pie aptuveni 0,6 V sprieguma (silīcija ierīcei) tas atvērsies un nonāks I–V raksturlīknes lineārajā sadaļā. Runājot par raksta tēmu, Zenera diodes darbība ir interesantāka, ja tiek pielietots apgrieztās polaritātes spriegums (rakstzīmes negatīvais atzars). Pirmkārt, tā pretestība strauji palielināsies, un ierīce pārtrauks plūst strāvu. Bet, kad tiek sasniegta noteikta sprieguma vērtība, notiks straujš strāvas pieaugums, ko sauc par sadalījumu. Tam ir lavīnas raksturs, un tas pazūd pēc strāvas noņemšanas.Ja turpināsit palielināt reverso spriegumu, p-n pāreja sāks uzkarst un nonāks termiskā sadalījuma režīmā. Termiskais sabrukums ir neatgriezenisks un nozīmē Zenera diodes atteici, tāpēc nevajadzētu ievietot diode šajā režīmā.
Interesanta pusvadītāju ierīces darbības joma lavīnas sabrukšanas režīmā. Tā forma ir tuvu lineārai, un tai ir augsts stāvums. Tas nozīmē, ka ar lielām strāvas izmaiņām (ΔI) sprieguma krituma izmaiņas Zenera diodē ir salīdzinoši nelielas (ΔU). Un tā ir stabilizācija.
Šāda rīcība, pielietojot apgriezto spriegumu, ir raksturīga jebkurai diodei. Bet Zener diodes īpatnība ir tāda, ka tās parametri šajā CVC sadaļā ir normalizēti. Tā stabilizācijas spriegums un slīpums ir doti (ar noteiktu izkliedi) un ir svarīgi parametri, kas nosaka ierīces piemērotību ķēdē. Jūs varat tos atrast uzziņu grāmatās. Parastās diodes var izmantot arī kā Zener diodes - ja noņemat to CVC un starp tām ir piemērots raksturlielums. Bet tas ir ilgs, darbietilpīgs process ar negarantētu rezultātu.
Zenera diodes galvenās īpašības
Lai izvēlētos Zener diodi esošajiem mērķiem, jums jāzina vairāki svarīgi parametri. Šie raksturlielumi noteiks izvēlētās ierīces piemērotību uzdevumu risināšanai.
Nominālais stabilizācijas spriegums
Pirmais zenera parametrs, kuram jāpievērš uzmanība, izvēloties, ir stabilizācijas spriegums, ko nosaka lavīnas sadalījuma sākuma punkts. Tas sākas ar ierīces izvēli izmantošanai ķēdē.Dažādiem parasto Zener diožu gadījumiem, pat tāda paša veida, sprieguma izkliede ir vairāku procentu apgabalā, precizitātes diožu gadījumā atšķirība ir mazāka. Ja nominālais spriegums nav zināms, to var noteikt, saliekot vienkāršu ķēdi. Jums vajadzētu sagatavoties:
- balasta rezistors 1 ... 3 kOhm;
- regulējams sprieguma avots;
- voltmetrs (varat izmantot testeri).
Ir nepieciešams paaugstināt strāvas avota spriegumu no nulles, kontrolējot sprieguma pieaugumu Zener diodē, izmantojot voltmetru. Kādā brīdī tas apstāsies, neskatoties uz turpmāku ieejas sprieguma pieaugumu. Tas ir faktiskais stabilizācijas spriegums. Ja nav regulēta avota, varat izmantot barošanas avotu ar pastāvīgu izejas spriegumu, kas acīmredzami pārsniedz Ustabilization. Mērīšanas shēma un princips paliek nemainīgs. Bet pastāv pusvadītāju ierīces atteices risks darba strāvas pārpalikuma dēļ.
Zenera diodes tiek izmantotas darbam ar spriegumu no 2 ... 3 V līdz 200 V. Lai veidotu stabilu spriegumu zem šī diapazona, tiek izmantotas citas ierīces - stabistori, kas darbojas tiešā CVC sadaļā.
Darba strāvas diapazons
Strāva, pie kuras Zener diodes pilda savas funkcijas, ir ierobežota no augšas un apakšas. No apakšas to ierobežo CVC reversā atzara lineārās sadaļas sākums. Pie zemākām strāvām raksturlielums nenodrošina nemainīga sprieguma režīmu.
Augšējo vērtību ierobežo maksimālā jaudas izkliede, ko spēj pusvadītāju ierīce, un ir atkarīga no tās konstrukcijas. Zenera diodes metāla korpusā ir paredzētas lielākai strāvai, taču neaizmirstiet par siltuma izlietņu izmantošanu.Bez tiem maksimālā pieļaujamā izkliedes jauda būs ievērojami mazāka.
Diferenciālā pretestība
Vēl viens parametrs, kas nosaka zenera diodes darbību, ir diferenciālā pretestība Rst. To definē kā sprieguma izmaiņu ΔU attiecību pret strāvas izmaiņām ΔI, kas to izraisīja. Šai vērtībai ir pretestības izmērs, un to mēra omos. Grafiski tā ir raksturlieluma darba sekcijas slīpuma tangensa. Acīmredzot, jo mazāka pretestība, jo labāka stabilizācijas kvalitāte. Ideālai (praksē neeksistējošai) Zenera diodei Rst ir vienāds ar nulli - jebkurš strāvas pieaugums neizraisīs nekādas sprieguma izmaiņas, un I–V raksturlielums būs paralēls y asij.
Zenera diodes marķējums
Iekšzemes un importētās Zener diodes metāla korpusā ir marķētas vienkārši un skaidri. Tie ir marķēti ar ierīces nosaukumu un anoda un katoda atrašanās vietu shematiska apzīmējuma veidā.
Ierīces plastmasas korpusā ir marķētas ar dažādu krāsu gredzeniem un punktiem katoda un anoda pusēs. Pēc krāsas un rakstzīmju kombinācijas var noteikt ierīces veidu, bet šim nolūkam ir jāielūkojas uzziņu grāmatās vai jāizmanto kalkulatoru programmas. Abus var atrast internetā.
Dažreiz mazjaudas Zener diodēm tiek piemērots stabilizācijas spriegums.
Zenera diožu komutācijas shēmas
Galvenā ķēde Zener diodes ieslēgšanai ir virknē ar rezistors, kas nosaka strāvu caur pusvadītāju ierīci un uzņem lieko spriegumu. Divi elementi veido kopīgs dalītājs. Kad ieejas spriegums mainās, kritums pāri Zener diodei paliek nemainīgs, savukārt kritums pāri rezistoram mainās.
Šādu ķēdi var izmantot neatkarīgi, un to sauc par parametrisko stabilizatoru. Tas uztur nemainīgu spriegumu pie slodzes, neskatoties uz ieejas sprieguma vai patērētās strāvas svārstībām (noteiktās robežās). Līdzīgu bloku izmanto arī kā papildu ķēdi, kur nepieciešams atsauces sprieguma avots.
Šāds ieslēgums tiek izmantots arī kā jutīgu iekārtu (sensoru uc) aizsardzība pret neparastu augsta sprieguma rašanos strāvas vai mērīšanas līnijā (pastāvīgi vai nejauši impulsi). Viss, kas pārsniedz pusvadītāju ierīces stabilizācijas spriegumu, tiek "nogriezts". Šādu shēmu sauc par "Zenera barjeru".
Iepriekš Zenera diodes īpašība “nogriezt” sprieguma maksimumus tika plaši izmantota impulsu veidotāju shēmās. Maiņstrāvas ķēdēs tika izmantotas divu anodu ierīces.
Bet līdz ar tranzistoru tehnoloģijas attīstību un integrēto shēmu parādīšanos šis princips tika izmantots reti.
Ja vēlamajam spriegumam nav pie rokas Zenera diodes, to var veidot no diviem. Kopējais stabilizācijas spriegums būs vienāds ar divu spriegumu summu.
Svarīgs! Nepievienojiet Zener diodes paralēli, lai palielinātu darba strāvu! Strāvas un sprieguma raksturlielumu izplatība novedīs pie vienas Zenera diodes izejas termiskā sadalījuma zonā, pēc tam otrā neizdosies slodzes strāvas pārsnieguma dēļ.
Lai gan PSRS laiku tehniskajā dokumentācijā tas ir atļauts paralēli iekļaušana Zeners paralēli, bet ar nosacījumu, ka ierīcēm jābūt viena tipa un kopējā faktiskā izkliedes jauda darbības laikā nedrīkst pārsniegt pieļaujamo vienai zenera diodei. Tas nozīmē, ka darba strāvas palielināšanos šādos apstākļos nevar panākt.
Lai palielinātu pieļaujamo slodzes strāvu, tiek izmantota cita shēma. Parametrisko stabilizatoru papildina ar tranzistoru, un tiek iegūts emitera sekotājs ar slodzi emitera ķēdē un stabilu. tranzistora bāzes spriegums.
Šajā gadījumā stabilizatora izejas spriegums būs mazāks par Ustabilizāciju par sprieguma krituma apjomu emitētāja krustojumā - silīcija tranzistoram apmēram 0,6 V. Lai kompensētu šo samazinājumu, varat ieslēgt diodi virknē ar Zenera diode uz priekšu.
Tādā veidā (ieslēdzot vienu vai vairākas diodes) var noregulēt stabilizatora izejas spriegumu uz augšu nelielā diapazonā. Ja jums ir nepieciešams radikāli palielināt Uout, labāk ir ieslēgt vēl vienu Zener diodi sērijveidā.
Zenera diodes darbības joma elektroniskajās shēmās ir plaša. Ar apzinātu pieeju izvēlei šī pusvadītāju ierīce palīdzēs atrisināt daudzas izstrādātājam uzticētās problēmas.
Līdzīgi raksti:
