Zener-diode - wat is dit en waarvoor is dit?

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 13:48

'n Zenerdiode is 'n halfgeleierdiode met unieke eienskappe. As 'n gewone halfgeleier 'n isolator is wanneer dit weer aangeskakel word, verrig dit hierdie funksie tot 'n sekere toename in die toegepaste spanning, waarna 'n stortvloedagtige omkeerbare ineenstorting plaasvind. Met 'n verdere toename in die terugwaartse stroom wat deur die zenerdiode vloei, bly die spanning konstant as gevolg van 'n proporsionele afname in weerstand. Op hierdie manier is dit moontlik om stabiliseringsmodus te bereik.

In die geslote toestand gaan 'n klein lekstroom eers deur die zenerdiode. Die element tree op soos 'n weerstand, waarvan die weerstandswaarde groot is. Tydens afbreek word die weerstand van die zenerdiode weglaatbaar. As ons aanhou om die spanning by die inset te verhoog, begin die element verhit en wanneer die stroom die toelaatbare waarde oorskry, 'n onomkeerbaretermiese ineenstorting. As die saak nie na vore gebring word nie, wanneer die spanning van nul na die boonste limiet van die werkarea verander, bly die eienskappe van die zenerdiode behoue.

Wanneer 'n zenerdiode direk aangeskakel word, is die kenmerke dieselfde as 'n diode. Wanneer die plus aan die p-gebied gekoppel is, en die minus aan die n-gebied gekoppel is, is die oorgangsweerstand klein en die stroom vloei vrylik daardeur. Dit styg soos die insetspanning toeneem.

'n Zenerdiode is 'n spesiale diode wat meestal in die teenoorgestelde rigting gekoppel is. Die element is eerste in die geslote toestand. In die geval van 'n elektriese onklaarraking, hou die spanningszenerdiode dit konstant oor 'n wye stroomreeks.

'n Minus word op die anode toegepas, en 'n pluspunt op die katode. Behalwe vir stabilisering (onder punt 2), vind oorverhitting plaas en die waarskynlikheid van elementonderbreking neem toe.

Kenmerke

Zener-parameters is soos volg:

• U_st - stabiliseringsspanning by nominale stroom I_st;
• I_{ste min - minimum elektriese onklaar beginstroom;}
• I_{ste max - maksimum toelaatbare stroom;}
• TKN - temperatuurkoëffisiënt.

Anders as 'n konvensionele diode, is 'n zenerdiode 'n halfgeleiertoestel waarin die elektriese en termiese afbreekstreke redelik ver uitmekaar is op die stroomspanning-eienskap.

Geassosieer met die maksimum toelaatbare stroom is 'n parameter wat dikwels gespesifiseer word intabelle – kragverspreiding:

P_max=I_{ste max}∙ U_st.

Die temperatuurafhanklikheid van die zenerdiode kan óf positief óf negatief wees. Deur elemente in serie te verbind met koëffisiënte van verskillende tekens, word presisie zenerdiodes geskep wat nie van verhitting of verkoeling afhanklik is nie.

Insluitingskemas

Tipiese stroombaan van 'n eenvoudige stabiliseerder, bestaan uit 'n ballasweerstand R_{b en 'n zenerdiode wat die las shunt.}

In sommige gevalle is daar 'n skending van stabilisering.

1. Onderwerping aan die stabiliseerder van 'n groot spanning vanaf die kragbron in die teenwoordigheid van 'n filterkapasitor by die uitset. Stroomstuwings wanneer dit gelaai word kan mislukking van die zenerdiode of vernietiging van die weerstand R_{b veroorsaak.}
2. Laai afsluit. Wanneer die maksimum spanning op die inset toegepas word, kan die stroom van die zenerdiode die toelaatbare een oorskry, wat sal lei tot die verhitting en vernietiging daarvan. Hier is dit belangrik om die veilige werkpaspoortarea in ag te neem.
3. Weerstand R_{b is klein gekies sodat by die minimum moontlike toevoerspanning en die maksimum toelaatbare stroom by die las, die zenerdiode in die werkregulasiesone is.}

Tiristorbeskermingskringe of versmeltings word gebruik om die stabiliseerder te beskerm.

Weerstand R_{b word bereken deur die formule:}

R_b=(U_put - U_nom)(Ist _{+ I}n_).

Huidigzenerdiode I_st word tussen die toelaatbare maksimum en minimum waardes gekies, afhangende van die insetspanning U_pit en lasstroom I _n.

Zener-keuse

Elemente het 'n groot verspreiding in stabiliseringsspanning. Om die presiese waarde van U_{n te kry, word zenerdiodes uit dieselfde bondel gekies. Daar is tipes met 'n nouer reeks parameters. Met hoë kragdissipasie word die elemente op verkoelers geïnstalleer.}

Om die parameters van die zenerdiode te bereken, word aanvanklike data benodig, byvoorbeeld hierdie:

• U_{put=12-15 V - insetspanning;}
• U_{st=9 V - gestabiliseerde spanning;}
• R_{n=50-100 mA - vrag.}

Die parameters is tipies vir toestelle met lae kragverbruik.

Vir 'n minimum insetspanning van 12 V, word die stroom op die las tot die maksimum gekies - 100 mA. Volgens Ohm se wet kan jy die totale las van die stroombaan vind:

R_{∑=12 V / 0.1 A=120 Ohm.}

By die zenerdiode is die spanningsval 9 V. Vir 'n stroom van 0.1 A sal die ekwivalente las wees:

R_{eq=9 V / 0.1 A=90 Ohm.}

Nou kan jy die weerstand van die ballas bepaal:

R_{b=120 Ohm - 90 Ohm=30 Ohm.}

Dit word uit die standaardry gekies, waar die waarde dieselfde is as die berekende een.

Die maksimum stroom deur die zenerdiode word bepaal met inagneming van die ontkoppeling van die las sodat dit nie misluk as enige draad ongesoldeer is nie. Die spanningsval oor die resistor sal wees:

U_{R=15 - 9=6 B.}

Dan word die stroom deur die resistor bepaal:

I_{R=6/30=0, 2 A.}

Aangesien die zenerdiode in serie daarmee verbind is, I_c=I_{R=0.2 A.}

Kragverspreiding sal P=0.2∙9=1.8 W. wees

Volgens die parameters wat verkry is, word 'n geskikte Zener-diode D815V gekies.

Simmetriese zenerdiode

Simmetriese diode tiristor is 'n skakeltoestel wat wisselstroom gelei. 'n Kenmerk van sy werk is 'n spanningsval van tot verskeie volts wanneer dit aangeskakel word in die reeks van 30-50 V. Dit kan vervang word deur twee teenverbonde konvensionele zenerdiodes. Toestelle word as skakelelemente gebruik.

Analoog van 'n zenerdiode

Wanneer dit nie moontlik is om 'n geskikte element te vind nie, gebruik hulle 'n analoog van 'n zenerdiode op transistors. Hul voordeel is die moontlikheid van spanningsregulering. Veelstap GS-versterkers kan hiervoor gebruik word.

'n Spanningsverdeler met 'n snoeiweerstand R1 is by die inset geïnstalleer. As die insetspanning toeneem, neem dit ook toe op grond van transistor VT1. Terselfdertyd neem die stroom deur die transistor VT2 toe, wat kompenseer vir die toename in spanning en sodoende dit stabiel by die uitset hou.

Nasien van zenerdiodes

Glas zenerdiodes en zenerdiodes in plastiekkaste word vervaardig. In die eerste geval word 2 nommers daarop toegepas, waartussen die letter V geleë is. Die inskripsie 9V1 beteken datU_{st=9, 1 V.}

Op die plastiekhouer word die inskripsies met behulp van 'n datablad ontsyfer, waar jy ook ander parameters kan uitvind.

Die donker ring op die omhulsel dui die katode aan waaraan die plus gekoppel is.

Gevolgtrekking

'n Zenerdiode is 'n diode met spesiale eienskappe. Die voordeel van zenerdiodes is 'n hoë vlak van spanningstabilisering met 'n wye reeks bedryfsstroomveranderings, sowel as eenvoudige verbindingskemas. Om 'n klein spanning te stabiliseer, word die toestelle in die voorwaartse rigting aangeskakel, en hulle begin soos gewone diodes werk.