12/16/2015| By Jia (Rabiyya Khan)
een zenerdiode is een halfgeleiderelement van silicium dat het mogelijk maakt om stroom in vooruit-of achteruit te laten stromen. De diode bestaat uit een speciale, zwaar gedoteerde p-n-verbinding, ontworpen om in omgekeerde richting te leiden wanneer een bepaalde gespecificeerde spanning wordt bereikt.,
de zenerdiode heeft een welomschreven reverse-breakdown voltage, waarbij hij de stroom begint te leiden en continu in de reverse-bias modus blijft werken zonder beschadigd te raken. Bovendien blijft de spanningsval over de diode constant over een breed scala aan spanningen, een functie die zenerdiodes geschikt maakt voor gebruik in spanningsregeling.
zenerdiode operatie
de zenerdiode werkt net als de normale diode in de voorwaartse-bias modus, en heeft een inschakelspanning tussen 0,3 en 0,7 V., Echter, wanneer aangesloten in de omgekeerde modus, die gebruikelijk is in de meeste van zijn toepassingen, kan een kleine lekstroom stromen. Naarmate de omgekeerde spanning toeneemt tot de vooraf bepaalde afbraakspanning (Vz), begint er een stroom door de diode te stromen. De stroom neemt toe tot een maximum, dat wordt bepaald door de serieweerstand, waarna het stabiliseert en constant blijft over een breed scala aan toegepaste spanning.,
figuur 1: Zener-diode IV-kenmerken
Zener-afbraak
de afbraak is ofwel te wijten aan het Zener-afbraakeffect dat optreedt onder 5,5 V, ofwel aan impact-ionisatie die optreedt boven 5,5 V. beide mechanismen resulteren in hetzelfde gedrag en vereisen geen verschillende circuits; elk mechanisme heeft echter een verschillende temperatuurcoëfficiënt.
Het Zener-effect heeft een negatieve temperatuurcoëfficiënt, terwijl het effect een positieve coëfficiënt heeft. De twee temperatuur effecten zijn bijna gelijk bij 5.,5 V en elkaar opheffen om de Zener-diodes met een nominale waarde van ongeveer 5,5 V de meest stabiele over een breed scala van temperatuuromstandigheden te maken.
zenerdiode SPECIFICATIES
zenerdiodes variëren in specificaties zoals nominale werkspanning, vermogensdissipatie, maximale tegenstroom en verpakking. Enkele veelgebruikte specificaties zijn:
- spanning Vz: de Zener-spanning verwijst naar de reverse breakdown voltage—2,4 V tot ongeveer 200 V; kan oplopen tot 1 kV, terwijl het maximum voor het surface-mounted device (SMD) ongeveer 47 V is).
- huidige Iz (max.,): Maximale stroom bij de nominale Zener-spanning Vz-200 uA tot 200 A).
- huidige Iz (min.): Minimale stroom die nodig is om de diode af te breken—5 mA en 10 mA.
- vermogen: het maximale vermogen dat de zenerdiode kan afvoeren; gegeven door het product van de spanning over de diode en de stroom die door de Diode stroomt. Typische waarden zijn 400 mW, 500 mW, 1 W en 5 W; voor opbouwmontage zijn 200 mW, 350 mW, 500 mW en 1 W Typisch.
- Spanningstolerantie: typisch ±5%.
- temperatuurstabiliteit: dioden rond 5 V hebben de beste stabiliteit.,
- pakket: loodhoudende elementen en de opbouw, hetzij als afzonderlijke elementen, hetzij binnen geïntegreerde schakelingen.
- Zener-weerstand (Rz): de diode vertoont enige weerstand zoals blijkt uit de IV-kenmerken.
Figuur 2: Zenerdiodeweerstand
zenerdiodetoepassingen
zenerdiodes worden gebruikt voor spanningsregeling, als referentie-elementen, golfonderbrekers en in schakeltoepassingen en clippercircuits.
spanningsregelaar
De belastingspanning is gelijk aan de afbraakspanning VZ van de diode., De serieweerstand beperkt de stroom door de diode en verlaagt de overspanning wanneer de diode geleid wordt.
Figuur 3: Zener-diode-shuntregelaar
Zener-diode in overspanningsbeveiliging
als de ingangsspanning toeneemt tot een waarde hoger dan de Zener-afbraakspanning, stroomt de stroom door de diode en veroorzaakt een spanningsdaling over de weerstand; dit activeert de SCR en creëert een kortsluiting naar de grond. De kortsluiting opent de zekering en ontkoppelt de belasting van de voeding.,
Figuur 4: SCR-overspannings-koevoetcircuit
zenerdiode Clipping Circuits
zenerdiodes worden gebruikt om AC-golfvorm clipping circuits te wijzigen of te vormen. Het clipping circuit begrenst of klemt delen van een of beide halve cycli van een wisselstroom golfvorm af om de golfvorm te vormen of bescherming te bieden.
Figuur 5: zenerdiode clipping circuits