Zener dióda bontási jellemzők

A Zener dióda szimbóluma az alábbi ábrán látható. A katódot ábrázoló egyenes vonal helyett a Zener dióda hajlított vonallal rendelkezik, amely a Z betűre emlékeztet (zener esetén). A Zener dióda egy szilícium pn csatlakozóeszköz, amelyet a fordított bontási régióban való működésre terveztek. A Zener dióda törési feszültségét úgy állítják be, hogy a gyártás során gondosan szabályozzák a doppingszintet. Az előző cikkben szereplő dióda -jelleggörbe tárgyalásából az következik, hogy amikor egy dióda eléri a fordított bontást, feszültsége szinte állandó marad, annak ellenére, hogy az áram drasztikusan változik, és ez a zener dióda működésének kulcsa. Ez a volt-amper karakterisztika ismét látható az alábbi ábrán, a Zener diódák normál működési tartományával árnyékolt területként. Zener lebontás A Zener diódákat fordított bontásban kell működtetni. A Zener dióda kétféle fordított bontása a lavina és a zener. A lavina effektus egyenirányító és zener diódákban is fellép, kellően magas fordított feszültség mellett. A Zener lebomlása a Zener diódában történik alacsony fordított feszültségeknél. A Zener dióda erősen adalékolt, hogy csökkentse a meghibásodási feszültséget. Ez nagyon vékony kimerülési régiót okoz. Ennek eredményeként intenzív elektromos mező van a kimerülési régióban. A Zener letörési feszültsége (V) közelében a mező elég intenzív ahhoz, hogy elektronokat húzzon ki vegyértéksávjaiból, és áramot hozzon létre. A körülbelül 5 V -nál kisebb megszakítási feszültségű Zener diódák túlnyomórészt Zener lebontásban működnek. Azok, akiknek meghibásodási feszültsége meghaladja az 5 V -ot, túlnyomórészt lavina -bontásban működnek. Mindkét típust zener diódának nevezik. A Zeners kereskedelmi forgalomban kapható 1 V -tól 250 V -ig terjedő megszakítási feszültséggel, meghatározott tűréssel 1% és 20% között. Zener lebontási jellemzők Az alábbi ábra a Zener dióda jellemző görbéjének fordított részét mutatja. Vegye figyelembe, hogy a fordított feszültség (VR) növekedésével a fordított áram (IR) rendkívül kicsi marad a görbe „térdéig”. A fordított áramot zener áramnak is nevezik, IZ. Ekkor kezdődik a bontási hatás; a belső zener ellenállás, más néven zener impedancia (ZZ) csökkenni kezd a fordított áram gyors növekedésével. A térd aljától kezdve a Zener meghibásodási feszültsége (VZ) lényegében állandó marad, bár kissé nő, ahogy a zener áram, az IZ növekszik. Ábra: A Zener dióda fordított jellemzője. A VZ -t általában a tesztáram néven ismert zener -áram értékén adják meg. Zener szabályozás Az a képesség, hogy a fordított feszültséget lényegében állandóan tartsa a kivezetésein, ez a zener dióda legfontosabb jellemzője. A meghibásodásban működő Zener dióda feszültségszabályozóként működik, mivel közel állandó feszültséget tart fenn a kivezetésein a fordított áram értékek meghatározott tartományában. A fordított áram minimális értékét, az IZK -t fenn kell tartani annak érdekében, hogy a dióda megszakadjon a feszültségszabályozás érdekében. A fenti ábrán látható görbén látható, hogy amikor a fordított áramot a görbe térde alá csökkentjük, a feszültség drasztikusan csökken, és a szabályozás elveszik. Ezenkívül van egy maximális áram, IZM, amely felett a dióda károsodhat a túlzott teljesítményveszteség miatt. Tehát alapvetően a Zener dióda közel állandó feszültséget tart fenn a csatlakozóin keresztül az IZK -tól az IZM -ig terjedő fordított áram értékeihez. A névleges zener feszültséget (VZ) általában egy adatlapon adják meg, a zener tesztáramnak nevezett fordított áram értékén. Zener -ekvivalens áramkörök Az alábbi ábra a Zener -dióda ideális modelljét (első közelítése) mutatja fordított bontásban és ideális jellemző görbéjét. Állandó feszültségcsökkenése megegyezik a névleges zener feszültséggel. Ezt az állandó feszültségcsökkenést a zener diódában a fordított bontás során egyenáramú feszültség szimbólum jelzi, annak ellenére, hogy a Zener dióda nem termel feszültséget. Ábra: Ideális Zener dióda egyenértékű áramkör modell és a jellemző görbe. Az alábbi (a) ábra a Zener dióda gyakorlati modelljét (második közelítése) mutatja be, ahol a Zener impedancia (ellenállás), ZZ szerepel. Mivel a tényleges feszültséggörbe nem ideális függőleges, a zener áram (ΔIZ) változása kismértékű változást eredményez a zener feszültségben (ΔVZ), amint azt az alábbi (b) ábra is mutatja. Ohm törvénye szerint a ΔVZ és ΔIZ aránya az impedancia, a következő egyenletben kifejezve: Általában ZZ a zener tesztáramnál van megadva. A legtöbb esetben feltételezheti, hogy a ZZ kicsi állandó a zener áramértékek teljes tartományában, és tisztán ellenálló. A legjobb, ha kerüljük a Zener dióda működtetését a görbe térde közelében, mert az impedancia drámaian megváltozik ezen a területen. Ábra: Praktikus Zener dióda egyenértékű áramkör és a ZZ -t szemléltető jelleggörbe. A legtöbb áramkör -elemzési és hibaelhárítási munkához az ideális modell nagyon jó eredményeket ad, és sokkal könnyebben használható, mint a bonyolultabb modellek. Ha a Zener dióda normálisan működik, akkor fordított bontásban lesz, és figyelnie kell a névleges meghibásodási feszültséget. A legtöbb vázlat a rajzon feltünteti, hogy milyen feszültségnek kell lennie. A Zener diódák egyik fő alkalmazása a feszültségszabályozó típusa, amely stabil referenciafeszültségeket biztosít a tápegységekben, voltmérőkben és más műszerekben. Zener dióda lebontási feszültsége Két különböző mechanizmus létezik, amelyek miatt a zener dióda meghibásodhat. Az alábbiakban a Zener -bontás szerepel. Lavina -bontás A különböző bontásokat általában a doppingkoncentráció alapján különböztetjük meg. Ha a PN-csomópont erősen adalékolt, akkor a zener lebomlik, míg a lavina csak akkor következik be, ha a PN-csomópont nagyon enyhén adalékolt. 1. Zener -bontás: A Zener -meghibásodás akkor következik be, amikor a pn -csomópont fordított előfeszítési feszültsége kellően magas, így a csomópontban keletkező elektromos mező nagy erőt fejt ki a kötött elektronra, hogy kiszakítsa azt a kovalens kötésből. Így a kovalens határok közvetlen megszakítása nagyszámú elektron-lyuk párt eredményez, ezáltal növelve a fordított áramot. Ezt a folyamatot Zener -bontásnak nevezik. Mivel a bontási feszültség a csomópont hőmérsékletének növekedésével csökken, ez negatív hőmérsékleti együtthatókat eredményez. 2. Lavina lebomlás: A termikusan előállított hordozó leesik az elágazó gáton, és energiát nyer az alkalmazott potenciálból. Ez a hordozó kristályionnal ütközik, és elegendő energiát biztosít a kovalens kötés megzavarásához. Az eredeti hordozó mellett új elektron-lyuk párokat hoztak létre. Ezek a hordozók elegendő energiát is felvehetnek az alkalmazott mezőből, összeütközhetnek egy másik kristályionnal, és mégis újabb elektron-lyuk párokat hozhatnak létre. Ezt a folyamatot lavinaszorzásnak nevezik. Ebben az esetben a bontási feszültség a hőmérséklet növekedésével nő. A Zener diódák megszakítási feszültsége 3V és 200V között van. Zener dióda alkalmazások A zener dióda különféle alkalmazási területei a különböző védelmi áramkörök. Zener -korlátozókban, azaz vágóáramkörökben, amelyek a feszültséghullámforma nem kívánt részének levágására szolgálnak. Feszültségszabályozó elemként a feszültségszabályozókban.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista