Kaip veikia zenerio diodas
Zenerio diodas arba zenerio diodas (puslaidininkinis zenerio diodas) yra specialus diodas, veikiantis stabiliu gedimo režimu, esant atvirkštiniam pn sandūros poslinkiui. Kol neįvyks šis gedimas, per zenerio diodą teka tik labai maža srovė, nuotėkio srovė, dėl didelės uždaro zenerio diodo varžos.
Bet kai atsiranda gedimas, srovė akimirksniu padidėja, nes zenerio diferencinis pasipriešinimas šiuo metu yra nuo frakcijų iki šimtų omų. Tokiu būdu zenerio diodo įtampa palaikoma labai tiksliai per gana platų atvirkštinių srovių diapazoną.
Zenerio diodas vadinamas Zenerio diodu (iš anglų kalbos Zener diode) mokslininko, pirmą kartą atradusio tunelio gedimo fenomeną, amerikiečių fiziko Clarence'o Melvin Zener (1905–1993) garbei.
Zenerio atrastas elektrinis pn sandūros gedimas, susijęs su tuneliavimo efektu, elektronų nutekėjimo per ploną potencialo barjerą reiškiniu, dabar vadinamas zenerio efektu, kuris šiandien veikia puslaidininkiniuose Zenerio dioduose.
Fizinis efekto vaizdas yra toks.Esant atvirkštiniam p-n sandūros poslinkiui, energijos juostos persidengia ir elektronai gali pereiti iš p-srities valentinės juostos į n-srities laidumo juostą. elektrinis laukas, tai padidina laisvųjų krūvininkų skaičių, o atvirkštinė srovė smarkiai padidėja.
Taigi pagrindinis zenerio diodo tikslas yra stabilizuoti įtampą. Pramonė gamina puslaidininkinius zenerio diodus, kurių stabilizavimo įtampa yra nuo 1,8 V iki 400 V, didelės, vidutinės ir mažos galios, kurios skiriasi didžiausia leistina atvirkštine srove.
Šiuo pagrindu gaminami paprasti įtampos stabilizatoriai. Diagramose zenerio diodai žymimi simboliu, panašiu į diodo simbolį, su vieninteliu skirtumu, kad zenerio diodų katodas pavaizduotas raidės „G“ forma.
„Zener“ diodai su latentine integruota struktūra, kurių stabilizavimo įtampa yra apie 7 V, yra tiksliausi ir stabiliausi kietojo kūno įtampos atskaitos šaltiniai: geriausi jų pavyzdžiai yra būdingi normaliam Weston galvaniniam elementui (gyvsidabrio kadmio etaloniniam galvaniniam elementui).
Aukštos įtampos lavinų diodai („TVS-diodai“ ir „slopintuvai“), plačiai naudojami visų rūšių įrangos apsaugos nuo viršįtampių grandinėse, priklauso specialiam zenerio diodų tipui.
Kaip matote, zenerio diodas, skirtingai nei įprastas diodas, veikia atvirkštinėje I - V charakteristikos šakoje. Įprastame diode, jei jam taikoma atvirkštinė įtampa, gedimas gali įvykti vienu iš trijų būdų (arba visais iš karto): tunelio gedimas, lavinos gedimas ir gedimas dėl terminio šildymo nuo nuotėkio srovių.
Silicio zenerio diodų terminis gedimas nėra svarbus, nes jie suprojektuoti taip, kad tunelio gedimas, lavinos gedimas arba abiejų tipų gedimai įvyktų vienu metu gerokai prieš terminio gedimo tendenciją. Serijos zenerio diodai šiuo metu daugiausia gaminami iš silicio.
Gedimas esant žemesnei nei 5 V įtampai yra Zenerio efekto pasireiškimas, gedimas virš 5 V yra lavinos gedimo pasireiškimas. Tarpinė maždaug 5 V gedimo įtampa paprastai atsiranda dėl šių dviejų efektų derinio. Elektrinio lauko stiprumas zenerio diodo gedimo momentu yra apie 30 MV / m.
Zenerio diodų gedimas vyksta vidutiniškai legiruotuose p tipo puslaidininkiuose ir stipriai legiruotuose n tipo puslaidininkiuose Didėjant sandūros temperatūrai, mažėja zenerio diodo pašalinimas ir didėja lavinos skilimo indėlis.
Zenerio diodai turi šias tipines charakteristikas. Vz — stabilizavimo įtampa. Dokumentacijoje nurodytos dvi šio parametro reikšmės: maksimali ir mažiausia stabilizavimo įtampa. Iz yra minimali stabilizavimo srovė. Zz yra zenerio diodo varža. Izk ir Zzk - srovė ir dinaminis atsparumas esant nuolatinei srovei. Ir ir Vr yra didžiausia nuotėkio srovė ir įtampa tam tikroje temperatūroje. Tc yra temperatūros koeficientas. Izrm - maksimali zenerio diodo stabilizavimo srovė.
Zenerio diodai plačiai naudojami kaip nepriklausomi stabilizavimo elementai, taip pat kaip etaloninių įtampų (atskaitos įtampų) šaltiniai tranzistorių stabilizatoriuose.
Norint gauti mažas atskaitos įtampas, zenerio diodai taip pat įjungiami į priekį, kaip ir įprasti diodai, tada vieno zenerio diodo stabilizavimo įtampa bus 0,7–0,8 volto.
Didžiausia zenerio diodo korpuso išsklaidyta galia paprastai yra nuo 0,125 iki 1 vato. To, kaip taisyklė, pakanka normaliam apsauginių grandinių veikimui nuo impulsinio triukšmo ir mažos galios stabilizatorių statybai.