Ang isang semiconductor diode ay may maraming "propesyon". Maaari nitong iwasto ang boltahe, kalasin ang mga de-koryenteng circuit, protektahan ang mga kagamitan mula sa hindi tamang supply ng kuryente. Ngunit mayroong isang hindi karaniwang uri ng "trabaho" ng diode, kapag ang pag-aari nito ng one-way na pagpapadaloy ay ginagamit nang hindi direkta. Ang isang semiconductor device kung saan ang normal na mode ay reverse bias ay tinatawag na zener diode.
Nilalaman
Ano ang isang zener diode, saan ito ginagamit at kung ano
Ang zener diode, o Zener diode (pinangalanan sa isang Amerikanong siyentipiko na unang nag-aral at naglalarawan ng mga katangian ng semiconductor device na ito), ay isang conventional diode na may p-n junction.Ang tampok nito ay gumagana sa seksyon ng katangian na may negatibong bias, iyon ay, kapag ang boltahe ay inilapat sa reverse polarity. Ang ganitong diode ay ginagamit bilang isang independiyenteng stabilizer na nagpapanatili ng pare-pareho ng boltahe ng consumer, anuman ang mga pagbabago sa kasalukuyang pag-load at pagbabagu-bago sa boltahe ng input. Gayundin, ang mga node sa zener diodes ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng reference na boltahe para sa iba pang mga stabilizer na may binuo na circuit. Hindi gaanong karaniwan, ang isang reverse diode ay ginagamit bilang isang pulse shaping element o surge protector.
Mayroong mga maginoo na zener diodes at dalawang-anode. Ang isang two-anode zener diode ay dalawang diode na konektado pabalik sa likod sa isang pabahay. Maaari itong mapalitan ng dalawang magkahiwalay na aparato, kabilang ang mga ito ayon sa naaangkop na pamamaraan.
Volt-ampere na katangian ng zener diode at ang prinsipyo ng operasyon nito
Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang zener diode, kinakailangan na pag-aralan ang tipikal na katangian ng kasalukuyang-boltahe (CVC).
Kung ang isang boltahe ay inilapat sa zener sa pasulong na direksyon, tulad ng sa isang maginoo na diode, kung gayon ito ay kumikilos tulad ng isang maginoo na diode. Sa boltahe na humigit-kumulang 0.6 V (para sa isang aparatong silikon), magbubukas ito at papasok sa linear na seksyon ng katangian ng I–V. Sa paksa ng artikulo, ang pag-uugali ng isang zener diode ay mas kawili-wili kapag ang isang boltahe ng reverse polarity ay inilapat (negatibong sangay ng katangian). Una, ang paglaban nito ay tataas nang husto, at ang aparato ay titigil sa pagpasa ng kasalukuyang. Ngunit kapag ang isang tiyak na halaga ng boltahe ay naabot, isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang ay magaganap, na tinatawag na breakdown. Mayroon itong avalanche character, at nawawala pagkatapos na alisin ang kapangyarihan.Kung patuloy mong tataas ang reverse boltahe, ang p-n junction ay magsisimulang magpainit at pumasok sa thermal breakdown mode. Ang thermal breakdown ay hindi maibabalik at nangangahulugan ng pagkabigo ng zener diode, kaya hindi mo dapat ilagay ang diode sa mode na ito.
Isang kawili-wiling lugar ng pagpapatakbo ng isang semiconductor device sa avalanche breakdown mode. Ang hugis nito ay malapit sa linear, at ito ay may mataas na steepness. Nangangahulugan ito na sa isang malaking pagbabago sa kasalukuyang (ΔI), ang pagbabago sa pagbaba ng boltahe sa zener diode ay medyo maliit (ΔU). At ito ay pagpapapanatag.
Ang pag-uugali na ito kapag nag-aaplay ng reverse boltahe ay tipikal para sa anumang diode. Ngunit ang kakaiba ng zener diode ay ang mga parameter nito sa seksyong ito ng CVC ay na-normalize. Ang stabilization boltahe at slope nito ay ibinibigay (na may isang tiyak na pagkalat) at mahalagang mga parameter na tumutukoy sa pagiging angkop ng aparato sa circuit. Mahahanap mo ang mga ito sa mga sangguniang aklat. Ang mga ordinaryong diode ay maaari ding gamitin bilang zener diodes - kung aalisin mo ang kanilang CVC at kasama ng mga ito ay may angkop na katangian. Ngunit ito ay isang mahaba, matrabahong proseso na may hindi garantisadong resulta.
Ang mga pangunahing katangian ng zener diode
Upang pumili ng isang Zener diode para sa mga umiiral na layunin, kailangan mong malaman ang ilang mahahalagang parameter. Tutukuyin ng mga katangiang ito ang pagiging angkop ng napiling device para sa paglutas ng mga gawain.
Na-rate na boltahe ng stabilization
Ang unang parameter ng zener, na kailangan mong bigyang-pansin kapag pumipili, ay ang boltahe ng pagpapapanatag, na tinutukoy ng panimulang punto ng pagkasira ng avalanche. Nagsisimula ito sa pagpili ng isang aparato para sa paggamit sa circuit.Para sa iba't ibang mga pagkakataon ng ordinaryong zener diodes, kahit na sa parehong uri, ang boltahe ay may spread sa rehiyon ng ilang porsyento, para sa mga katumpakan ang pagkakaiba ay mas mababa. Kung ang nominal na boltahe ay hindi alam, maaari itong matukoy sa pamamagitan ng pag-assemble ng isang simpleng circuit. Dapat mong ihanda:
- ballast risistor 1 ... 3 kOhm;
- adjustable na mapagkukunan ng boltahe;
- voltmeter (maaari kang gumamit ng tester).
Kinakailangan na itaas ang boltahe ng pinagmumulan ng kapangyarihan mula sa zero, na kinokontrol ang paglago ng boltahe sa zener diode gamit ang isang voltmeter. Sa ilang mga punto, ito ay titigil, sa kabila ng karagdagang pagtaas sa input boltahe. Ito ang aktwal na boltahe ng pagpapapanatag. Kung walang regulated source, maaari kang gumamit ng power supply na may pare-parehong output voltage na halatang mas mataas kaysa sa Ustabilization. Ang scheme at prinsipyo ng pagsukat ay nananatiling pareho. Ngunit may panganib na mabigo ang semiconductor device dahil sa labis na operating kasalukuyang.
Ang mga diode ng Zener ay ginagamit upang gumana sa mga boltahe mula 2 ... 3 V hanggang 200 V. Upang bumuo ng isang matatag na boltahe sa ibaba ng saklaw na ito, ginagamit ang iba pang mga aparato - ang mga stabistor na tumatakbo sa direktang seksyon ng CVC.
Kasalukuyang saklaw ng pagpapatakbo
Ang kasalukuyang kung saan ang zener diodes ay gumaganap ng kanilang function ay limitado mula sa itaas at sa ibaba. Mula sa ibaba, nililimitahan ito ng simula ng linear na seksyon ng reverse branch ng CVC. Sa mas mababang mga alon, ang katangian ay hindi nagbibigay ng isang pare-pareho na mode ng boltahe.
Ang pinakamataas na halaga ay nililimitahan ng pinakamataas na pagkawala ng kuryente na kaya ng isang semiconductor device at nakadepende sa disenyo nito. Ang Zener diodes sa isang metal na kaso ay idinisenyo para sa mas kasalukuyang, ngunit huwag kalimutan ang tungkol sa paggamit ng mga heat sink.Kung wala ang mga ito, ang maximum na pinapayagang dissipation power ay magiging mas kaunti.
Differential resistance
Ang isa pang parameter na tumutukoy sa pagpapatakbo ng zener diode ay ang differential resistance Rst. Ito ay tinukoy bilang ang ratio ng pagbabago ng boltahe ΔU sa kasalukuyang pagbabago ΔI na naging sanhi nito. Ang halagang ito ay may sukat ng paglaban at sinusukat sa ohms. Sa graphically, ito ang tangent ng slope ng nagtatrabaho na seksyon ng katangian. Malinaw, mas mababa ang paglaban, mas mahusay ang kalidad ng pagpapapanatag. Para sa isang perpektong (hindi umiiral sa pagsasanay) zener diode, ang Rst ay katumbas ng zero - anumang pagtaas sa kasalukuyang ay hindi magiging sanhi ng anumang pagbabago sa boltahe, at ang seksyong katangian ng I–V ay magiging parallel sa y-axis.
Pagmamarka ng Zener diode
Ang mga domestic at imported na zener diode sa isang metal na kaso ay minarkahan nang simple at malinaw. Ang mga ito ay minarkahan ng pangalan ng aparato at ang lokasyon ng anode at cathode sa anyo ng isang pagtatalaga ng eskematiko.
Ang mga aparato sa isang plastic case ay minarkahan ng mga singsing at tuldok ng iba't ibang kulay sa mga gilid ng katod at anode. Sa pamamagitan ng kulay at kumbinasyon ng mga character, matutukoy mo ang uri ng device, ngunit para dito kailangan mong tumingin sa mga reference na libro o gumamit ng mga calculator program. Parehong makikita sa Internet.
Minsan ang isang stabilization boltahe ay inilapat sa mababang-kapangyarihan zener diodes.
Zener diode switching circuits
Ang pangunahing circuit para sa paglipat sa isang zener diode ay nasa serye na may risistor, na nagtatakda ng kasalukuyang sa pamamagitan ng semiconductor device at tumatagal sa labis na boltahe. Ang dalawang elemento ay gumagawa karaniwang divisor. Kapag nagbago ang input boltahe, ang pagbaba sa zener diode ay nananatiling pare-pareho, habang nagbabago ang pagbaba sa risistor.
Ang nasabing circuit ay maaaring magamit nang nakapag-iisa at tinatawag na parametric stabilizer. Pinapanatili nito ang boltahe sa pare-pareho ang pagkarga, sa kabila ng mga pagbabago sa input boltahe o kasalukuyang iginuhit (sa loob ng ilang mga limitasyon). Ang isang katulad na bloke ay ginagamit din bilang isang auxiliary circuit kung saan kinakailangan ang isang reference na mapagkukunan ng boltahe.
Ang ganitong pagsasama ay ginagamit din bilang proteksyon ng mga sensitibong kagamitan (sensor, atbp.) mula sa abnormal na paglitaw ng mataas na boltahe sa linya ng kuryente o pagsukat (pare-pareho o random na mga impulses). Ang anumang bagay sa itaas ng stabilization boltahe ng semiconductor device ay "puputol". Ang ganitong pamamaraan ay tinatawag na "Zener barrier".
Noong nakaraan, ang pag-aari ng zener diode upang "putulin" ang mga taluktok ng boltahe ay malawakang ginagamit sa mga circuit ng pulse shaper. Ang dalawang-anode na aparato ay ginamit sa mga alternating kasalukuyang circuit.
Ngunit sa pag-unlad ng teknolohiya ng transistor at ang pagdating ng mga integrated circuit, ang prinsipyong ito ay bihirang ginagamit.
Kung walang zener diode sa kamay para sa nais na boltahe, maaari itong binubuo ng dalawa. Ang kabuuang boltahe ng pagpapapanatag ay magiging katumbas ng kabuuan ng dalawang boltahe.
Mahalaga! Huwag ikonekta ang zener diodes nang magkatulad upang mapataas ang kasalukuyang operating! Ang pagkalat ng mga katangian ng kasalukuyang boltahe ay hahantong sa output ng isang zener diode sa zone ng thermal breakdown, pagkatapos ay mabibigo ang pangalawa dahil sa labis na kasalukuyang pagkarga.
Bagaman sa teknikal na dokumentasyon ng mga oras ng USSR ito ay pinahihintulutan parallel pagsasama zeners sa parallel, ngunit may proviso na ang mga aparato ay dapat na sa parehong uri at ang kabuuang aktwal na dissipation kapangyarihan sa panahon ng operasyon ay hindi dapat lumampas sa pinapayagan para sa isang solong zener diode. Iyon ay, ang isang pagtaas sa kasalukuyang operating sa ilalim ng kundisyong ito ay hindi maaaring makamit.
Upang madagdagan ang pinahihintulutang kasalukuyang pag-load, ginagamit ang isa pang pamamaraan. Ang parametric stabilizer ay pupunan ng isang transistor, at ang isang tagasunod ng emitter ay nakuha na may isang load sa emitter circuit at isang stable. transistor base boltahe.
Sa kasong ito, ang output boltahe ng stabilizer ay magiging mas mababa kaysa sa Ustabilization sa pamamagitan ng halaga ng pagbaba ng boltahe sa emitter junction - para sa isang silicon transistor, mga 0.6 V. Upang mabayaran ang pagbaba na ito, maaari mong i-on ang isang diode sa serye na may ang zener diode sa pasulong na direksyon.
Sa ganitong paraan (sa pamamagitan ng pag-on sa isa o higit pang mga diode), maaari mong ayusin ang output boltahe ng stabilizer pataas sa loob ng maliit na saklaw. Kung kailangan mong radikal na dagdagan ang Uout, mas mahusay na i-on ang isa pang zener diode sa serye.
Ang saklaw ng zener diode sa mga electronic circuit ay malawak. Sa isang may malay na diskarte sa pagpili, ang semiconductor device na ito ay makakatulong sa paglutas ng maraming mga problema na itinalaga sa developer.
Mga katulad na artikulo:
