Kā darbojas Zenera diode
Zenera diode vai Zenera diode (pusvadītāju zenera diode) ir īpaša diode, kas darbojas stabilā sadalījuma režīmā pn krustojuma apgrieztās nobīdes apstākļos. Līdz brīdim, kad notiek šis sadalījums, caur Zenera diodi plūst tikai ļoti maza strāva, noplūdes strāva, pateicoties slēgtās zenera diodes augstajai pretestībai.
Bet, kad rodas kļūme, strāva uzreiz palielinās, jo zenera diferenciālā pretestība šajā brīdī ir no frakcijām līdz simtiem omu. Tādā veidā ļoti precīzi tiek uzturēts spriegums pāri Zener diodei salīdzinoši plašā reverso strāvu diapazonā.
Zenera diode tiek saukta par Zenera diode (no angļu valodas Zener diode) par godu zinātniekam, kurš pirmais atklāja tuneļa sabrukšanas fenomenu, amerikāņu fiziķim Klarensam Melvinam Zeneram (1905–1993).
Zenera atklātais pn krustojuma elektriskais sadalījums, kas saistīts ar tuneļa efektu, elektronu noplūdes fenomenu caur plānu potenciāla barjeru, tagad tiek saukts par Zenera efektu, kas mūsdienās kalpo pusvadītāju Zenera diodēs.
Efekta fiziskais attēls ir šāds.P-n krustojuma apgrieztā nobīdē enerģijas joslas pārklājas un elektroni var pārvietoties no p-reģiona valences joslas uz n-apgabala vadītspējas joslu, jo elektriskais lauks, tas palielina brīvo lādiņu nesēju skaitu, un apgrieztā strāva strauji palielinās.
Tādējādi Zener diodes galvenais mērķis ir stabilizēt spriegumu. Nozare ražo pusvadītāju zenera diodes ar stabilizācijas spriegumiem no 1,8 V līdz 400 V, lielu, vidēju un mazu jaudu, kas atšķiras ar maksimālo pieļaujamo reverso strāvu.
Pamatojoties uz to, tiek izgatavoti vienkārši sprieguma stabilizatori. Diagrammās zenera diodes ir apzīmētas ar simbolu, kas līdzīgs diodes simbolam, ar vienīgo atšķirību, ka zenera diožu katods ir attēlots burta «G» formā.
Zenera diodes ar latentu integrētu struktūru ar aptuveni 7 V stabilizācijas spriegumu ir visprecīzākie un stabilākie cietvielu sprieguma atsauces avoti: to labākie piemēri ir raksturīgi tuvu parastajam Weston galvaniskajam elementam (dzīvsudraba kadmija atsauces galvaniskais elements).
Augstsprieguma lavīnu diodes ("TVS-diodes" un "supresori"), ko plaši izmanto visu veidu iekārtu pārsprieguma aizsardzības shēmās, pieder pie īpaša veida Zener diodes.
Kā redzat, Zenera diode atšķirībā no parastās diodes darbojas uz I — V raksturlieluma reverso atzaru. Parastā diodē, ja tai tiek pielikts apgrieztais spriegums, atteice var notikt vienā no trim veidiem (vai visos vienlaikus): tuneļa pārrāvums, lavīnas pārrāvums un noplūdes strāvu siltuma sildīšanas dēļ.
Silīcija Zenera diožu termiskais sadalījums nav svarīgs, jo tās ir konstruētas tā, lai tuneļa pārrāvums, lavīnas pārrāvums vai abu veidu sadalījums notiktu vienlaikus ilgi pirms termiskā sadalījuma tendences. Sērijas Zener diodes pašlaik ir izgatavotas galvenokārt no silīcija.
Bojājums pie sprieguma zem 5 V ir Zenera efekta izpausme, pārrāvums virs 5 V ir lavīnas pārrāvuma izpausme. Aptuveni 5 V vidējais pārrāvuma spriegums parasti rodas šo divu efektu kombinācijas rezultātā. Elektriskā lauka stiprums Zenera diodes sabrukšanas brīdī ir aptuveni 30 MV / m.
Zenera diodes noārdīšanās notiek vidēji leģētos p-tipa pusvadītājos un stipri leģētos n-tipa pusvadītājos.Palielinoties savienojuma temperatūrai, Zenera diodes atslāņošanās samazinās un palielinās lavīnas sadalīšanās devums.
Zenera diodēm ir šādas tipiskās īpašības. Vz — stabilizācijas spriegums. Dokumentācijā šim parametram ir norādītas divas vērtības: maksimālais un minimālais stabilizācijas spriegums. Iz ir minimālā stabilizācijas strāva. Zz ir Zener diodes pretestība. Izk un Zzk — strāva un dinamiskā pretestība pie līdzstrāvas. Ir un Vr ir maksimālā noplūdes strāva un spriegums noteiktā temperatūrā. Tc ir temperatūras koeficients. Izrm — Zenera diodes maksimālā stabilizācijas strāva.
Zenera diodes tiek plaši izmantotas kā neatkarīgi stabilizējošie elementi, kā arī kā atsauces spriegumu (atsauces spriegumu) avoti tranzistoru stabilizatoros.
Nelielu atsauces spriegumu iegūšanai Zener diodes ieslēdz arī uz priekšu, tāpat kā parastās diodes, tad vienas zenera diodes stabilizācijas spriegums būs 0,7 — 0,8 volti.
Zenera diodes korpusa izkliedētā maksimālā jauda parasti ir diapazonā no 0,125 līdz 1 vatam. Tas, kā likums, ir pietiekami normālai aizsargķēžu darbībai pret impulsu troksni un mazjaudas stabilizatoru uzbūvei.