Полупроводничка диода има много "професија". Може да исправи напон, одвеже електрична кола, заштити опрему од неправилног напајања. Али постоји не сасвим уобичајена врста "рада" диоде, када се њено својство једносмерне проводљивости користи веома индиректно. Полупроводнички уређај за који је нормални режим обрнутог пристрасности назива се зенер диода.
Садржај
Шта је зенер диода, где се користи и шта су
Зенер диода, или Зенер диода (названа по америчком научнику који је први проучавао и описао својства овог полупроводничког уређаја), је конвенционална диода са п-н спојем.Његова карактеристика је рад у одељку карактеристике са негативним пристрасношћу, односно када се напон примењује у обрнутом поларитету. Таква диода се користи као независни стабилизатор који одржава константан напон потрошача, без обзира на промене струје оптерећења и флуктуације улазног напона. Такође, чворови на зенер диодама се користе као извори референтног напона за друге стабилизаторе са развијеним колом. Мање уобичајено, реверзна диода се користи као елемент за обликовање импулса или заштитник од пренапона.
Постоје конвенционалне зенер диоде и двоанодне. Двоанодна зенер диода је две диоде повезане позади у једном кућишту. Може се заменити са два одвојена уређаја, укључујући и њих према одговарајућој шеми.
Волт-амперска карактеристика зенер диоде и њен принцип рада
Да бисте разумели принцип рада зенер диоде, потребно је проучити њену типичну струјно-напонску карактеристику (ЦВЦ).
Ако се на зенер примени напон у правцу унапред, као на конвенционалну диоду, онда ће се понашати као конвенционална диода. На напону од око 0,6 В (за силицијумски уређај), отвориће се и ући у линеарни део И–В карактеристике. На тему чланка интересантније је понашање зенер диоде када се примени напон обрнутог поларитета (негативна грана карактеристике). Прво, његов отпор ће се нагло повећати, а уређај ће престати да пропушта струју. Али када се достигне одређена вредност напона, доћи ће до оштрог повећања струје, што се назива слом. Има лавински карактер и нестаје након што се искључи струја.Ако наставите да повећавате обрнути напон, онда ће п-н спој почети да се загрева и уђе у режим термичког квара. Термички квар је неповратан и значи квар зенер диоде, тако да не би требало да стављате диоду у овај режим.
Занимљиво подручје рада полупроводничког уређаја у режиму лавинског пробоја. Његов облик је близак линеарном и има велику стрмину. То значи да је са великом променом струје (ΔИ), промена пада напона на зенер диоди релативно мала (ΔУ). А ово је стабилизација.
Ово понашање при примени обрнутог напона је типично за било коју диоду. Али посебност зенер диоде је у томе што су њени параметри у овом делу ЦВЦ-а нормализовани. Његов стабилизациони напон и нагиб су дати (са одређеним ширењем) и важни су параметри који одређују подобност уређаја у колу. Можете их пронаћи у референтним књигама. Обичне диоде се такође могу користити као зенер диоде - ако им уклоните ЦВЦ и међу њима постоји одговарајућа карактеристика. Али ово је дуг, напоран процес са негарантованим резултатом.
Главне карактеристике зенер диоде
Да бисте изабрали Зенер диоду за постојеће сврхе, морате знати неколико важних параметара. Ове карактеристике ће одредити погодност изабраног уређаја за решавање задатака.
Називни напон стабилизације
Први параметар зенера, на који морате обратити пажњу при избору, је стабилизацијски напон, који је одређен почетном тачком слома лавине. Почиње избором уређаја за употребу у колу.За различите примере обичних зенер диода, чак и истог типа, напон има распон од неколико процената, за прецизне је разлика мања. Ако је називни напон непознат, може се одредити склапањем једноставног кола. Требало би да припремите:
- баластни отпорник 1 ... 3 кОхм;
- подесиви извор напона;
- волтметар (можете користити тестер).
Неопходно је подићи напон извора напајања са нуле, контролишући раст напона на зенер диоди помоћу волтметра. У неком тренутку ће престати, упркос даљем повећању улазног напона. Ово је стварни напон стабилизације. Ако нема регулисаног извора, можете користити напајање са константним излазним напоном очигледно вишим од Устабилизације. Шема и принцип мерења остају исти. Али постоји ризик од квара полупроводничког уређаја због вишка радне струје.
Зенер диоде се користе за рад са напонима од 2 ... 3 В до 200 В. Да би се формирао стабилан напон испод овог опсега, користе се и други уређаји - стабилизатори који раде у директном делу ЦВЦ-а.
Опсег радне струје
Струја при којој зенер диоде обављају своју функцију ограничена је одозго и одоздо. Одоздо је ограничен почетком линеарног пресека реверзне гране ЦВЦ-а. При нижим струјама, карактеристика не обезбеђује режим константног напона.
Горња вредност је ограничена максималном дисипацијом снаге коју је способан полупроводнички уређај и зависи од његовог дизајна. Зенер диоде у металном кућишту су дизајниране за више струје, али не заборавите на употребу хладњака.Без њих, максимална дозвољена снага дисипације ће бити знатно мања.
Диференцијални отпор
Други параметар који одређује рад зенер диоде је диференцијални отпор Рст. Дефинише се као однос промене напона ΔУ и промене струје ΔИ која је то изазвала. Ова вредност има димензију отпора и мери се у омима. Графички, ово је тангента нагиба радног пресека карактеристике. Очигледно, што је мањи отпор, то је бољи квалитет стабилизације. За идеалну (не постојећу у пракси) зенер диоду, Рст је једнак нули - свако повећање струје неће изазвати никакву промену напона, а И–В карактеристични пресек ће бити паралелан са и-осом.
Означавање Зенер диоде
Домаће и увозне зенер диоде у металном кућишту означене су једноставно и јасно. Они су означени именом уређаја и локацијом аноде и катоде у облику шематске ознаке.
Уређаји у пластичном кућишту означени су прстеновима и тачкама различитих боја на катодној и анодној страни. По боји и комбинацији знакова можете одредити врсту уређаја, али за то морате погледати у референтне књиге или користити програме калкулатора. Оба се могу наћи на Интернету.
Понекад се стабилизациони напон примењује на зенер диоде мале снаге.
Преклопна кола зенер диоде
Главно коло за укључивање зенер диоде је у серији са отпорник, који поставља струју кроз полупроводнички уређај и преузима вишак напона. Два елемента чине заједнички делилац. Када се промени улазни напон, пад на зенер диоди остаје константан, док се пад на отпорнику мења.
Такво коло се може користити независно и назива се параметарски стабилизатор. Одржава напон при оптерећењу константним, упркос флуктуацијама улазног напона или струје (у одређеним границама). Сличан блок се такође користи као помоћно коло где је потребан извор референтног напона.
Овакво укључивање се такође користи као заштита осетљиве опреме (сензори, итд.) од абнормалне појаве високог напона у струјној или мерној линији (константни или случајни импулси). Све што је изнад напона стабилизације полупроводничког уређаја је „одсечено“. Таква шема се зове "Зенер баријера".
Раније је својство зенер диоде да „одсече“ врхове напона широко коришћено у колима за обликовање импулса. У колима наизменичне струје коришћени су двоанодни уређаји.
Али са развојем технологије транзистора и појавом интегрисаних кола, овај принцип се ретко користио.
Ако при руци нема зенер диоде за жељени напон, може се направити од две. Укупни стабилизациони напон биће једнак збиру два напона.
Важно! Немојте повезивати зенер диоде паралелно да бисте повећали радну струју! Ширење струјно-напонских карактеристика ће довести до излаза једне зенер диоде у зону термичког слома, а затим ће друга пропасти због вишка струје оптерећења.
Иако је у техничкој документацији времена СССР-а дозвољено паралелно инклузија зенера паралелно, али с тим да уређаји морају бити истог типа и да укупна стварна снага дисипације током рада не прелази дозвољену за једну зенер диоду. То јест, повећање радне струје под овим условом се не може постићи.
Да би се повећала дозвољена струја оптерећења, користи се друга шема. Параметарски стабилизатор је допуњен транзистором, а емитерски следбеник се добија са оптерећењем у емитерском колу и стабилним базни напон транзистора.
У овом случају, излазни напон стабилизатора ће бити мањи од Устабилизације за количину пада напона на споју емитера - за силицијумски транзистор, око 0,6 В. Да бисте надокнадили ово смањење, можете укључити диоду у серији са зенер диода у правцу напред.
На овај начин (укључивањем једне или више диода) можете подесити излазни напон стабилизатора навише у малом опсегу. Ако требате радикално повећати Уоут, боље је укључити још једну зенер диоду у серији.
Обим зенер диоде у електронским колима је обиман. Уз свесни приступ избору, овај полупроводнички уређај ће помоћи у решавању многих проблема који су додељени програмеру.
Слични чланци:
