Zener diode - ni nini na ni ya nini?

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Zener diode ni diodi ya semiconductor yenye sifa za kipekee. Ikiwa semiconductor ya kawaida ni insulator wakati imewashwa tena, basi hufanya kazi hii hadi ongezeko fulani la voltage iliyotumiwa, baada ya hapo uharibifu unaoweza kubadilika unaofanana na theluji hutokea. Kwa kuongezeka zaidi kwa sasa ya reverse inapita kupitia diode ya zener, voltage inaendelea kubaki mara kwa mara kutokana na kupungua kwa uwiano wa upinzani. Kwa njia hii, inawezekana kufikia hali ya uimarishaji.

Katika hali ya kufungwa, mkondo mdogo wa kuvuja hupitia kwanza diodi ya zener. Kipengele hufanya kama kupinga, thamani ya upinzani ambayo ni kubwa. Wakati wa kuvunjika, upinzani wa diode ya zener inakuwa isiyo na maana. Ikiwa tutaendelea kuongeza voltage kwenye pembejeo, kipengele huanza joto na wakati sasa inazidi thamani inayoruhusiwa, isiyoweza kurekebishwa.kuvunjika kwa joto. Ikiwa jambo hilo halijaletwa kwake, wakati voltage inabadilika kutoka sifuri hadi kikomo cha juu cha eneo la kazi, mali ya diode ya zener huhifadhiwa.

Wakati diodi ya zener imewashwa moja kwa moja, sifa zake ni sawa na diodi. Wakati plus inapounganishwa na p-kanda, na minus imeunganishwa na n-kanda, upinzani wa mpito ni mdogo na sasa inapita kwa uhuru kupitia hiyo. Huongezeka kadri voltage ya kuingiza data inavyoongezeka.

Diodi ya zener ni diodi maalum iliyounganishwa zaidi katika mwelekeo tofauti. Kipengele ni cha kwanza katika hali iliyofungwa. Katika tukio la kukatika kwa umeme, diode ya zener ya voltage hudumisha thabiti juu ya safu pana ya sasa.

Minus inawekwa kwenye anodi, na nyongeza kwenye kathodi. Zaidi ya uimarishaji (chini ya nukta 2), ongezeko la joto hutokea na uwezekano wa kushindwa kwa kipengele huongezeka.

Vipengele

vigezo vya Zener ni kama ifuatavyo:

• U_st - volteji ya uimarishaji kwa sasa iliyokadiriwa I_st;
• Mimi_{st min - kiwango cha chini cha kukatika kwa umeme kuanza sasa;}
• Mimi_{st upeo - kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha sasa;}
• TKN - mgawo wa halijoto.

Tofauti na diode ya kawaida, diodi ya zener ni kifaa cha semicondukta ambapo sehemu za kuharibika kwa umeme na mafuta ziko mbali sana kwa sifa ya voltage ya sasa.

Kinachohusishwa na kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha sasa ni kigezo ambacho mara nyingi hubainishwa ndanimeza - upotezaji wa nguvu:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

Kiingilio cha halijoto cha diodi ya zener kinaweza kuwa chanya au hasi. Kwa kuunganisha vipengee katika mfululizo na mgawo wa ishara tofauti, diodi za zener za usahihi huundwa ambazo hazitegemei inapokanzwa au kupoeza.

Mipango ya kujumuisha

Mzunguko wa kawaida wa kiimarishaji rahisi, huwa na upinzani wa ballast R_{b na diodi ya zener ambayo inapunguza mzigo.}

Katika baadhi ya matukio, kuna ukiukaji wa uimarishaji.

1. Kuwasilisha kwa kiimarishaji cha volteji kubwa kutoka chanzo cha nishati ikiwa kuna kichungi cha kuchuja kwenye eneo la kutoa matokeo. Kuongezeka kwa sasa wakati wa kuichaji kunaweza kusababisha kushindwa kwa diode ya zener au uharibifu wa kipinga R_b.
2. Kuzima kwa upakiaji. Wakati voltage ya juu inatumiwa kwa pembejeo, sasa ya diode ya zener inaweza kuzidi inaruhusiwa, ambayo itasababisha inapokanzwa na uharibifu wake. Hapa ni muhimu kuchunguza eneo la pasipoti ya kazi salama.
3. Upinzani R_{b imechaguliwa ndogo ili kwa kiwango cha chini zaidi cha voltage inayowezekana ya usambazaji na kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha sasa cha kupakia, diodi ya zener iko katika ukanda wa udhibiti wa kufanya kazi.}

Seketi au fusi za ulinzi wa Thyristor hutumika kulinda kiimarishaji.

Resistor R_{b inakokotolewa kwa fomula:}

R_b=(U_shimo - U_nom)(Ist _{+ I}n_).).

Ya sasazener diode I_st imechaguliwa kati ya viwango vya juu vinavyoruhusiwa na vya chini zaidi, kulingana na voltage ya kuingiza U_shimo na upakiaji wa sasa I _n.

Zener Selection

Vipengee vina mtawanyiko mkubwa wa voltage ya uimarishaji. Ili kupata thamani halisi ya U_{n, diodi za zener huchaguliwa kutoka kundi lile lile. Kuna aina zilizo na anuwai nyembamba ya vigezo. Kwa utengaji wa nguvu nyingi, vipengee husakinishwa kwenye radiators.}

Ili kukokotoa vigezo vya diode ya zener, data ya awali inahitajika, kwa mfano, hivi:

• U_{shimo=12-15 V - voltage ya kuingiza;}
• U_{st=9 V - voltage imetulia;}
• R_{n=50-100 mA - mzigo.}

Vigezo ni vya kawaida kwa vifaa vilivyo na matumizi ya chini ya nishati.

Kwa voltage ya uingizaji wa kima cha chini cha 12 V, sasa kwenye mzigo huchaguliwa hadi kiwango cha juu - 100 mA. Kulingana na sheria ya Ohm, unaweza kupata jumla ya mzigo wa mzunguko:

R_{∑=12 V / 0.1 A=120 Ohm.}

Kwenye diode ya zener, kushuka kwa voltage ni 9 V. Kwa mkondo wa 0.1 A, mzigo sawa utakuwa:

R_{eq=9 V / 0.1 A=90 Ohm.}

Sasa unaweza kubainisha upinzani wa ballast:

R_{b=120 Ohm - 90 Ohm=30 Ohm.}

Imechaguliwa kutoka safu mlalo ya kawaida, ambapo thamani ni sawa na ile iliyokokotwa.

Upeo wa sasa kupitia diode ya zener imedhamiriwa kwa kuzingatia kukatwa kwa mzigo ili isishindwe ikiwa waya wowote haujauzwa. Kushuka kwa voltage kwenye kipinga kitakuwa:

U_{R=15 - 9=6 B.}

Kisha mkondo kupitia kinzani hubainishwa:

Mimi_{R=6/30=0, 2 A.}

Kwa kuwa diode ya zener imeunganishwa kwa mfululizo nayo, mimi_c=I_{R=0.2 A.}

Upotezaji wa nguvu utakuwa P=0.2∙9=1.8 W.

Kulingana na vigezo vilivyopatikana, diodi inayofaa ya Zener D815V imechaguliwa.

Symmetrical zener diode

Thyristor ya diode linganifu ni kifaa cha kubadilisha ambacho hutoa mkondo wa kupitisha. Kipengele cha kazi yake ni kushuka kwa voltage hadi volts kadhaa wakati imewashwa katika aina mbalimbali za 30-50 V. Inaweza kubadilishwa na diode mbili za kawaida za zener zilizounganishwa na counter. Vifaa hutumika kama vipengee vya kubadilisha.

Analogi ya diode ya zener

Wakati haiwezekani kupata kipengele kinachofaa, hutumia analogi ya diode ya zener kwenye transistors. Faida yao ni uwezekano wa udhibiti wa voltage. Vikuza sauti vya DC vya hatua nyingi vinaweza kutumika kwa hili.

Kigawanyaji volteji chenye kipinga cha kupunguza R1 kimesakinishwa kwenye pembejeo. Ikiwa voltage ya pembejeo huongezeka, kwa misingi ya transistor VT1 pia huongezeka. Wakati huo huo, sasa kupitia transistor VT2 huongezeka, ambayo hulipa fidia kwa ongezeko la voltage, na hivyo kudumisha utulivu katika pato.

Kuashiria kwa zener diode

Diodi zener za glasi na diodi zener katika mifuko ya plastiki hutengenezwa. Katika kesi ya kwanza, nambari 2 zinatumika kwao, kati ya ambayo barua V iko. Uandishi wa 9V1 unamaanisha kuwa. U_{st=9, 1 V.}

Kwenye kipochi cha plastiki, maandishi hufafanuliwa kwa kutumia hifadhidata, ambapo unaweza pia kujua vigezo vingine.

Pete ya giza kwenye kipochi huonyesha kathodi ambayo plus imeunganishwa.

Hitimisho

Zener diode ni diode yenye sifa maalum. Faida ya diode za zener ni kiwango cha juu cha utulivu wa voltage na aina mbalimbali za mabadiliko ya sasa ya uendeshaji, pamoja na mipango rahisi ya uunganisho. Ili kuleta utulivu wa volti ndogo, vifaa huwashwa kuelekea upande wa mbele, na vinaanza kufanya kazi kama diodi za kawaida.