Diodë Zener - për çfarë është dhe për çfarë shërben?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 14:02

Një diodë zener është një diodë gjysmëpërçuese me veti unike. Nëse një gjysmëpërçues i zakonshëm është një izolant kur ndizet përsëri, atëherë ai e kryen këtë funksion deri në një rritje të caktuar të tensionit të aplikuar, pas së cilës ndodh një avari e kthyeshme në formë orteku. Me një rritje të mëtejshme të rrymës së kundërt që rrjedh nëpër diodën zener, voltazhi vazhdon të mbetet konstant për shkak të një rënie proporcionale të rezistencës. Në këtë mënyrë, është e mundur të arrihet mënyra e stabilizimit.

Në gjendjen e mbyllur, fillimisht një rrymë e vogël rrjedhjeje kalon nëpër diodën zener. Elementi sillet si një rezistencë, vlera e rezistencës së të cilit është e madhe. Gjatë prishjes, rezistenca e diodës zener bëhet e papërfillshme. Nëse vazhdojmë të rrisim tensionin në hyrje, elementi fillon të nxehet dhe kur rryma tejkalon vlerën e lejuar, një i pakthyeshëmzbërthimi termik. Nëse çështja nuk sillet në të, kur tensioni ndryshon nga zero në kufirin e sipërm të zonës së punës, vetitë e diodës zener ruhen.

Kur një diodë zener ndizet drejtpërdrejt, karakteristikat janë të njëjta me një diodë. Kur plusi është i lidhur me rajonin p, dhe minusi është i lidhur me rajonin n, rezistenca e tranzicionit është e vogël dhe rryma rrjedh lirshëm nëpër të. Ajo rritet me rritjen e tensionit të hyrjes.

Një diodë zener është një diodë speciale e lidhur kryesisht në drejtim të kundërt. Elementi është së pari në gjendje të mbyllur. Në rast të një avarie elektrike, dioda zener e tensionit e mban atë konstante në një gamë të gjerë të rrymës.

Një minus aplikohet në anodë dhe një plus në katodë. Përtej stabilizimit (nën pikën 2), ndodh mbinxehja dhe rritet probabiliteti i dështimit të elementit.

Karakteristikat

Parametrat Zener janë si më poshtë:

• U_st - tensioni i stabilizimit në rrymën nominale I_st;
• I_{st min - rryma minimale e fillimit të prishjes elektrike;}
• I_{st max - rryma maksimale e lejueshme;}
• TKN - koeficienti i temperaturës.

Ndryshe nga një diodë konvencionale, një diodë zener është një pajisje gjysmëpërçuese në të cilën rajonet e ndarjes elektrike dhe termike janë mjaft larg nga njëra-tjetra në karakteristikën e tensionit aktual.

I lidhur me rrymën maksimale të lejueshme është një parametër i specifikuar shpesh nëtabela - shpërndarja e energjisë:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

Varësia nga temperatura e diodës zener mund të jetë pozitive ose negative. Duke i lidhur elementet në seri me koeficientë të shenjave të ndryshme, krijohen dioda zener precize që nuk varen nga ngrohja apo ftohja.

Skemat e përfshirjes

Qarku tipik i një stabilizuesi të thjeshtë, përbëhet nga një rezistencë ballast R_{b dhe një diodë zener që largon ngarkesën.}

Në disa raste, ka një shkelje të stabilizimit.

1. Dorëzimi ndaj stabilizuesit të një tensioni të madh nga burimi i energjisë në prani të një kondensatori filtrues në dalje. Rritjet e rrymës gjatë karikimit mund të shkaktojnë dështim të diodës zener ose shkatërrim të rezistencës R_b.
2. Ngarkim mbyllje. Kur voltazhi maksimal aplikohet në hyrje, rryma e diodës zener mund të kalojë atë të lejuar, gjë që do të çojë në ngrohjen dhe shkatërrimin e saj. Këtu është e rëndësishme të vëzhgoni zonën e sigurt të pasaportës së punës.
3. Rezistenca R_{b zgjidhet e vogël në mënyrë që në tensionin minimal të mundshëm të furnizimit dhe rrymën maksimale të lejueshme në ngarkesë, dioda zener është në zonën e rregullimit të punës.}

Qarqet ose siguresat mbrojtëse të tiristorit përdoren për të mbrojtur stabilizuesin.

Rezistenca R_{b llogaritet me formulën:}

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

AktualeDioda zener I_st zgjidhet midis vlerave maksimale dhe minimale të lejueshme, në varësi të tensionit të hyrjes U_pit dhe rrymës së ngarkesës I _n.

Zgjedhja Zener

Elementet kanë një përhapje të madhe në tensionin e stabilizimit. Për të marrë vlerën e saktë të U_{n, diodat zener zgjidhen nga e njëjta grumbull. Ka lloje me një gamë më të ngushtë parametrash. Me shpërndarje të lartë të fuqisë, elementët instalohen në radiatorë.}

Për të llogaritur parametrat e diodës zener, kërkohen të dhëna fillestare, për shembull, këto:

• U_{gropë=12-15 V - tensioni i hyrjes;}
• U_{st=9 V - tension i stabilizuar;}
• R_{n=50-100 mA - ngarkesë.}

Parametrat janë tipikë për pajisjet me konsum të ulët të energjisë.

Për një tension minimal hyrës prej 12 V, rryma në ngarkesë zgjidhet në maksimum - 100 mA. Sipas ligjit të Ohm-it, mund të gjeni ngarkesën totale të qarkut:

R_{∑=12 V / 0,1 A=120 Ohm.}

Në diodën zener, rënia e tensionit është 9 V. Për një rrymë prej 0,1 A, ngarkesa ekuivalente do të jetë:

R_{eq=9 V / 0,1 A=90 Ohm.}

Tani mund të përcaktoni rezistencën e çakëllit:

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

Përzgjidhet nga rreshti standard, ku vlera është e njëjtë me atë të llogaritur.

Rryma maksimale përmes diodës zener përcaktohet duke marrë parasysh shkyçjen e ngarkesës në mënyrë që ajo të mos dështojë nëse ndonjë tel nuk bashkohet. Rënia e tensionit në të gjithë rezistencën do të jetë:

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

Pastaj përcaktohet rryma përmes rezistorit:

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

Meqenëse dioda zener është e lidhur në seri me të, I_c=I_{R=0,2 A.}

Shpërndarja e fuqisë do të jetë P=0,2∙9=1,8 W.

Sipas parametrave të marrë, zgjidhet një diodë e përshtatshme Zener D815V.

Diodë simetrike zener

Tiristori me diodë simetrike është një pajisje komutuese që përcjell rrymë alternative. Një tipar i punës së tij është një rënie e tensionit deri në disa volt kur ndizet në intervalin 30-50 V. Mund të zëvendësohet nga dy dioda zener konvencionale të lidhura kundër. Pajisjet përdoren si elemente ndërruese.

Analog i diodës zener

Kur nuk është e mundur të gjesh një element të përshtatshëm, ata përdorin një analog të një diode zener në transistorë. Avantazhi i tyre është mundësia e rregullimit të tensionit. Për këtë mund të përdoren përforcues DC me shumë faza.

Në hyrje është instaluar një ndarës tensioni me një rezistencë zvogëluese R1. Nëse rritet tensioni i hyrjes, në bazë të tranzistorit VT1 rritet gjithashtu. Në të njëjtën kohë, rryma përmes transistorit VT2 rritet, gjë që kompenson rritjen e tensionit, duke e mbajtur atë të qëndrueshme në dalje.

Shënimi i diodave zener

Prodhohen dioda zener qelqi dhe dioda zener në kuti plastike. Në rastin e parë, për to aplikohen 2 numra, midis të cilëve ndodhet shkronja V. Mbishkrimi 9V1 do të thotë seU_{st=9, 1 V.}

Në kutinë plastike, mbishkrimet deshifrohen duke përdorur një fletë të dhënash, ku mund të zbuloni edhe parametra të tjerë.

Unaza e errët në kasë tregon katodën me të cilën është lidhur plusi.

Përfundim

Një diodë zener është një diodë me veti të veçanta. Avantazhi i diodave zener është një nivel i lartë i stabilizimit të tensionit me një gamë të gjerë ndryshimesh të rrymës së funksionimit, si dhe skema të thjeshta lidhjesh. Për të stabilizuar një tension të vogël, pajisjet ndizen në drejtimin përpara dhe fillojnë të punojnë si diodat e zakonshme.