Zeneri dioodid on tavalised PN-ühendusdioodid, mis töötavad vastupidises kallutuses. Zeneri dioodi töö on ettepoole suunatud olekus sarnane PN-ühendusdioodiga, kuid ainulaadsus seisneb selles, et see suudab juhtida ka siis, kui see on ühendatud vastupidises eelhäälestuses üle oma läve / purunemispinge. Need on ühed dioodide põhitüübid kasutatakse sageli, välja arvatud tavalised dioodid.
Zeneri diood töötab
Pooljuhtdiood vastupidises eelpinges
Kui mäletate, siis moodustub lihtne PN-ühendusdiood p-tüüpi pooljuhtmaterjali ja n-tüüpi pooljuhtmaterjali kombinatsioonist. Kui pooljuhtkristalli ühel küljel on doonori lisandid ja teisel pool aktseptori lisandid, moodustub PN ristmik.
Erapooletu pooljuhtdiood
Normaalsetes tingimustes kipuvad p-poolsed augud levima madala kontsentratsiooniga piirkonda ja sama juhtub n-poolsete elektronide puhul.
Seega hajuvad augud n-poolele ja elektronid p-poolele. Selle tulemuseks on laengute kogunemine ristmiku ümber, moodustades ammendumispiirkonna.
Erapooletu pooljuhtdiood
Ristmikul moodustub elektriline polaarsus või elektriline dipool, mis põhjustab voo voo n-ülevalt küljelt. Selle tulemuseks on erinev negatiivse elektrivälja intensiivsus, tekitades ristmikul elektrilise potentsiaali. See elektriline potentsiaal on tegelikult dioodi künnispinge ja on ränil umbes 0,6 V ja germaaniumil 0,2 V. See toimib potentsiaalse tõkkena enamuse laengukandjate voolule ja seade ei juhi.
Kui tavaline diood on kallutatud selliselt, et n-poolele rakendatakse negatiivset pinget ja p-poolele positiivset pinget, siis öeldakse, et diood on ettepoole kallutatud olekus. See rakendatud pinge kipub potentsiaalset tõket vähendama pärast seda, kui see ületab künnispinge.
Sel hetkel ja hiljem ületavad enamus kandjad potentsiaalse tõkke ja seade hakkab läbi selle voolava vooluga juhtima.
Kui diood on kallutatud vastupidises asendis kõrgemale, on rakendatud pinge selline, et see lisab potentsiaalset barjääri ja takistab enamuse kandjate voogu. Kuid see võimaldab vähemusekandjate voolu (augud n-tüüpi ja elektronid p-tüüpi). Kui see vastupidine eelpinge suureneb, kipub vastupidine vool järk-järgult suurenema.
Teatud hetkel on see pinge selline, et see põhjustab ammendumispiirkonna lagunemise, põhjustades voolu voolu tohutut suurenemist. Siin tuleb mängu töötav Zeneri diood.
Zeneri dioodi tööpõhimõte
Nagu ülalpool öeldud, peitub Zeneri dioodi töötamise põhiprintsiip dioodi lagunemise põhjuses vastupidises kallutatud olekus. Tavaliselt on kahte tüüpi jaotusi - Zener ja Avalanche.
Zener-dioodi töötamise põhimõte
Zeneri jaotus
Seda tüüpi jaotus toimub vastupidise eelpinge puhul vahemikus 2 kuni 8 V. Isegi selle madalpinge korral on elektrivälja intensiivsus piisavalt tugev, et avaldada jõudu aatomi valentselektronidele nii, et nad oleksid tuumadest eraldatud. Selle tulemuseks on liikuvate elektron-aukude paaride moodustumine, mis suurendab voolu voolu üle seadme. Selle välja ligikaudne väärtus on umbes 2 * 10 ^ 7 V / m.
Seda tüüpi lagunemine toimub tavaliselt kõrge dopeeritud dioodi korral, madala purunemispinge ja suurema elektriväljaga. Temperatuuri tõustes saavad valentselektroonid kovalentsest sidemest katkemiseks rohkem energiat ja vaja on vähem välist pinget. Seega Zeneri purunemispinge väheneb koos temperatuuriga.
Laviini jaotus
Seda tüüpi lagunemine toimub vastupidises eelpinges üle 8 V ja kõrgemal. See toimub kergelt legeeritud dioodide korral, millel on suur purunemispinge. Kui vähemuslaengukandjad (elektronid) voolavad üle seadme, kipuvad nad põrkuma kovalentses sidemes olevate elektronidega ja põhjustavad kovalentse sideme katkemise. Pinge suurenedes suureneb ka elektronide kineetiline energia (kiirus) ja kovalentsed sidemed on kergemini häiritud, põhjustades elektronide ja aukude paaride kasvu. Laviini purunemispinge suureneb koos temperatuuriga.
3 Zeneri dioodirakendust
1. Zeneri diood kui pinge
Alalisvooluahelas saab Zeneri dioodi kasutada pinge regulaatorina või pinge võrdluse andmiseks. Zeneri dioodi peamine kasutusala seisneb selles, et pinge Zeneri dioodil jääb voolu suurema muutuse korral konstantseks. See võimaldab kasutada Zeneri dioodi konstantse pinge seadmena või pinge regulaatorina.
Mis tahes toiteallikas , regulaatorit kasutatakse püsiva väljundpinge (koormuse) tagamiseks sõltumata sisendpinge kõikumisest või koormusvoolu muutustest. Sisendpinge variatsiooni nimetatakse liini reguleerimiseks, koormusvoolu muutust aga koormuse reguleerimiseks.
Zeneri diood kui pinge regulaator
Zeneri dioodi kui regulaatorit hõlmava lihtsa vooluahela jaoks on vaja sisendpinge allikaga järjestikku ühendatud väikese väärtusega takistit. Madal väärtus on vajalik selleks, et võimaldada maksimaalset voolu läbi dioodi, mis on paralleelselt ühendatud. Ainus piirang on see, et Zeneri dioodi läbiv vool ei tohiks olla väiksem kui Zeneri dioodi minimaalne vool. Lihtsamalt öeldes peaks minimaalse sisendpinge ja maksimaalse koormusvoolu jaoks olema Zeneri dioodivool alati Izmin.
Ehitades Zeneri dioodi abil pingeregulaatorit, valitakse viimane selle maksimaalse võimsuse järgi. Teisisõnu peaks seadme maksimaalne vool olema:
Minamax= Power / Zeneri pinge
Kuna sisendpinge ja vajalik väljundpinge on teada, on lihtsam valida Zeneri diood, mille pinge on ligikaudu võrdne koormuspingega, st Vz ~ = Vvõi.
Jaotakisti väärtuseks valitakse väärtus
R = (Vaastal- Vkoos) / (Izmin+ IL), kus maL= Koormuse pinge / koormustakistus.
Pange tähele, et kuni 8 V koormuspinge korral võib kasutada ühte Zeneri dioodi. Kuid üle 8 V koormuspinge korral, mis nõuab suurema pingeväärtusega Zeneri pingeid, on soovitatav kasutada Zeneri dioodiga järjestikku ettepoole suunatud dioodi. Seda seetõttu, et kõrgemal pingel olev Zeneri diood järgib laviini lagunemise põhimõtet, mille koefitsiendi temperatuur on positiivne.
Seega kasutatakse kompenseerimiseks negatiivse temperatuurikoefitsiendi dioodi. Muidugi kasutatakse tänapäeval praktilisi temperatuurikompensatsiooniga Zeneri dioode.
2. Zeneri diood pinge referentsina
Zeneri diood pinge referentsina
Toiteallikates ja paljudes muudes vooluahelates leiab Zeneri diood oma rakenduse konstantse pinge pakkujana või pinge referentsina. Ainsad tingimused on, et sisendpinge peaks olema suurem kui Zeneri pinge ja jadatakisti minimaalne väärtus peaks olema selline, et maksimaalne vool voolaks läbi seadme.
3. Zeneri diood pingeklambrina
Vooluahela sisendallikat hõlmavas vooluringis, mis erineb tavalisest PN-dioodi kinnitusahel , saab kasutada ka Zeneri dioodi. Dioodi saab kasutada väljundpinge piigi piiramiseks Zeneri pingega ühel küljel ja umbes 0 V-ga sinusoidse lainekuju teisel küljel.
zener-diood pingeklambrina
Ülaltoodud vooluringis on positiivse pooltsükli ajal, kui sisendpinge on selline, et zeneri diood on vastupidine, on väljundpinge teatud aja jooksul püsiv, kuni pinge hakkab vähenema.
Nüüd on negatiivse pooltsükli ajal Zeneri diood kallutatud ühenduses. Kui negatiivne pinge suureneb edastamise lävipingeni, hakkab diood juhtima ja väljundpinge negatiivne külg piirdub lävipingega.
Pange tähele, et väljundpinge saamiseks ainult positiivses vahemikus kasutage kahte risti vastupidiselt kallutatud Zeneri dioodi.
Zeneri dioodi töötavad rakendused
Nutitelefonide kasvava populaarsusega androidipõhised projektid eelistatakse tänapäeval. Need projektid hõlmavad Bluetooth tehnoloogial põhinevad seadmed. Nende Bluetooth-seadmete tööks on vaja umbes 3 V pinget. Sellistel juhtudel kasutatakse Zeneri dioodi, et anda 3V viide Bluetooth-seadmele.
Töötav rakendus Zeneri diood, mis hõlmab Bluetooth-seadet
Teine rakendus hõlmab Zeneri dioodi kasutamist pinge regulaatorina. Siin alaldatakse vahelduvpinge dioodiga D1 ja filtreeritakse kondensaatori abil. Seda filtreeritud alalisvoolu pinget reguleerib diood, et tagada püsiv võrdluspinge 15 V. Seda reguleeritud alalisvoolu pinget kasutatakse juhtimisahela juhtimiseks, mida kasutatakse valguse ümberlülitamise juhtimiseks, nagu joonisel automatiseeritud valgustuse juhtimissüsteem.
Zeneri dioodi pinge reguleerimise rakendus
Loodame, et oleme suutnud pakkuda täpset, kuid olulist teavet Zeneri dioodide töö ja selle rakenduste kohta. Siin on lugejate jaoks lihtne küsimus - miks eelistatakse reguleeritava alalisvoolu toites regulaatori IC-sid enamasti Zeneri dioodile?
Andke oma vastused ja muidugi oma tagasiside allpool olevas kommentaaride jaotises.
Foto autorid
- Zeneri diood töötab elektroonika õppimine
- Erapooletu pooljuhidiood wikimedia
- Zeneri dioodi töötamise põhimõte mis-millal-kuidas
