Zener diodu - bu nədir və nə üçündür?

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Zener diodu unikal xüsusiyyətlərə malik yarımkeçirici dioddur. Adi yarımkeçirici yenidən işə salındıqda izolyatordursa, o zaman bu funksiyanı tətbiq olunan gərginlikdə müəyyən bir artıma qədər yerinə yetirir, bundan sonra uçqun kimi geri dönən qırılma baş verir. Zener diodundan axan əks cərəyanın daha da artması ilə müqavimətin mütənasib azalması səbəbindən gərginlik sabit qalmağa davam edir. Bu yolla sabitləşdirmə rejiminə nail olmaq mümkündür.

Qapalı vəziyyətdə kiçik bir sızma cərəyanı əvvəlcə zener diodundan keçir. Element müqavimət dəyəri böyük olan bir rezistor kimi davranır. Parçalanma zamanı zener diodunun müqaviməti əhəmiyyətsiz olur. Girişdə gərginliyi artırmağa davam etsək, element istiləşməyə başlayır və cərəyan icazə verilən dəyəri aşdıqda, geri dönməztermal parçalanma. Məsələ ona gətirilməzsə, gərginlik sıfırdan iş sahəsinin yuxarı həddinə qədər dəyişdikdə, zener diodunun xüsusiyyətləri qorunur.

Zener diodu birbaşa işə salındıqda, xüsusiyyətlər diodla eynidir. Artı p bölgəsinə, mənfi isə n bölgəsinə qoşulduqda keçid müqaviməti kiçik olur və cərəyan ondan sərbəst keçir. Giriş gərginliyi artdıqca yüksəlir.

Zener diodu əsasən əks istiqamətdə birləşdirilmiş xüsusi dioddur. Element ilk olaraq qapalı vəziyyətdədir. Elektrik nasazlığı zamanı gərginlik zener diodu onu geniş cərəyan diapazonunda sabit saxlayır.

Anod üçün mənfi, katoda isə artı tətbiq edilir. Stabilləşmədən sonra (2-ci bənddən aşağı) həddindən artıq qızma baş verir və elementin sıradan çıxma ehtimalı artır.

Xüsusiyyətlər

Zener parametrləri aşağıdakılardır:

• U_st - nominal cərəyanda stabilləşmə gərginliyi I_st;
• I_{st min - minimum elektrik qəzası başlanğıc cərəyanı;}
• I_{st max - icazə verilən maksimum cərəyan;}
• TKN - temperatur əmsalı.

Adi dioddan fərqli olaraq, zener diodu elektrik və istilik parçalanma bölgələrinin cərəyan gərginliyi xarakteristikasında bir-birindən kifayət qədər uzaq olduğu yarımkeçirici cihazdır.

Maksimum icazə verilən cərəyanla əlaqəli çox vaxt göstərilən parametrdircədvəllər - enerji sərfiyyatı:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

Zener diodunun temperaturdan asılılığı müsbət və ya mənfi ola bilər. Elementləri müxtəlif işarəli əmsallarla sıra ilə birləşdirərək, qızdırmadan və ya soyutmadan asılı olmayan dəqiq zener diodları yaradılır.

Daxiletmə sxemləri

Sadə stabilizatorun tipik sxemi, ballast müqaviməti R_{b və yükü idarə edən zener diodundan ibarətdir.}

Bəzi hallarda stabilləşmənin pozulması var.

1. Çıxışda süzgəc kondansatörünün olması ilə enerji mənbəyindən böyük gərginliyin stabilizatoruna təqdim edilməsi. Onu doldurarkən cərəyan artımları zener diodunun sıradan çıxmasına və ya R_{b rezistorunun məhvinə səbəb ola bilər.}
2. Yükləmə dayandırılır. Girişə maksimum gərginlik tətbiq edildikdə, zener diodunun cərəyanı icazə veriləndən artıq ola bilər ki, bu da onun istiləşməsinə və məhvinə səbəb olacaqdır. Burada təhlükəsiz iş pasportu sahəsinə riayət etmək vacibdir.
3. Müqavimət R_{b kiçik seçilir ki, minimum mümkün təchizatı gərginliyində və yükdə icazə verilən maksimum cərəyanda zener diodunun işləmə tənzimləmə zonasında olması.}

Tristorun mühafizə sxemləri və ya qoruyucuları stabilizatoru qorumaq üçün istifadə olunur.

Rezistor R_{b düsturu ilə hesablanır:}

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

Carizener diodu I_st giriş gərginliyindən asılı olaraq icazə verilən maksimum və minimum dəyərlər arasında seçilir U_pit və yük cərəyanı I _n.

Zener Seçimi

Elementlər stabilləşdirmə gərginliyində geniş yayılmışdır. U_{n dəqiq dəyərini əldə etmək üçün zener diodları eyni partiyadan seçilir. Daha dar parametr diapazonuna malik növlər var. Yüksək enerji sərfiyyatı ilə elementlər radiatorlara quraşdırılır.}

Zener diodunun parametrlərini hesablamaq üçün ilkin məlumatlar tələb olunur, məsələn, bunlar:

• U_{pit=12-15 V - giriş gərginliyi;}
• U_{st=9 V - stabilləşdirilmiş gərginlik;}
• R_{n=50-100 mA - yük.}

Parametrlər aşağı enerji istehlakı olan cihazlar üçün xarakterikdir.

12 V minimum giriş gərginliyi üçün yükdəki cərəyan maksimuma - 100 mA seçilir. Ohm qanununa görə, dövrənin ümumi yükünü tapa bilərsiniz:

R_{∑=12 V / 0.1 A=120 Ohm.}

Zener diodunda gərginliyin düşməsi 9 V-dir. 0,1 A cərəyan üçün ekvivalent yük belə olacaq:

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

İndi siz balastın müqavimətini təyin edə bilərsiniz:

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

Dəyərin hesablanmış ilə eyni olduğu standart cərgədən seçilir.

Zener diodundan keçən maksimum cərəyan yükün ayrılması nəzərə alınmaqla müəyyən edilir ki, hər hansı bir naqil lehimsiz olarsa, onun sıradan çıxmasın. Rezistorda gərginlik düşməsi belə olacaq:

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

Sonra rezistordan keçən cərəyan müəyyən edilir:

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

Zener diodu onunla ardıcıl qoşulduğundan, I_c=I_{R=0,2 A.}

Güc itkisi P=0,2∙9=1,8 Vt olacaq.

Alınan parametrlərə uyğun olaraq uyğun Zener diodu D815V seçilir.

Simmetrik zener diodu

Simmetrik diod tiristoru alternativ cərəyan keçirən keçid cihazıdır. İşinin bir xüsusiyyəti, 30-50 V diapazonunda işə salındıqda bir neçə volta qədər bir gərginlik düşməsidir. O, iki əks-birləşdirilmiş şərti zener diodları ilə əvəz edilə bilər. Cihazlar keçid elementləri kimi istifadə olunur.

Zener diodunun analoqu

Uyğun element tapmaq mümkün olmadıqda tranzistorlarda zener diodunun analoqundan istifadə edirlər. Onların üstünlüyü gərginliyin tənzimlənməsi imkanıdır. Bunun üçün çoxmərhələli DC gücləndiriciləri istifadə edilə bilər.

Girişdə kəsmə rezistoru R1 olan gərginlik bölücü quraşdırılıb. Giriş gərginliyi artarsa, tranzistor VT1 əsasında o da artır. Eyni zamanda, VT2 tranzistorundan keçən cərəyan artır, bu da gərginliyin artımını kompensasiya edir və bununla da çıxışda onu sabit saxlayır.

Zener diodlarının markalanması

Şüşə zener diodları və plastik qutularda zener diodları istehsal olunur. Birinci halda onlara 2 rəqəm tətbiq olunur ki, onların arasında V hərfi yerləşir.9V1 yazısı o deməkdir ki,U_{st=9, 1 V.}

Plastik qutuda yazılar məlumat vərəqindən istifadə etməklə deşifrə edilir, burada digər parametrləri də öyrənə bilərsiniz.

Qabıdakı tünd üzük plusın qoşulduğu katodu göstərir.

Nəticə

Zener diodu xüsusi xassələrə malik dioddur. Zener diodlarının üstünlüyü əməliyyat cərəyanının geniş diapazonu ilə gərginliyin sabitləşməsinin yüksək səviyyəsi, eləcə də sadə əlaqə sxemləridir. Kiçik bir gərginliyi sabitləşdirmək üçün cihazlar irəli istiqamətdə işə salınır və onlar adi diodlar kimi işləməyə başlayırlar.