Bedste 3 applikationer, der involverer Zener Diode-funktionsfunktionalitet

Bedste 3 applikationer, der involverer Zener Diode-funktionsfunktionalitet

Zener-dioder er normale PN-forbindelsesdioder, der fungerer i omvendt forspændt tilstand. Arbejdet med Zener-dioden svarer til en PN-forbindelsesdiode i videresendt forspændt tilstand, men det unikke ligger i, at det også kan udføre, når det er forbundet i omvendt forspænding over dets tærskel / nedbrydningsspænding. Disse er blandt de grundlæggende typer dioder bruges ofte bortset fra de normale dioder.



Zener-diode fungerer

Zener-diode fungerer

Halvlederdiode i omvendt bias-tilstand

Hvis du kan huske, dannes en simpel PN-forbindelsesdiode af en kombination af p-type halvledermateriale med et n-type halvledermateriale. Når den ene side af en halvlederkrystal er doteret med donorurenheder og den anden side med acceptorurenheder, dannes der en PN-forbindelse.






Upartisk halvlederdiode

Under normale forhold har huller fra p-siden tendens til at diffundere til et område med lav koncentration, og det samme sker for elektroner fra n-siden.

Således diffunderer hullerne til n-siden, og elektronerne diffunderer til p-siden. Dette resulterer i akkumulering af ladninger omkring krydset og danner en udtømningsregion.



Upartisk halvlederdiode

Upartisk halvlederdiode

En elektrisk polaritet eller elektrisk dipol dannes på tværs af krydset og forårsager strømmen af ​​flux fra n side øverste side. Dette resulterer i varierende negativ elektrisk feltintensitet, hvilket genererer et elektrisk potentiale over krydset. Dette elektriske potentiale er faktisk diodes tærskelspænding og er omkring 0,6V for silicium og 0,2V for Germanium. Dette fungerer som en potentiel barriere for strømmen af ​​flertallet af ladebærere, og enheden leder ikke.

Når en normal diode nu er forspændt, således at en negativ spænding påføres n-siden og positiv spænding til p-siden, siges det, at dioden er i forspændingstilstand. Denne anvendte spænding har tendens til at mindske den potentielle barriere, efter at den går ud over tærskelspændingen.


På dette tidspunkt og derefter krydser de fleste bærere den potentielle barriere, og enheden begynder at lede med strømmen gennem den.

Når dioden er forspændt i omvendt tilstand til ovenstående, er den anvendte spænding sådan, at den føjer til den potentielle barriere og hindrer strømmen af ​​majoritetsbærere. Det tillader dog strømmen af ​​mindretalsbærere (huller i n-typen og elektroner i p-typen). Da denne omvendte forspænding stiger, har tilbageføringsstrømmen tendens til at stige gradvist.

På et bestemt tidspunkt er denne spænding sådan, at den forårsager nedbrydning af udtømningsområdet og forårsager en massiv stigning i strømmen. Det er her Zener-dioden, der fungerer, kommer i spil.

Princippet bag Zener diode Working

Som nævnt ovenfor ligger det grundlæggende princip bag arbejdet med en Zener-diode i årsagen til sammenbrud for en diode i omvendt forspændt tilstand. Normalt er der to typer opdeling - Zener og lavine.

Princippet bag zenerdiode fungerer

Princippet bag zenerdiode fungerer

Zener opdeling

Denne type nedbrydning opstår for en omvendt forspænding mellem 2 og 8V. Selv ved denne lave spænding er intensiteten af ​​det elektriske felt stærk nok til at udøve en kraft på atomets valenselektroner, så de adskilles fra kernerne. Dette resulterer i dannelsen af ​​mobile elektron-hulpar, hvilket øger strømmen af ​​strøm gennem enheden. Den omtrentlige værdi for dette felt er ca. 2 * 10 ^ 7 V / m.

Denne type nedbrydning forekommer normalt for en stærkt doteret diode med lav nedbrydningsspænding og et større elektrisk felt. Når temperaturen stiger, får valenselektronerne mere energi til at afbryde fra den kovalente binding, og der kræves mindre mængde ekstern spænding. Således falder Zener-nedbrydningsspændingen med temperaturen.

Lavineopdeling

Denne type nedbrydning forekommer ved omvendt forspænding over 8V og højere. Det forekommer for let dopede dioder med en stor nedbrydningsspænding. Da mindretalsladningsbærere (elektroner) flyder over enheden, har de en tendens til at kollidere med elektronerne i den kovalente binding og få den kovalente binding til at forstyrres. Efterhånden som spændingen stiger, øges også den kinetiske energi (hastighed) af elektronerne, og de kovalente bindinger forstyrres lettere og forårsager en stigning i elektronhulpar. Lavineopdelingsspændingen stiger med temperaturen.

3 Zener-diode-applikationer

1. Zener-diode som en spænding

I et DC-kredsløb kan Zener-diode bruges som en spændingsregulator eller til at give spændingsreference. Den vigtigste anvendelse af Zener-diode ligger i, at spændingen over en Zener-diode forbliver konstant for en større strømændring. Dette gør det muligt at bruge en Zener-diode som en konstant spændingsenhed eller en spændingsregulator.

I enhver strømforsyningskredsløb anvendes en regulator til at tilvejebringe en konstant udgangsspænding (belastning) uanset variation i indgangsspænding eller variation i belastningsstrøm. Variationen i indgangsspænding kaldes linieregulering, mens variationen i belastningsstrøm kaldes belastningsregulering.

Zener-diode som spændingsregulator

Zener-diode som en spændingsregulator

Et simpelt kredsløb, der involverer Zener-diode som regulator, kræver en modstand af den lave værdi, der er forbundet i serie med indgangsspændingskilden. Den lave værdi er påkrævet for at tillade den maksimale strøm af strøm gennem dioden, forbundet parallelt. Den eneste begrænsning er dog, at strømmen gennem Zener-dioden ikke skal være mindre end den minimale Zener-diode-strøm. Kort sagt, for en minimal indgangsspænding og en maksimal belastningsstrøm skal Zener-diodestrømmen altid være jegzmin.

Under design af en spændingsregulator ved hjælp af en Zener-diode vælges sidstnævnte med hensyn til dens maksimale effektværdi. Med andre ord skal den maksimale strøm gennem enheden være: -

jegmaks= Strøm / zener spænding

Da indgangsspændingen og den krævede udgangsspænding er kendt, er det lettere at vælge en Zener-diode med en spænding, der er omtrent lig med belastningsspændingen, dvs. Vz ~ = Veller.

Værdien af ​​seriemodstanden vælges at være

R = (V.i- Vmed)/(JEGzmin+ JegL), hvor jegL= Belastningsspænding / Belastningsmodstand.

Bemærk, at der ved belastningsspændinger op til 8V kan bruges en enkelt Zener-diode. Men for belastningsspændinger ud over 8V, der kræver Zener-spændinger med højere spændingsværdi, anbefales det at bruge en fremadspændt diode i serie med Zener-dioden. Dette skyldes, at Zener-dioden ved højere spænding følger lavineopdelingsprincippet og har en positiv temperatur på koefficienten.

Derfor anvendes en negativ temperaturkoefficientdiode til kompensation. Selvfølgelig anvendes disse dage praktiske temperaturkompenserede Zener-dioder.

2. Zener-diode som en spændingsreference

Zener-diode som spændingsreference

Zener-diode som spændingsreference

I strømforsyninger og mange andre kredsløb finder Zener-dioden sin anvendelse som en konstant spændingsudbyder eller en spændingsreference. De eneste betingelser er, at indgangsspændingen skal være større end Zener-spændingen, og seriemodstanden skal have en minimumsværdi, således at den maksimale strøm strømmer gennem enheden.

3. Zener-diode som en spændingsklemmer

I et kredsløb, der involverer AC-indgangskilden, forskellig fra det normale PN-diodespændingskredsløb , kan en Zener-diode også anvendes. Dioden kan bruges til at begrænse toppen af ​​udgangsspændingen til Zener-spænding på den ene side og til ca. 0V på en anden side af den sinusformede bølgeform.

zener-diode som spændingsklemmer

zener-diode som spændingsklemmer

I det ovennævnte kredsløb, under positiv halvcyklus, når indgangsspændingen er sådan, at zenerdioden er omvendt forspændt, er udgangsspændingen konstant i en vis tid, indtil spændingen begynder at falde.

Nu i løbet af den negative halvcyklus er Zener-dioden i videresendt forspændt forbindelse. Da den negative spænding stiger til spændingen for fremsendelsestærsklen, begynder dioden at lede, og den negative side af udgangsspændingen er begrænset til tærskelspændingen.

Bemærk, at for kun at få en udgangsspænding i et positivt område, skal du bruge to modsat forspændte Zener-dioder i serie.

Arbejdsapplikationer af Zener-diode

Med den voksende popularitet af smartphones, Android-baserede projekter foretrækkes i disse dage. Disse projekter involverer brugen af Bluetooth teknologibaserede enheder. Disse Bluetooth-enheder kræver ca. 3V spænding til drift. I sådanne tilfælde bruges en Zener-diode til at give en 3V-reference til Bluetooth-enheden.

Arbejdsapplikation af zenerdiode, der involverer en Bluetooth-enhed

Arbejdsapplikation af Zener-diode, der involverer en Bluetooth-enhed

En anden applikation involverer brugen af ​​Zener-diode som en spændingsregulator. Her rettes vekselstrømsspændingen af ​​dioden D1 og filtreres af kondensatoren. Denne filtrerede jævnstrømsspænding reguleres af dioden for at give en konstant referencespænding på 15V. Denne regulerede jævnstrømsspænding bruges til at drive kontrolkredsløbet, der bruges til at styre lysskiftet, som i en automatiseret lysstyringssystem.

Zener diode spændingsregulering ansøgning

Zener diode spændingsregulering ansøgning

Vi håber, at vi har været i stand til at give præcise, men alligevel vigtige oplysninger om Zener-dioder, der fungerer, og dens applikationer. Her er et simpelt spørgsmål til læserne - Hvorfor foretrækkes regulator-IC'ere mest end Zener-diode i reguleret jævnstrømforsyning?

Giv dine svar og selvfølgelig din feedback i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter