Eine zener Diode ist eine spezielle Art der Diode, die Strom erlaubt, in der Vorwärtsrichtung auf dieselbe Weise wie eine ideale Diode zu fließen, aber ihm auch erlauben wird, in der Rückwartsrichtung zu fließen, wenn die Stromspannung über einem bestimmten als die Durchbruchsstromspannung bekannten Wert, "zener Knie-Stromspannung" oder "zener Stromspannung ist." Das Gerät wurde nach Clarence Zener genannt, der dieses elektrische Eigentum entdeckt hat. Viele Dioden beschrieben als "zener" Dioden verlassen sich stattdessen auf die Lawine-Depression als der Mechanismus. Beide Typen werden verwendet. Allgemeine Anwendungen schließen Versorgung einer Bezugsstromspannung für Stromspannungsgangregler ein, oder andere Halbleiter-Geräte vor kurzen Stromspannungspulsen zu schützen.

Operation

Eine herkömmliche Halbleiterdiode wird bedeutenden Strom nicht erlauben, wenn es unter seiner Rückdurchbruchsstromspannung rückbeeinflusst wird. Wenn die Rückneigungsdurchbruchsstromspannung überschritten wird, ist eine herkömmliche Diode dem hohen Strom wegen der Lawine-Depression unterworfen. Wenn dieser Strom durch das Schaltsystem nicht beschränkt wird, wird die Diode wegen der Überhitzung dauerhaft beschädigt. Zener Diode-Ausstellungsstücke fast dieselben Eigenschaften, außer dem Gerät wird besonders entworfen, um eine sehr reduzierte Durchbruchsstromspannung, die so genannte zener Stromspannung zu haben. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Gerät wird eine rückvoreingenommene zener Diode eine kontrollierte Depression ausstellen und dem Strom erlauben, die Stromspannung über die zener Diode in der Nähe von der zener Durchbruchsstromspannung zu behalten. Zum Beispiel wird eine Diode mit einer zener Durchbruchsstromspannung 3.2 V einen Spannungsabfall von sehr fast 3.2 V über eine breite Reihe von Rückströmen ausstellen. Die zener Diode ist deshalb für Anwendungen wie die Generation einer Bezugsstromspannung (z.B für eine Verstärker-Bühne), oder als ein Stromspannungsausgleicher für Anwendungen des niedrigen Stroms ideal.

Ein anderer Mechanismus, der eine ähnliche Wirkung erzeugt, ist die Lawine-Wirkung als in der Lawine-Diode. Die zwei Typen der Diode werden tatsächlich gebaut derselbe Weg und beide Effekten sind in Dioden dieses Typs da. In Silikondioden bis zu ungefähr 5.6 Volt ist die zener Wirkung die vorherrschende Wirkung und zeigt einen gekennzeichneten negativen Temperaturkoeffizienten. Über 5.6 Volt wird die Lawine-Wirkung vorherrschend und stellt einen positiven Temperaturkoeffizienten aus. In 5.6 V Diode kommen die zwei Effekten zusammen vor, und ihre Temperaturkoeffizienten annullieren fast einander, so 5.6 V Diode ist der Bestandteil der Wahl in temperaturkritischen Anwendungen. Moderne Produktionstechniken haben Geräte mit Stromspannungen tiefer erzeugt als 5.6 V mit unwesentlichen Temperaturkoeffizienten, aber weil auf höhere Stromspannungsgeräte gestoßen wird, erhebt sich der Temperaturkoeffizient drastisch. 75 hat V Diode 10mal den Koeffizienten 12 V Diode.

Alle diese Dioden, unabhängig von der Durchbruchsstromspannung, werden gewöhnlich unter dem Überbegriff "zener Diode" auf den Markt gebracht.

Aufbau

Die Operation der zener Diode hängt vom schweren Doping seines p-n Verbindungspunkts ab. Das in der Diode gebildete Erschöpfungsgebiet ist sehr dünn (Die Durchbruchsstromspannung kann ganz genau im Doping-Prozess kontrolliert werden. Während die Toleranz innerhalb von 0.05 % verfügbar ist, ist die am weitesten verwendete Toleranz 5 % und 10 %. Die Durchbruchsstromspannung für allgemein verfügbare zener Dioden kann sich weit von 1.2 Volt bis 200 Volt ändern.

Im Fall von einer großen Vorwärtsneigung (Strom in der Richtung auf den Pfeil) stellt die Diode einen Spannungsabfall wegen seines Verbindungspunkts eingebaute Stromspannung und innerer Widerstand aus. Der Betrag des Spannungsabfalls hängt vom Halbleiter-Material und den Doping-Konzentrationen ab.

Gebrauch

Dioden von Zener werden als Stromspannungsverweisungen und als Rangieren-Gangregler weit verwendet, um die Stromspannung über kleine Stromkreise zu regeln. Wenn verbunden, in der Parallele mit einer variablen Stromspannungsquelle, so dass es beeinflusst Rück-ist, führt eine zener Diode, wenn die Stromspannung die Rückdurchbruchsstromspannung der Diode erreicht. Von diesem Punkt auf behält der relativ niedrige Scheinwiderstand der Diode die Stromspannung über die Diode an diesem Wert.

In diesem Stromkreis, einer typischen Stromspannungsverweisung oder Gangregler, wird eine Eingangsstromspannung, U, unten zu einer stabilen Produktionsstromspannung U geregelt. Die Durchbruchsstromspannung der Diode D ist über eine breite aktuelle Reihe stabil und hält U relativ unveränderlich, wenn auch die Eingangsstromspannung über eine ziemlich breite Reihe schwanken kann. Wegen des niedrigen Scheinwiderstands der Diode, wenn bedient, wie das wird Widerstand R verwendet, um Strom durch den Stromkreis zu beschränken.

Im Fall von dieser einfachen Verweisung wird das aktuelle Fließen in der Diode mit dem Gesetz des Ohms und dem bekannten Spannungsabfall über den Widerstand R bestimmt. Ich = (U - U) / R

Der Wert von R muss zwei Bedingungen befriedigen:

1. R muss klein genug sein, dass der Strom durch D D in der Rückdepression behält. Der Wert dieses Stroms wird in der Datenplatte für D gegeben. Zum Beispiel hat das allgemeine BZX79C5V6 Gerät, 5.6 V 0.5 W zener Diode, einen empfohlenen Rückstrom von 5 mA. Wenn ungenügender Strom durch D besteht, dann wird U, und weniger ungeregelt als die nominelle Durchbruchsstromspannung (das unterscheidet sich zu Stromspannungsregelröhren, wo die Produktionsstromspannung höher sein wird als nominell und sich nicht weniger als U erheben konnte). Wenn man R rechnet, muss Betrag für jeden Strom durch die Außenlast beigesteuert werden, die nicht in diesem Diagramm gezeigt ist, das über U verbunden ist.
2. R muss groß genug sein, dass der Strom durch D das Gerät nicht zerstört. Wenn der Strom durch D ich, seine Durchbruchsstromspannung V und seine maximale Macht-Verschwendung P, dann ist

Eine Last kann über die Diode in diesem Bezugsstromkreis, und gelegt werden, so lange der zener in der Rückdepression bleibt, wird die Diode eine stabile Stromspannungsquelle der Last zur Verfügung stellen. Dioden von Zener in dieser Konfiguration werden häufig als stabile Verweisungen für fortgeschrittenere Stromspannungsgangregler-Stromkreise verwendet.

Rangieren-Gangregler sind einfach, aber die Voraussetzungen, dass der Ballast-Widerstand, klein genug sein, um übermäßigen Spannungsabfall während der Grenzfall-Operation (niedrig Eingangsstromspannung zu vermeiden, die mit dem hohen Laststrom gleichzeitig ist), dazu neigt, viel aktuelles Fließen in der Diode viel von der Zeit zu verlassen, für einen ziemlich verschwenderischen Gangregler mit der hohen ruhigen Macht-Verschwendung machend, die nur für kleinere Lasten passend ist.

Auf diese Geräte wird auch normalerweise der Reihe nach mit einem Grundemitter-Verbindungspunkt in Transistor-Stufen gestoßen, wo die auswählende Wahl eines Geräts, das um die Lawine oder den Zener-Punkt in den Mittelpunkt gestellt ist, verwendet werden kann, um das Ausgleichen des mitwirkenden Temperaturausgleichens des Transistors PN Verbindungspunkt einzuführen. Ein Beispiel dieser Art des Gebrauches würde ein in einem geregelten Macht-Versorgungsstromkreis-Feed-Back-Schleife-System verwendeter Gleichstrom-Fehlerverstärker sein.

Dioden von Zener werden auch in Woge-Beschützern verwendet, um vergängliche Stromspannungsspitzen zu beschränken.

Eine andere bemerkenswerte Anwendung der zener Diode ist der Gebrauch des Geräusches, das durch seine Lawine-Depression in einem Zufallszahlengenerator verursacht ist, der sich nie wiederholt.

Siehe auch

• Lawine-Diode
• Rückwärts gerichtete Diode
• Vergängliche Stromspannungsunterdrückungsdiode
• Stromspannungsgangregler
• Stromspannungsregelröhre

Links

• Wie man eine Diode von Zener verwendet