Dioda Zener - untuk apa dan untuk apa?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Dioda zener adalah dioda semikonduktor dengan sifat unik. Jika semikonduktor biasa adalah isolator ketika dihidupkan kembali, maka ia melakukan fungsi ini sampai peningkatan tertentu dalam tegangan yang diberikan, setelah itu terjadi kerusakan reversibel seperti longsoran salju. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam arus balik yang mengalir melalui dioda zener, tegangan tetap konstan karena penurunan resistansi yang proporsional. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mencapai mode stabilisasi.

Dalam keadaan tertutup, arus bocor kecil pertama melewati dioda zener. Elemen berperilaku seperti resistor, yang nilai resistansinya besar. Selama kerusakan, resistansi dioda zener menjadi diabaikan. Jika kita terus meningkatkan tegangan pada input, elemen mulai memanas dan ketika arus melebihi nilai yang diizinkan, sebuah ireversibelkerusakan termal. Jika masalah tidak dibawa ke sana, ketika tegangan berubah dari nol ke batas atas area kerja, sifat-sifat dioda zener dipertahankan.

Bila dioda zener langsung dihidupkan, karakteristiknya sama dengan dioda. Ketika plus terhubung ke daerah-p, dan minus terhubung ke daerah-n, resistansi transisi kecil dan arus mengalir bebas melaluinya. Itu naik saat tegangan input meningkat.

Dioda zener adalah dioda khusus yang sebagian besar terhubung ke arah yang berlawanan. Elemen pertama dalam keadaan tertutup. Jika terjadi gangguan listrik, dioda zener tegangan mempertahankannya konstan pada rentang arus yang lebar.

A minus diterapkan ke anoda, dan plus ke katoda. Di luar stabilisasi (di bawah titik 2), terjadi panas berlebih dan kemungkinan kegagalan elemen meningkat.

Fitur

Parameter Zener adalah sebagai berikut:

• U_st - tegangan stabilisasi pada arus pengenal I_st;
• I_{st min - arus awal gangguan listrik minimum;}
• I_{st max - arus maksimum yang diizinkan;}
• TKN - koefisien suhu.

Tidak seperti dioda konvensional, dioda zener adalah perangkat semikonduktor di mana daerah gangguan listrik dan termal cukup berjauhan pada karakteristik tegangan arus.

Berkaitan dengan arus maksimum yang diizinkan adalah parameter yang sering ditentukan dalamtabel - disipasi daya:

P_max=I_{st max}∙ U_st.

Ketergantungan suhu dioda zener bisa positif atau negatif. Dengan menghubungkan elemen secara seri dengan koefisien tanda yang berbeda, dioda zener presisi dibuat yang tidak bergantung pada pemanasan atau pendinginan.

Skema penyertaan

Rangkaian khas dari stabilizer sederhana, terdiri dari resistansi pemberat R_{b dan dioda zener yang melangsir beban.}

Dalam beberapa kasus, ada pelanggaran stabilisasi.

1. Pengajuan ke stabilizer tegangan besar dari sumber daya dengan adanya kapasitor penyaringan pada output. Lonjakan arus saat pengisian dapat menyebabkan kegagalan dioda zener atau rusaknya resistor R_b.
2. Muat matikan. Ketika tegangan maksimum diterapkan ke input, arus dioda zener dapat melebihi yang diizinkan, yang akan menyebabkan pemanasan dan penghancurannya. Di sini penting untuk mengamati area paspor kerja yang aman.
3. Resistance R_{b dipilih kecil sehingga pada tegangan suplai seminimal mungkin dan arus maksimum yang diijinkan pada beban, dioda zener berada di zona regulasi kerja.}

Sirkuit atau sekering pelindung thyristor digunakan untuk melindungi stabilizer.

Resistor R_{b dihitung dengan rumus:}

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

Saat inidioda zener I_st dipilih antara nilai maksimum dan minimum yang diizinkan, tergantung pada tegangan input U_pit dan arus beban I _n.

Pemilihan Zener

Elemen memiliki penyebaran tegangan stabilisasi yang besar. Untuk mendapatkan nilai U_{n yang tepat, dioda zener dipilih dari batch yang sama. Ada jenis dengan rentang parameter yang lebih sempit. Dengan disipasi daya tinggi, elemen dipasang pada radiator.}

Untuk menghitung parameter dioda zener, diperlukan data awal, misalnya:

• U_{pit=12-15 V - tegangan input;}
• U_{st=9 V - tegangan stabil;}
• R_{n=50-100 mA - beban.}

Parameternya khas untuk perangkat dengan konsumsi daya rendah.

Untuk tegangan input minimum 12 V, arus pada beban dipilih hingga maksimum - 100 mA. Menurut hukum Ohm, Anda dapat menemukan beban total rangkaian:

R_{∑=12 V / 0,1 A=120 Ohm.}

Pada dioda zener, tegangan jatuh adalah 9 V. Untuk arus 0,1 A, beban ekivalennya adalah:

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

Sekarang Anda dapat menentukan resistansi pemberat:

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

Ini dipilih dari baris standar, di mana nilainya sama dengan yang dihitung.

Arus maksimum yang melalui dioda zener ditentukan dengan mempertimbangkan pemutusan beban sehingga tidak gagal jika ada kabel yang tidak disolder. Penurunan tegangan pada resistor akan menjadi:

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

Kemudian arus yang melalui resistor ditentukan:

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

Karena dioda zener dirangkai seri, I_c=I_{R=0.2 A.}

Disipasi daya akan menjadi P=0.2∙9=1.8 W.

Menurut parameter yang diperoleh, dipilih dioda Zener D815V yang sesuai.

Dioda zener simetris

Thyristor dioda simetris adalah perangkat switching yang mengalirkan arus bolak-balik. Fitur kerjanya adalah penurunan tegangan hingga beberapa volt ketika dihidupkan dalam kisaran 30-50 V. Ini dapat digantikan oleh dua dioda zener konvensional yang terhubung kontra. Perangkat digunakan sebagai elemen switching.

Analog dioda zener

Ketika tidak mungkin menemukan elemen yang cocok, mereka menggunakan analog dioda zener pada transistor. Keuntungan mereka adalah kemungkinan pengaturan tegangan. Amplifier DC multi-tahap dapat digunakan untuk ini.

Pembagi tegangan dengan resistor pemangkas R1 dipasang di input. Jika tegangan input meningkat, berdasarkan transistor VT1 juga meningkat. Pada saat yang sama, arus melalui transistor VT2 meningkat, yang mengkompensasi kenaikan tegangan, sehingga mempertahankannya stabil pada output.

Penandaan dioda zener

Dioda zener kaca dan dioda zener dalam wadah plastik diproduksi. Dalam kasus pertama, 2 angka diterapkan padanya, di antaranya terletak huruf V. Prasasti 9V1 berarti bahwaU_{st=9, 1 V.}

Pada kotak plastik, prasasti diuraikan menggunakan lembar data, di mana Anda juga dapat mengetahui parameter lainnya.

Cincin gelap pada casing menunjukkan katoda yang terhubung dengan plus.

Kesimpulan

Dioda zener adalah dioda dengan sifat khusus. Keuntungan dioda zener adalah stabilisasi tegangan tingkat tinggi dengan berbagai perubahan arus operasi, serta skema koneksi yang sederhana. Untuk menstabilkan tegangan kecil, perangkat dihidupkan ke arah depan, dan mereka mulai bekerja seperti dioda biasa.