Az elmélettől a gyakorlatig: A Zener -diódák felhasználása a megbízható túlfeszültség védelme érdekében
2024-05-15 9276

A Zener Diodes, amelyet a 20. század elején Clarence Melvin Zener amerikai fizikus fejlesztett ki, miután a Harvard Egyetemen 1930 -ban végzett PhD -je, az elektronikus alkatrészek jelentős előrelépését jelentette.Ez a cikk részletezi ezeknek a diódáknak a sajátos jellemzőit, amelyek erősen adalékoltak, hogy nagyon vékony kimerülési régiókat hozzanak létre, ahol erős elektromos mezők vannak jelen.Amikor ez a mező eléri a dióda lebontási feszültségét, amely kevesebb, mint 5 V lehet a Zener bontáshoz vagy 5 V feletti lavina -bontáshoz, elég erős ahhoz, hogy az elektronokat kiszorítsák az atomkötéseikből, elektromos áramot generálva.Ez a felfedezés új módszert nyújtott az elektronikus áramkörök ellenőrzésére, a bontási feszültségben 1 V -ról több mint 250 V -ra, a tűrés 1% és 20% között van, megkönnyítve az elektronikus tervek pontosságát.

Katalógus

1. ábra: Zener dióda valódi PCB -ben

Mi az a Zener dióda?

A Zener-diódák kihasználják a PN-csomópont bontási jellemzőit, amikor fordított elfogultságúak, és nagyobb szerepet játszhatnak a terminális feszültség stabilitásának fenntartásában, amikor az áram jelentősen ingadozik.A dióda feszültsége révén állandó marad, és a bemeneti feszültségben lévő V ariat -ionok nem befolyásolják.Ez a stabilitás hasznos az elektronikus áramköri tervekben, hogy ellensúlyozza az áramkör feszültségének változásait, amelyek az áramellátás ingadozásából vagy hasonló zavarokból származhatnak.A Zener -diódák stratégiai pontokon történő telepítésével a tervezők megbízhatóan stabilizálhatják a feszültséget a terhelések között, biztosítva az elektronikus alkatrészek következetes teljesítményét.A Zener -diódák egyértelmű, de kifinomult funkciója a modern áramkör szerves részévé teszi őket, megkönnyítve a feszültség pontos ellenőrzését és javítva az elektromos rendszerek általános megbízhatóságát.

Ezenkívül a Zener dióda elektromos szimbóluma különbözik a szokásos dióda szimbólumtól.Az áramköri diagramokban a hagyományos diódákat, például a jeldiódákat vagy a teljesítménydiódákat standard szimbólumokkal ábrázolják, amelyek különböznek a Zener -diódákhoz használt.

2. ábra: Rendszeres dióda

3. ábra: Zener dióda

A kifejezetten átmeneti feszültség -elnyomáshoz tervezett Zener -diódákról (TV -k) ezeket gyakran egyetlen eszközre kombinálják.Ezt a kombinált eszközt a vázlatban ábrázolják, egy különálló szimbólummal, amely vizuálisan megkülönbözteti azt az egyetlen zener -diódáktól és más típusú diódáktól.Ez a speciális szimbólum segíti a technikusokat és a mérnököket gyorsan azonosítani az eszköz funkcióját és jellemzőit egy áramkörben, biztosítva a pontos és hatékony áramkör -tervezést és hibaelhárítást.

4. ábra: Két TV -Zener -dióda kombinációja

Közös Zener dióda értékek és cikkszámok

A Zener -dióda kiválasztásakor döntő fontosságú egy olyan feszültségértékeléssel, amely megfelel az áramkör igényeinek a tényleges feszültségszabályozás és védelem biztosítása érdekében.Itt található a gyakran használt Zener diódák, azok tipikus alkalmazásai és a cikkszámok bontása.

3,3 V 1N5226

Ideális a feszültség stabilizálására a 3,3 V -os logikai áramkörökben, amelyek általában megtalálhatók a mikrovezérlőkben és a digitális jelfeldolgozókban (DSP).Ezek a diódák a megfelelő működési feszültség fenntartásával biztosítják a következetes teljesítményt.

5.1V 1N5231

Az 5 V-os digitális és logikai áramkörökben gyakran használva ez a dióda tökéletes a tipikus TTL (tranzisztor-tranzisztor logika) és a CMO-k (komplementer fém-oxid-cemhuctor) áramkörökhöz.Megbízható feszültségszabályozást biztosít, az érzékeny elektronikus alkatrészek védelmét a feszültség ingadozásaitól.

5. ábra: 1N5231 Zener dióda mérése

6.8V 1N5235

Ezt a diódát olyan analóg áramkörökre alakítják ki, amelyek kissé 5 V -os felett működnek, és további védelmet nyújtanak a speciális érzékelők vagy a régebbi logikai IC -k (integrált áramkörök) számára, amelyeknek a biztonságos és hatékony működéséhez feszültségben lévő puffert igényelnek.

9.1V 1N5239

Optimális a 9 V-os akkumulátorral működő eszközökhöz, például hordozható erősítőkhöz vagy vezeték nélküli modulokhoz.Ez biztosítja, hogy ezek az eszközök stabil tápegységet kapjanak, javítva teljesítményüket és megbízhatóságukat.

11.0V 1N5241

Olyan áramkörökhöz alkalmas, amelyek feszültségre van szükségük, kissé meghaladva a standard logikai szintet, beleértve bizonyos analóg áramköröket.Ezenkívül túlfeszültség -védelmet nyújt a 12 V -os rendszerek számára, így sokoldalúvá teszi az alkalmazások számára.

13.0V 1N5243

Általában 12 V -os tápegységben használják, különösen az autóipari elektronikában vagy az ipari vezérlőrendszerekben.Robusztus túlfeszültség -védelmet kínál, megóvva a potenciális feszültség tüskéket, amelyek károsíthatják a rendszert.

15.0V 1N5245

Ezt a diódát akkor használják, ha 15 V feszültség stabilitásra van szükség, például az operatív erősítők tápellátásában vagy alapvédelemként az elektronikus rendszerekben, amelyek nagyobb működési feszültségszintűek.

A Zener dióda működési elve

A Zener -dióda olyan alapelveken működik, amelyek különböznek a tipikus félvezető diódáktól, annak egyedi fizikai szerkezete miatt, amely nehéz doppingot tartalmaz.Ez a dopping lényegesen vékonyabb kimerülési régiót eredményez, így az elektromos mező intenzívebbé válik a szokásos diódákhoz képest.

Amikor egy Zener-dióda fordított elfogultságú, a keskeny kimerülési zónájában lévő erős elektromos mező közvetlenül gerjesztheti a valencia elektronokat a vezetőképes sávba egy specifikus feszültségnél, amelyet a Zener feszültségnek neveznek.Ez a közvetlen gerjesztés a Zener lebontásához vezet, amely egy jelenség különbözik az Avalanche -bontástól, amelyet általában kevésbé erősen adalékolt diódákban látnak.Az Avalanche bontás során a kimerülési régió fordított torzítás mellett kiszélesedik, amíg a fordított feszültség elég magas ahhoz, hogy a kisebbségi fuvarozók energiát biztosítsanak.Ezek a hordozók elegendő energiát szereznek ahhoz, hogy ütközjenek a rács ionokkal, több elektron felszabadításához és láncreakció elindításához, amely hirtelen növeli az áramot.

6. ábra: Zener dióda előreáram

7. ábra: A Zener dióda túlfeszültség -védelmi áramkörének alapelve

A Zener bontás azonban elsősorban az intenzív elektromos mező által okozott kvantum -alagútból származik, amely még a lavina bontásának feltételei előtt fordul elő.Ez a kritikus különbség lehetővé teszi a Zener -dióda számára, hogy stabil feszültséget tartson a terminálokon keresztül változó áramszint jelenlétében, ez egy kulcsfontosságú jellemző, amelyet az áramkör kialakításában használnak a feszültség stabilizálásához.

8. ábra: Zener dióda Zener és lavina bontási diagram

9. ábra: A Zener dióda lavina bontásának vázlatos diagramja

A gyakorlati alkalmazásokhoz a Zener -diódákat úgy tervezték, hogy a Zener bontás vagy az Avalanche bontás felhasználására, a Zener feszültségüktől függően.Az alacsonyabb Zener feszültségű diódák, általában 6 V alatt, elsősorban a Zener bontáson mennek keresztül, ezáltal alkalmassá teszik őket alacsonyabb feszültség stabilitását igénylő alkalmazásokra.Ezzel szemben a magasabb Zener feszültségű diódák, több mint 6 V, nagyobb valószínűséggel tapasztalják meg a lavina bomlást, ami jobban alkalmas a nagyobb feszültségtartományok kezelésére.Ez a rugalmasság lehetővé teszi a Zener -diódák elektronikus alkalmazások széles spektrumában történő alkalmazását, biztosítva a megbízható feszültségvezérlést és javítva az elektronikus áramkörök általános alkalmazkodóképességét.

Különbség a Zener dióda és a jeldióda között

A Zener-diódák és a jeldiódák félvezető eszközök, amelyeket elektronikus áramkörökben használnak, ám ezek működése és szerkezete jelentősen különbözik egymástól, különösen, ha fordított elfogultsággal.

10. ábra: Zener dióda Vs.Jeldióda

Zener -diódák - - feszültség stabilitása és védelme

Ezeket az eszközöket kifejezetten a félvezető anyag nehéz doppingjával történő fordított torzítási körülmények kezelésére tervezték.Ez a magas doppingszint csökkenti a PN csomópont szélességét, fokozva az elektromos mezőt a kimerülési régióban.Ennek eredményeként, amikor a fordított feszültség eléri a Zener bontási feszültségét (VZ), a Zener dióda lehetővé teszi az áram áramlását hátrafelé, sérülés nélkül.Ez a szolgáltatás elengedhetetlen az olyan alkalmazásokhoz, mint a feszültségszabályozás és a túlfeszültség védelme, ahol stabil feszültség fenntartása vagy érzékeny komponensek védelme szükséges.Például egy feszültségszabályozási forgatókönyvben, amikor az áramköri feszültség meghaladja a Zener feszültséget, a Zener -dióda aktiválódik, áramot vezet és stabilizálja a feszültséget, hogy megakadályozzák az ingadozásokat, amelyek károsíthatják az elektronikus alkatrészeket.

Signal Diódok - - Hatékony jelfeldolgozás és helyesbítés

Ezzel szemben a jeldiódákat a hatékony előremenő vezetéshez tervezték, minimális fordított áramszivárgással.Általában lehetővé teszik, hogy nagyon kevés áram folyjon, ha fordított torzítás - gyakran csak nanoamperek a mikroamperekhez -, ami a legtöbb alkalmazás esetében elhanyagolható.Ezek a diódák azonban megsérülhetnek, ha a fordított feszültség meghaladja a bontási feszültségüket, ami potenciális nyitott vagy rövidzárlathoz vezet.Elsődleges alkalmazásaik közé tartozik a jel kialakítása, a kapcsolás és az alacsony energiájú helyesbítés, ahol előremenő vezetés szükséges, és a fordított áramot minimalizálni kell az interferencia megelőzése érdekében.

Míg mind a Zener, mind a jeldiódák lehetővé teszik az áram áramlását az anódról a katódra, ha előre-torzítják, fordított elfogult viselkedésük megkülönböztetett igényeket szolgál.A Zener -diódák nélkülözhetetlenek az áramkörökben, ahol a feszültséget ellenőrizni kell, vagy ahol az alkatrészek védelmet igényelnek a feszültség tüskék ellen.Az a képességük, hogy hátrafelé vezetjenek károk nélkül, egyedi és nélkülözhetetlen az ilyen védő szerepekhez.Ezzel szemben a jeldiódák kiemelkednek az olyan alkalmazásokban, amelyek hatékony előremenő áramvezetést igényelnek, robusztus izolálással fordított torzítás során.

A Zener -dióda és a jeldióda közötti választás az alkalmazás konkrét követelményeitől függ - a feszültség stabilizálása és az előző, hatékony jelkezelés és az utóbbi helyesbítésének védelme.Minden típusú dióda testreszabott előnyöket kínál, amelyek megfelelnek az áramköri tervezés és a megvalósítás különböző szerepeinek.

A Zener túlfeszültségvédelmi áramkör (OVP) előnyei és hátrányai és hátrányai

Előnyök

Először is, a Zener túlfeszültség -védelmi áramköre különösen egyértelmű, elsősorban egy sorozat ellenállással párosított Zener -diódából áll.Ez a minimalista formatervezés megkönnyíti a könnyű integrációt a különféle elektronikus beállításokba, így az alapvető műszaki ismeretekkel rendelkezők számára is elérhető.A néhány érintett alkatrész miatt is könnyű karbantartani.

Ezután a Zener -diódák használata a túlfeszültség védelmére gazdaságilag előnyös.Mind a diódák, mind a kapcsolódó alkatrészek olcsók és széles körben elérhetők.Ez teszi a Zener Diode áramkörök vonzó lehetőséget a tényleges feszültségszabályozáshoz jelentős pénzügyi befektetés nélkül.

Sőt, a Zener diódákat úgy tervezték, hogy stabil kimenetet kínáljanak a megadott bontási feszültségüknél.Ez a stabilitás elengedhetetlen a feszültség biztonságos szintre korlátozásához, biztosítva a megbízható védelmet a feszültség tüskékkel szemben, amelyek egyébként károsíthatják az érzékeny áramköri alkatrészeket.

Hátrányok

Az egyik jelentős hátránya az áramkör hajlandósága, hogy működés közben jelentős energiát fogyasztson.Ahogy a Zener dióda aktiválódik a feszültség rögzítéséhez, lehetővé teszi az áram átadását is, amely hőt generál az ellenállás miatt.Ez a hő lényegében elpazarolt energiát, és kihívást jelent az energiaérzékeny alkalmazásokban.

Ezután a Zener dióda által generált hő a vezetés során magasabb hőmérsékleteket eredményezhet az áramkörön belül.További hűtési intézkedések, például hűtőbordák vagy ventilátorok végrehajtása szükséges lehet a hő hatékony eloszlásához és a biztonságos alkatrészek hőmérsékletének fenntartásához.

Míg a Zener diódák a feszültségszabályozásban kiemelkednek, ezek nem nyújtanak erős túláram -védelmet.Annak érdekében, hogy megóvja a hibás körülmények között előforduló túlzott áramokat, gyakran elengedhetetlen a Zener -diódákat más védőkomponensekkel, például biztosítékokkal vagy megszakítókkal párosítani, amelyek bonyolíthatják az áramkör kialakítását és hozzáadhatják a költségeket.

A Zener dióda funkciója

A túlfeszültség -védelmi áramkör elsődleges funkciója az áramkör feszültségének folyamatos figyelése és gyorsan reagál, ha meghaladja a biztonsági küszöböt, ezáltal megakadályozza az elektronikus alkatrészek esetleges károsodását.A Zener -diódák ezt a szerepet is játszják, mivel stabil vezetést tudnak fenntartani egy specifikus fordított bontási feszültség mellett, miközben normál működési körülmények között nagy ellenállást mutatnak, biztosítva, hogy ezek ne zavarják az áramkör megfelelő működését.

Először azonosítsa a normál üzemi feszültséget és a maximális feszültségküszöböt, amely károsíthatja az áramkör alkatrészeit.Válasszon egy Zener -diódát, amelynek Zener feszültsége kissé a normál üzemi feszültség felett van, de a maximális feszültségküszöb alatt.Ez a beállítás biztosítja, hogy a dióda csak akkor aktiválódjon, hogy villamos energiát viseljen, ha a feszültség meghaladja a normál tartományt, ezáltal védi a túlfeszültséget.

Másodszor, integrálja a kiválasztott Zener -diódát az áramkörbe, párhuzamosan azzal a komponenssel, amelyet védni kell.Pontos elhelyezésre van szükség, mivel ez lehetővé teszi a dióda számára, hogy a túlzott feszültséget az érzékeny komponenstől távolítsa el.Adjon hozzá egy áramkorlátozó ellenállást sorozatban a Zener diódával.Ennek az ellenállásnak az a célja, hogy aktívan ellenőrizze az áram áramlását a diódán keresztül, megakadályozza a túlzott áram miatti károkat, és biztosítsa az áramkör stabil és biztonságos maradványát a túlfeszültség körülmények között.

Üzemeltetési példa

Vegyünk egy olyan áramkört, amelyet a jobb zajsűrűség mérésére terveztek.Itt egy Zener-diódát helyeznek el az alacsony zajú tápegység után, a bontási feszültséggel csak a tipikus tápfeszültség felett, hogy kezeljék az ingadozásokat.A Zener -dióda a feszültség tüskéinek elnyelésére és a kimeneti feszültség stabilizálására szolgál a későbbi áramkörökre.Gondosan kiszámított áramkorlátozó ellenállást használnak a Zener-dióda védelmére különféle terhelési körülmények között és a következetes feszültség kimenetének biztosításához.

A zajjelek kezeléséhez tartalmazzon egy egyenáramú blokkoló kondenzátort, amely kiszűri az egyenáramú komponenseket, és csak az AC zajjelet engedje át, biztosítva, hogy mentes legyen a DC interferenciától.A zajjel ezután egy alacsony zajú erősítővel és esetleg többlépcsős amplifikáción keresztül amplifikálódik, hogy a jel megerősítse integritását.Ezt a jelet ezután egy 1 kHz és 3 kHz közötti sávszűrőn átjuttatják, hogy csak a cél frekvenciatartományán belül izolálják és mérjék a zajt, ezáltal biztosítva a detektálás és a mérés pontosságát.

Végül a jelet egy valódi RMS voltmérővel mérik, amely nagy pontosságot és stabilitást kínál.A Zener feszültségének gondos kiválasztásával és az áramkorlátozó ellenállás konfigurálásával a Zener-dióda túllépési védelmi áramkör robusztus megoldást kínál az elektronikus berendezések védelmére a váratlan nagyfeszültségű eseményektől, biztosítva ezzel az elektronikus eszközök tartósságát és stabil működését.

11. ábra: A zajsűrűség mérési áramkörében használt Zener dióda

Hogyan lehet megvédeni az áramköröket a túlfeszültségtől?

Az érzékeny elektronikus alkatrészek, mint például a mikrovezérlők védelme a túlzott feszültségektől elengedhetetlen az áramkör kialakításában.Általában a mikrovezérlő I/O csapok maximális feszültség -toleranciájával rendelkeznek - gyakran 5 V.A határérték túllépése kockáztatja a mikrovezérlő károsítását.Az alkatrészek védelmére szolgáló gyakorlati módszer magában foglalja a túlfeszültség -védelem (OVP) áramkör felépítését Zener diódák felhasználásával.

Egy olyan áramkör esetében, ahol a normál üzemi feszültség közel 5 V -os, egy kissé magasabb bontási feszültségű zen -dióda, például 5,1 V, ideális.Ez biztosítja, hogy normál körülmények között (5,1 V alatti feszültségek) a Zener-dióda nem vezetőképes, és nem zavarja az áramkör működését.Amikor a bemeneti feszültség meghaladja az 5.1V -t, a Zener -dióda aktiválódik, az áramot vezetve és a feszültséget körülbelül 5,1 V -ra szorítva, hogy megakadályozzák az áramköri komponensek esetleges károsodását.

A terv validálásához szimulálja az OVP áramkört fűszerszoftver segítségével, például a Cadence PSPICE segítségével.Állítsa be a szimulációt feszültségforrás (V1), áramkorlátozó ellenállás (R1) és a választott Zener dióda (D2) segítségével.Ebben a forgatókönyvben feltételezzük, hogy egy 6,8 V -os Zener diódát (például 1N4099) a teszteléshez.Ha a V1 feszültsége meghaladja a 6,8 V -ot, akkor a szimulációnak meg kell mutatnia, hogy a kimeneti feszültség ténylegesen körülbelül 6,8 V -ra korlátozódik, megerősítve a dióda védő képességét.

A 6 V bemeneti feszültséggel a kimenetnek stabilnak és a bemenethez kell maradnia, jelezve a normál működést.6,8 V sebességgel a kimenetnek kissé meg kell igazodnia a Zener feszültség alá, megmutatva a dióda eljegyzését és a feszültség stabilizálását.Ha a bemenetet 7,5 V -ra (túlfeszültség -körülmények között) növeljük, a kimenetnek jelentősen a bemenet alatt kell maradnia, körülbelül 6,883 V -os körül, amely hatékony védelmet mutat a túlfeszültség ellen.Az áramkör specifikus igényeitől függően a különféle bontási feszültségű Zener -diódák választhatók, például 3,3 V, 5,1 V, 9.1 V vagy 10,2 V.Ez a rugalmasság lehetővé teszi a tervezők számára, hogy a túlfeszültség védelmét az alkalmazás pontos követelményeihez igazítsák, biztosítva az optimális védelmet.

A megfelelő Zener -dióda gondos kiválasztásával és viselkedésének pontos szimulálásával különböző feszültség körülmények között a tervezők biztosíthatják a robusztus túlfeszültség védelmét.Ez a megközelítés nemcsak megakadályozza a finom áramköri alkatrészek károsodását, hanem javítja az elektronikus eszközök általános megbízhatóságát és teljesítményét.

12. ábra: Zener dióda áramköri rajz

Hogyan válasszuk ki a megfelelő túlfeszültség -védelmi Zener diódát?

A hatékony Zener -dióda kiválasztása a túlfeszültség védelméhez néhány kritikus lépést igényel annak biztosítása érdekében, hogy az áramkör minden körülmények között biztonságosan és hatékonyan működjön.

Határozza meg a megfelelő Zener feszültséget

Határozza meg a maximális feszültséget, amelyet az áramkörnek kezelnie kell.Például, ha a terv meghatározza, hogy a feszültség nem haladhatja meg a 6,8 V -ot, akkor ideális lenne egy 6,8 V -os bontási feszültségű Zener -dióda.

Ha nem áll rendelkezésre a szükséges Zener feszültség pontos illesztése, válassza a legközelebbi magasabb értéket.Például a 7 V -os túlfeszültség elleni védelem érdekében a 6,8 V -os Zener -dióda megfelelő közelítés lenne, amely hatékonyan rögzíti a feszültséget közvetlenül a maximális küszöb alatt.

Számítsa ki a terhelést és az elfogultsági áramot

Kezdje azzal, hogy kiszámítja azt az áramot, amely általában a terhelésen átfolyik;Tegyük fel, hogy 50 mA.Adja hozzá a Zener -dióda működéséhez szükséges torzítási áramot.Ha a Zener dióda 10 mA torzítási áramot igényel, akkor a teljes áramigény 60 mA (50 mA terhelési áram plusz 10 mA torzítás árama).

Határozza meg a Zener dióda teljesítményminősítését

Számítsa ki a teljesítmény -eloszlatást a Zener feszültség és a teljes áram segítségével.A 6,8 V -os Zener feszültséggel és a teljes áram 60 mA -val, az energiaeloszlás 6,8 V x 0,060a = 0,408 wattot kell kiszámítani.Válasszon egy Zener -diódát, amelynek a kiszámított értéknél magasabb teljesítmény -besorolása van a megbízhatóság és a biztonság biztosítása érdekében.Az 500 MW -os besorolású dióda elegendő margót biztosítana.

Számítsa ki az aktuális korlátozó ellenállás értékét

Megállapodjon meg a maximális feszültséget, amelyet az áramkör tapasztalhat meg, mondjuk a 13V -t.Számítsa ki a feszültségcsökkenést az ellenálláson, amely a forrásfeszültség és a Zener feszültség közötti különbség: 13 V - 6,8 V = 6,2 V.Az Ohm törvényének felhasználásával számolja ki a szükséges ellenállási értéket: feszültségcsökkenés / teljes áram = 6,2 V / 0,060a ≈ 103Ω.Ezt egy standard ellenállási értékre, például 100Ω -ra lehet körözni gyakorlati célokra.

A Zener dióda detektálási módja

A Zener -diódák polaritásának azonosítása érdekében megkezdhetjük megjelenésüket.A fémbefüggesztett Zener-diódák gyakran megkülönböztetik a polaritást a végfelületük alakján keresztül: a lapos vég általában a pozitív elektródot jelzi, míg a félkör alakú vég a negatív elektródot jelöli.A műanyaggal ellátott Zener-diódákhoz keressen színjelet a negatív terminálon, és gyors vizuális útmutatót kínál a polaritáshoz.

Pontosabb módszerhez hatékony a diódateszthez beállított multiméter vagy az alacsony ellenállás beállítás, például az RX1K.Csatlakoztassa a multiméter szondákat a diódához - az egyik az egyes terminálhoz.Vegye figyelembe a megjelenített ellenállást, majd cserélje le a szondákat, és mérje meg újra.Az alacsonyabb ellenállást mutató beállítás a fekete szonda pozitív és piros a negatív terminálon.Mindkét mérésnél nagyon magas vagy nagyon alacsony ellenállás jelezheti, hogy a dióda sérült és nem működik megfelelően.

13. ábra: Zener diódák

A Zener dióda feszültségszabályozási értékének mérésekor a folyamatosan állítható egyenáramú tápegység felhasználása ajánlott.A 13 V értékű Zener -diódák esetében állítsa a tápegységet 15 V -ra.Csatlakoztassa a diódát sorozatban, 1,5 kΩ-os áramkorlátozó ellenállással a katód és a tápegység pozitív kimenete és az anód negatív kimenet között.Mérje meg a feszültséget a diódán egy multiméter segítségével;A megjelenített érték a dióda feszültségszabályozási értéke lesz.

14. ábra: Közös Zener dióda alakzatok

A 15 V feletti szabályozási értékekkel rendelkező Zener -diódák esetén növelje a tápegység kimenetét több mint 20 V -ra, hogy biztosítsa a pontos mérést.Alternatív megoldásként a nagyfeszültségű Zener-diódák esetében megálhméter, amely akár 1000 V-t is képes felhasználni.Csatlakoztassa a MeghmMeter pozitív vezetését a dióda negatív termináljához és a negatív vezetést a pozitív terminálhoz.Forgassa el a MegHmMeter fogantyút következetes sebességgel, és olvassa el a feszültséget a diódán egy multiméter segítségével, amíg az stabilizálódik a dióda szabályozási feszültségén.

Ha ezeknek a teszteknek az ingadozása vagy a feszültségérték instabilitása figyelhető meg, ez azt jelezheti, hogy a dióda vagy következetlenül teljesít, vagy sérült, és szükség van a cserére.

Zener diódacsomag mérete

15. ábra: Zener diódacsomag méretei

A Zener diódákkal való együttműködés során ismerni kell a fizikai méreteiket és a csomagolást.Ezeknek a diódáknak a dimenzióit általában hüvelykben biztosítják, bizonyos gyártási szabványok és ipari preferenciák alapján, bár milliméter méretűek is rendelkezésre állnak referenciaként.

Csomag vázlat részletei

A Zener dióda csomagjának külső mérete, amely magában foglalja mind az átmérő, mind a hosszúságot (BL), a meghatározott határokon belül beállítható.Ez a rugalmasság lehetővé teszi az egyéni felszerelést a különféle alkalmazásokban, különösen akkor, ha a termálkezelés aggodalomra ad okot.Ha a Zener -dióda csomag hőpasztát tartalmaz, amelyet a diódától távol lévő hővezetés fokozására használnak, ezt az elemet a teljes csomagméretben figyelembe kell venni.Az átmérő (BD) szokásos minimális méretkorlátozásai azonban nem vonatkoznak, ha a hőkezelő paszta részt vesz.A hosszúság mérésének (BL) magában kell foglalnia a teljes csomagot, a termikus pasztát is.

Csap átmérő v ariat ionok

A Zener -diódákban a csapok átmérője eltérhet a csomagban.Ez a v ariat ion bármilyen szabálytalansághoz igazítja a PIN -kódot vagy az eltéréseket olyan szakaszokban, amelyek nem tartalmazzák a termikus pasztát.Az olyan tényezők, mint például a vastagság vagy a kisebb gyártási rendellenességek bevonása, a PIN -ek méretének különbségeihez vezethetnek, amelyeket fontosak a tervezési és összeszerelési folyamatok során.

Szimbólum ábrázolása az átmérőre

A dokumentáció és a konzisztencia egyértelműségének biztosítása érdekében a műszaki tervek között a rajzok átmérője és a Zener -diódák specifikációi ragaszkodnak az ASME Y14.5M szabványhoz.Ez a standard diktálja a "φx" szimbólum használatát az átmérők ábrázolására, elősegíti a mérnöki rajzok egységességét és pontosságát, és elősegíti a gyártási előírások konzisztenciájának fenntartását.

Következtetés

A Zener -diódák fejlesztése nélkülözhetetlenné tette őket a modern elektronikában, különösen a feszültségszabályozásban és a túlfeszültség védelmében.Egyedülálló Zener és Avalanche bontási tulajdonságaik lehetővé teszik számukra a feszültség ingadozásainak hatékony kezelését.A struktúrák és műveleteik összehasonlítása a jeldiódákkal elmélyíti az áramköri tervek konkrét alkalmazásainak megértését.Noha a Zener diódák hatékony, költséghatékony túlfeszültség-védelmet kínálnak, olyan kihívásokat is jelentenek, mint a nagy energiafogyasztás és a hatékony hőkezelés szükségessége.Ezek a kérdések rávilágítanak az elektronikus áramkör -tervezés folyamatos innovációjának és optimalizálásának szükségességére a Zener -diódák teljes potenciáljának kiaknázása érdekében.

Gyakran feltett kérdések [GYIK]

1. Mire használják egy Zener -diódát?

A Zener -diódát elsősorban a feszültségszabályozáshoz használják, biztosítva, hogy még ha a tápfeszültség ingadozik is, a Zener -dióda feszültsége stabil marad.A túlfeszültség védelmére is használják, védve az érzékeny elektronikát a feszültség tüskékétől.

2. Mi a túlfeszültség védelme?

A túlfeszültség védelme olyan áramköri védelmi mechanizmus, amely megakadályozza a túlzott feszültség káros elektronikus alkatrészeit.Ez biztosítja, hogy a feszültségszintek biztonságos korlátokon belül maradjanak az áramkör alkatrészeinek.

3. Mik a túlfeszültség -védelmi áramkörök?

A túlfeszültség -védelmi áramköröket úgy tervezték, hogy megakadályozzák a túlzott feszültség elérését és káros összetevőit.Ezek az áramkörök általában olyan alkatrészeket használnak, mint a Zener diódák, varisztorok vagy átmeneti feszültség -szuppresszor (TV -k) diódák, hogy a feszültséget biztonságos szintre szorítsák a feszültség tüskék során.

4. Mi a különbség a normál dióda és a Zener dióda között?

A fő különbség a fordított feszültség kezelésében rejlik.A normál diódák fordított irányban blokkolják az áramot, és megsérülhetnek, ha a fordított feszültség meghaladja a bizonyos küszöböt.Ezzel szemben a Zener -diódákat úgy tervezték, hogy nemcsak a fordított áramot blokkolják, hanem a biztonságos lefolytatást is, amikor a fordított feszültség meghaladja az előre meghatározott szintet, az úgynevezett Zener feszültséget, sérülés nélkül.

5. Mi a Zener dióda működési elve?

A Zener -dióda úgy működik, hogy lehetővé teszi az áram áramlását fordított irányban, amikor a feszültség meghaladja a Zener feszültségét.Ennek oka az erősen adalékolt P-N csomópont, amely keskeny kimerülési régiót hoz létre.A nagy elektromos mezők ezen a csomóponton lehetővé teszik, hogy a Zener -dióda hátramenetben végezzen sérülés nélkül, ezáltal megőrizve a feszültség stabilitását.Ezt a tulajdonságot a feszültségszabályozáshoz és az áramkörök védelméhez használják.