Bagaimana diod zener berfungsi
Diod zener atau diod zener (diod zener semikonduktor) ialah diod khas yang beroperasi dalam mod pecahan yang stabil di bawah keadaan pincang songsang simpang pn. Sehingga kerosakan ini berlaku, hanya arus yang sangat kecil yang mengalir melalui diod zener, arus bocor, disebabkan oleh rintangan tinggi diod zener tertutup.
Tetapi apabila kerosakan berlaku, arus meningkat serta-merta kerana rintangan pembezaan zener berada pada titik ini daripada pecahan kepada ratusan ohm. Dengan cara ini, voltan merentasi diod zener dikekalkan dengan sangat tepat pada julat arus songsang yang agak luas.
Diod Zener dipanggil diod Zener (daripada diod Zener Inggeris) sebagai penghormatan kepada saintis yang pertama kali menemui fenomena kerosakan terowong, ahli fizik Amerika Clarence Melvin Zener (1905 — 1993).
Pecahan elektrik persimpangan pn, yang ditemui oleh Zener, berkaitan dengan kesan terowong, fenomena kebocoran elektron melalui halangan berpotensi nipis, kini dipanggil kesan zener, yang kini berfungsi dalam diod Zener semikonduktor.
Gambar fizikal kesan adalah seperti berikut.Dalam pincang songsang persimpangan p-n, jalur tenaga bertindih dan elektron boleh bergerak dari jalur valens p-region ke jalur konduksi bagi n-region, disebabkan oleh medan elektrik, ini meningkatkan bilangan pembawa caj percuma, dan arus songsang meningkat dengan mendadak.
Oleh itu, tujuan utama diod zener adalah untuk menstabilkan voltan. Industri ini menghasilkan diod zener semikonduktor dengan voltan penstabilan dari 1.8 V hingga 400 V, kuasa tinggi, sederhana dan rendah, yang berbeza dalam arus songsang maksimum yang dibenarkan.
Penstabil voltan mudah dibuat atas dasar ini. Dalam rajah, diod zener ditunjukkan oleh simbol yang serupa dengan simbol diod, dengan satu-satunya perbezaan bahawa katod diod zener digambarkan dalam bentuk huruf «G».
Diod Zener dengan struktur bersepadu terpendam, dengan voltan penstabilan kira-kira 7 V, adalah sumber rujukan voltan keadaan pepejal yang paling tepat dan stabil: contoh terbaik mereka secara ciri hampir dengan sel galvanik Weston biasa (sel galvanik rujukan kadmium merkuri) .
Diod salji voltan tinggi ("diod TVS" dan "penekan"), yang digunakan secara meluas dalam litar perlindungan lonjakan semua jenis peralatan, tergolong dalam jenis diod zener khas.
Seperti yang anda boleh lihat, diod zener, tidak seperti diod konvensional, berfungsi pada cawangan terbalik ciri I - V. Dalam diod biasa, jika voltan terbalik digunakan padanya, kegagalan boleh berlaku dalam salah satu daripada tiga cara (atau sekaligus): kerosakan terowong, kerosakan salji salji, dan kerosakan akibat pemanasan haba daripada arus bocor.
Pecahan terma diod zener silikon tidak penting kerana ia direka supaya sama ada kerosakan terowong, kerosakan salji, atau kedua-dua jenis kerosakan berlaku serentak jauh sebelum trend kerosakan haba. Diod zener siri kini kebanyakannya diperbuat daripada silikon.
Pecahan pada voltan di bawah 5 V adalah manifestasi kesan Zener, pecahan di atas 5 V adalah manifestasi kerosakan runtuhan salji. Voltan pecah perantaraan kira-kira 5 V biasanya terhasil daripada gabungan kedua-dua kesan ini. Kekuatan medan elektrik pada saat pecahan diod zener adalah kira-kira 30 MV / m.
Pecahan diod zener berlaku dalam semikonduktor jenis p berdop sederhana dan semikonduktor jenis n berdop banyak. Apabila suhu simpang meningkat, pelucutan diod zener berkurangan dan sumbangan pecahan salji meningkat.
Diod zener mempunyai ciri tipikal berikut. Vz — voltan penstabilan. Dokumentasi menentukan dua nilai untuk parameter ini: voltan penstabilan maksimum dan minimum. Iz ialah arus penstabilan minimum. Zz ialah rintangan diod zener. Izk dan Zzk — rintangan semasa dan dinamik pada arus terus. Ir dan Vr ialah arus dan voltan kebocoran maksimum pada suhu tertentu. Tc ialah pekali suhu. Izrm — arus penstabilan maksimum diod zener.
Diod Zener digunakan secara meluas sebagai elemen penstabil bebas, serta sebagai sumber voltan rujukan (voltan rujukan) dalam penstabil transistor.
Untuk mendapatkan voltan rujukan kecil, diod zener juga dihidupkan ke arah hadapan, seperti diod biasa, maka voltan penstabilan satu diod zener akan menjadi 0.7 — 0.8 volt.
Kuasa maksimum yang dilesapkan oleh badan diod zener biasanya dalam julat 0.125 hingga 1 watt. Ini, sebagai peraturan, mencukupi untuk operasi normal litar pelindung terhadap bunyi impuls dan untuk pembinaan penstabil kuasa rendah.