Zener diyotları, ters taraflı bir durumda çalışan normal PN bağlantı diyotlarıdır. Zener diyodunun çalışması, yönlendirme önyargılı durumda bir PN bağlantı diyotuna benzer, ancak benzersizliği, eşik / arıza voltajının üzerinde ters önyargılı bağlandığında da gerçekleştirebilmesi gerçeğinde yatmaktadır. Bunlar arasında temel diyot türleri normal diyotların dışında sıklıkla kullanılır.

Zener Diyot Çalışması

Ters önyargı koşulunda yarı iletken diyot

Hatırlayabiliyorsanız, basit bir PN bağlantı diyotu, p-tipi yarı iletken malzemenin bir n-tipi yarı iletken malzeme ile bir kombinasyonu ile oluşturulur. Bir yarı iletken kristalin bir tarafı donör katışkılarıyla ve diğer tarafı alıcı katışkılarıyla takviye edildiğinde, bir PN bağlantısı oluşur.

Tarafsız Yarıiletken diyot

Normal koşullarda, p tarafındaki delikler düşük konsantrasyon bölgesine yayılma eğilimindedir ve aynı şey n tarafındaki elektronlar için de olur.

Böylece delikler n tarafına ve elektronlar p tarafına yayılır. Bu, bir tükenme bölgesi oluşturan bağlantı çevresinde yüklerin birikmesine neden olur.

Tarafsız yarı iletken diyot

Bağlantı boyunca bir elektrik polaritesi veya elektrik dipolü oluşur ve bu, n taraf üst taraftan akı akışına neden olur. Bu, bağlantı boyunca bir elektrik potansiyeli üreten, negatif elektrik alan yoğunluğunun değişmesine neden olur. Bu elektrik potansiyeli aslında diyotun eşik voltajıdır ve silikon için 0.6V ve Germanyum için 0.2V civarındadır. Bu, çoğunluk yük taşıyıcılarının akışı için potansiyel bir engel görevi görür ve cihaz iletmez.

Şimdi, normal bir diyot, n tarafına bir negatif voltaj ve p tarafına pozitif voltaj uygulanacak şekilde önyargılı olduğunda, diyotun ileri eğimli durumda olduğu söylenir. Uygulanan bu voltaj, eşik voltajının ötesine geçtikten sonra potansiyel bariyeri azaltma eğilimindedir.

Bu noktada ve daha sonra, çoğunluk taşıyıcılar potansiyel bariyeri geçer ve cihaz içinden geçen akımla iletmeye başlar.

Diyot, ters durumda yukarı doğru bastırıldığında, uygulanan voltaj, potansiyel bariyere eklenecek ve çoğunluk taşıyıcıların akışını engelleyecek şekildedir. Bununla birlikte, azınlık taşıyıcılarının akışına izin verir (n-tipinde delikler ve p-tipinde elektronlar). Bu ters öngerilim voltajı arttıkça, ters akım kademeli olarak artma eğilimindedir.

Belirli bir noktada, bu voltaj, tükenme bölgesinin bozulmasına neden olacak ve akım akışında büyük bir artışa neden olacak şekildedir. Zener diyot çalışmasının devreye girdiği yer burasıdır.

Zener diyot çalışmasının arkasındaki prensip

Yukarıda belirtildiği gibi, bir Zener diyotunun çalışmasının arkasındaki temel ilke, ters taraflı durumdaki bir diyotun bozulmasına neden olur. Normalde iki tür arıza vardır - Zener ve Avalanche.

“ohmmetre ile kondansatör nasıl test edilir ”

Zener diyot çalışmasının arkasındaki prensip

Zener Dağılımı

Bu tür bir arıza, 2 ila 8V arasında bir ters ön gerilim voltajı için oluşur. Bu düşük voltajda bile, elektrik alan yoğunluğu, atomun valans elektronlarına çekirdekten ayrılacak şekilde bir kuvvet uygulayacak kadar güçlüdür. Bu, mobil elektron deliği çiftlerinin oluşumuyla sonuçlanır ve cihaz boyunca akım akışını artırır. Bu alanın yaklaşık değeri yaklaşık 2 * 10 ^ 7 V / m'dir.

Bu tür bir bozulma, normalde, düşük arıza voltajı ve daha büyük bir elektrik alanı olan yüksek katkılı bir diyot için meydana gelir. Sıcaklık arttıkça, değerlik elektronları kovalent bağdan kopmak için daha fazla enerji kazanır ve daha az miktarda harici voltaj gerekir. Böylece Zener arıza gerilimi sıcaklıkla birlikte azalır.

Çığ dökümü

Bu tür bir arıza, 8V ve üzeri ters ön gerilimde meydana gelir. Büyük bir çökme voltajına sahip hafif katkılı diyotlar için oluşur. Azınlık yük taşıyıcıları (elektronlar) cihaz boyunca akarken, kovalent bağdaki elektronlarla çarpışma eğilimindedirler ve kovalent bağın bozulmasına neden olurlar. Voltaj arttıkça, elektronların kinetik enerjisi (hızı) da artar ve kovalent bağlar daha kolay bozularak elektron deliği çiftlerinde bir artışa neden olur. Çığ kırılma voltajı sıcaklıkla artar.

3 Zener diyot uygulamaları

1. Voltaj olarak Zener Diyot

Bir DC devresinde, Zener diyot bir voltaj regülatörü olarak veya voltaj referansı sağlamak için kullanılabilir. Zener diyodunun ana kullanımı, bir Zener diyotundaki voltajın akımdaki daha büyük bir değişiklik için sabit kalması gerçeğinde yatmaktadır. Bu, bir Zener diyotunun sabit voltaj cihazı veya voltaj regülatörü olarak kullanılmasını mümkün kılar.

Herhangi birinde güç kaynağı devresi , bir regülatör, giriş voltajındaki veya yük akımındaki varyasyondan bağımsız olarak sabit bir çıkış (yük) voltajı sağlamak için kullanılır. Giriş voltajındaki varyasyona hat regülasyonu, yük akımındaki varyasyona ise yük regülasyonu denir.

Voltaj regülatörü olarak Zener Diyot

Bir regülatör olarak Zener diyotunu içeren basit bir devre, giriş voltaj kaynağı ile seri olarak bağlanmış düşük değerli bir direnç gerektirir. Paralel olarak bağlanan diyot boyunca maksimum akım akışına izin vermek için düşük değer gereklidir. Bununla birlikte, tek kısıtlama, Zener diyodundan geçen akımın minimum Zener diyot akımından az olmamasıdır. Basitçe ifade etmek gerekirse, minimum giriş voltajı ve maksimum yük akımı için Zener diyot akımı her zaman I olmalıdır._zmin.

Bir Zener diyot kullanan bir voltaj regülatörü tasarlarken, ikincisi maksimum güç oranına göre seçilir. Başka bir deyişle, cihazdan geçen maksimum akım şu şekilde olmalıdır: -

ben_max= Güç / Zener Voltajı

Giriş voltajı ve gerekli çıkış voltajı bilindiğinden, voltajı yaklaşık olarak yük voltajına eşit olan bir Zener diyotu seçmek daha kolaydır, yani Vz ~ = V_veya.

Seri direncin değeri şu şekilde seçilir:

“uzaktan kumanda verici ve alıcı devresi ”

R = (V_içinde- V_ile)/(BEN_zmin+ I_L), Neredeyim_L= Yük Gerilimi / Yük direnci.

8V'a kadar olan yük voltajları için tek bir Zener diyotunun kullanılabileceğini unutmayın. Bununla birlikte, daha yüksek voltaj değerine sahip Zener voltajları gerektiren 8V'un üzerindeki yük voltajları için, Zener diyot ile seri olarak ileri eğimli bir diyot kullanılması önerilir. Bunun nedeni, yüksek voltajdaki Zener diyotunun, katsayının pozitif bir sıcaklığına sahip olan çığ kırılma prensibini takip etmesidir.

Bu nedenle, telafi için negatif sıcaklık katsayısı diyotu kullanılır. Elbette bu günlerde pratik sıcaklık dengelemeli Zener diyotları kullanılıyor.

2. Voltaj referansı olarak Zener Diyot

Voltaj referansı olarak Zener diyot

Güç kaynaklarında ve diğer birçok devrede, Zener diyot uygulamasını sabit bir voltaj sağlayıcı veya bir voltaj referansı olarak bulur. Tek koşul, giriş voltajının Zener voltajından büyük olması ve seri direncin, maksimum akımın cihazdan akacağı şekilde minimum bir değere sahip olmasıdır.

3. Voltaj kıskacı olarak Zener Diyot

Normalden farklı olarak AC giriş kaynağını içeren bir devrede PN diyot bağlama devresi bir Zener diyotu da kullanılabilir. Diyot, çıkış voltajının tepe noktasını sinüzoidal dalga formunun bir tarafında Zener voltajıyla ve diğer tarafında yaklaşık 0V ile sınırlamak için kullanılabilir.

“android sistem uygulaması nedir ”

voltaj kıskaç olarak zener diyot

Yukarıdaki devrede, pozitif yarı döngü sırasında, giriş voltajı, zener diyotu ters yönde olacak şekilde olduğunda, çıkış voltajı, voltaj düşmeye başlayana kadar belirli bir süre boyunca sabittir.

Şimdi negatif yarı döngü sırasında, Zener diyot yönlendirmeli önyargılı bağlantıdadır. Negatif voltaj iletim eşik voltajına yükseldikçe, diyot iletken olmaya başlar ve çıkış voltajının negatif tarafı eşik voltajı ile sınırlanır.

Yalnızca pozitif aralıkta bir çıkış voltajı elde etmek için seri olarak iki zıt yönlü Zener diyotu kullanın.

Zener Diyotun Çalışma Uygulamaları

Akıllı telefonların artan popülaritesiyle, android tabanlı projeler bu günlerde tercih ediliyor. Bu projeler şunları içerir: Bluetooth teknoloji tabanlı cihazlar. Bu Bluetooth cihazlarının çalışması için yaklaşık 3V voltaj gerekir. Bu gibi durumlarda, Bluetooth cihazına 3V'luk bir referans sağlamak için bir Zener diyot kullanılır.

Bluetooth cihazını içeren Zener diyotun çalışma uygulaması

Diğer bir uygulama, voltaj regülatörü olarak Zener diyotunun kullanılmasını içerir. Burada AC voltajı D1 diyotu tarafından doğrultulur ve kapasitör tarafından filtrelenir. Bu filtrelenmiş DC voltajı, 15V'luk sabit bir referans voltajı sağlamak için diyot tarafından düzenlenir. Bu regüle edilmiş DC voltajı, ışık anahtarlamasını kontrol etmek için kullanılan kontrol devresini sürmek için kullanılır. otomatik aydınlatma kontrol sistemi.

Zener diyot voltaj regülasyonu uygulaması

Zener diyot çalışması ve uygulamaları hakkında kesin ancak önemli bilgiler sağlayabileceğimizi umuyoruz. İşte okuyucular için basit bir soru - Regülatör IC'leri neden regüle edilmiş DC güç kaynağında Zener diyotuna göre daha çok tercih ediliyor?

Cevaplarınızı ve tabii ki geri bildiriminizi aşağıdaki yorum bölümünde verin.

Fotoğrafa katkı verenler