Ang mga zener diode ay normal na PN junction diode na tumatakbo sa isang reverse-bias na kondisyon. Ang pagtatrabaho ng Zener diode ay katulad ng isang PN junction diode sa pagpapasa ng kundisyon na kundisyon, ngunit ang pagiging natatangi ay nakasalalay sa katotohanan na maaari rin itong magsagawa kapag nakakonekta ito sa reverse bias sa itaas ng threshold / voltage breakdown. Ito ay kabilang sa pangunahing mga uri ng diode madalas na ginagamit, bukod sa normal na diode.

Gumagawa ang Zener Diode

Ang diode ng semiconductor ay nasa pabaliktad na kondisyon ng bias

Kung maaalala mo, isang simpleng PN junction diode ay nabuo sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng p-type na semiconductor na materyal na may isang n-type na semiconductor na materyal. Kapag ang isang bahagi ng isang kristal na semiconductor ay na-doped na may mga impurities ng donor at ang kabilang panig na may mga impurities na tatanggap, isang PN junction ay nabuo.

Di-makatarungang diode na Semiconductor

Sa normal na mga kondisyon, ang mga butas mula sa gilid ng p ay may posibilidad na kumalat sa isang mababang rehiyon ng konsentrasyon at ang parehong bagay ay nangyayari para sa mga electron mula sa n-side.

Sa gayon ang mga butas ay nagkakalat sa n-gilid at ang mga electron ay nagkakalat sa p-side. Nagreresulta ito sa akumulasyon ng mga singil sa paligid ng kantong, na bumubuo ng isang rehiyon ng pagkaubos.

Di-makatarungang diode na semiconductor

Ang isang electronics polarity o electric dipole ay nabuo sa buong kantong, na nagdudulot ng daloy ng pagkilos ng bagay mula sa gilid sa gilid. Nagreresulta ito sa iba't ibang negatibong lakas ng patlang ng kuryente, na bumubuo ng isang potensyal na elektrisidad sa kabuuan ng kantong. Ang potensyal na elektrisidad na ito ay talagang boltahe ng threshold ng diode at nasa paligid ng 0.6V para sa silikon at 0.2V para sa Germanium. Gumagawa ito bilang isang potensyal na hadlang para sa daloy ng karamihan sa mga carrier ng singil ng karamihan at ang aparato ay hindi nagsasagawa.

Ngayon kapag ang isang normal na diode ay kampi na tulad ng isang negatibong boltahe ay inilapat sa n gilid at positibong boltahe sa gilid ng p, ang diode ay sinabi na nasa pasulong na kundisyon ng bias. Ang inilapat na boltahe na ito ay may posibilidad na bawasan ang potensyal na hadlang pagkatapos na lumampas ito sa boltahe ng threshold.

Sa puntong ito at pagkatapos, ang karamihan sa mga carrier ay tumatawid sa potensyal na hadlang at ang aparato ay nagsisimulang magsagawa sa daloy ng kasalukuyang dumaan.

Kapag ang diode ay kampi sa baligtad na kondisyon sa itaas, ang inilapat na boltahe ay tulad ng naidaragdag sa potensyal na hadlang at hadlangan ang daloy ng karamihan sa mga carrier. Gayunpaman, pinapayagan ang daloy ng mga carrier ng minorya (mga butas sa n-type at mga electron sa p-type). Tulad ng pagtaas ng boltahe ng bias na ito bias, ang pabalik na kasalukuyang may kaugaliang tumaas nang dahan-dahan.

Sa isang tiyak na punto, ang boltahe na ito ay tulad ng sanhi ng pagkasira ng rehiyon ng pagkaubos, na nagdudulot ng isang napakalaking pagtaas sa daloy ng kasalukuyang. Dito naglalaro ang pagtatrabaho ng Zener diode.

Ang prinsipyo sa likod ng Paggawa ng diode ng Zener

Tulad ng nakasaad sa itaas ng pangunahing prinsipyo sa likod ng pagtatrabaho ng isang Zener diode ay nakasalalay sa sanhi ng pagkasira para sa isang diode sa reverse bias na kundisyon. Karaniwan mayroong dalawang uri ng pagkasira- Zener at Avalanche.

“ilipat ang pagpapaandar ng mataas na filter ng pass ”

Prinsipyo sa likod ng pagtatrabaho ng zener diode

Zener Breakdown

Ang ganitong uri ng pagkasira ay nangyayari para sa isang pabalik na boltahe ng bias sa pagitan ng 2 hanggang 8V. Kahit na sa mababang boltahe na ito, ang lakas ng kuryente sa patlang ay sapat na malakas upang makapagbigay ng lakas sa mga electron ng valence ng atomo tulad na sila ay nahiwalay mula sa nukleo. Nagreresulta ito sa pagbuo ng mga pares ng hole na electron-hole, na nagdaragdag ng daloy ng kasalukuyang sa buong aparato. Ang tinatayang halaga ng patlang na ito ay tungkol sa 2 * 10 ^ 7 V / m.

Ang ganitong uri ng pagkasira ay nangyayari nang normal para sa isang highly doped diode na may mababang boltahe ng pagkasira at isang mas malaking electric field. Habang tumataas ang temperatura, ang mga electron ng valence ay nakakakuha ng mas maraming lakas upang makagambala mula sa covalent bond at kinakailangan ng mas kaunting dami ng panlabas na boltahe. Sa gayon ang Zener breakdown voltage ay bumababa sa temperatura.

Pagkasira ng avalanche

Ang ganitong uri ng pagkasira ay nangyayari sa reverse boltahe ng bias sa itaas ng 8V at mas mataas. Ito ay nangyayari para sa isang gaanong naka-doped na mga diode na may isang malaking boltahe ng pagkasira. Tulad ng daloy ng mga carrier ng minority (electron) na dumadaloy sa buong aparato, malamang na mabangga nila ang mga electron sa covalent bond at maging sanhi ng pagkagambala ng covalent bond. Tulad ng pagtaas ng boltahe, ang lakas na gumagalaw (bilis) ng mga electron ay tumataas din at ang mga covalent na bono ay mas madaling magambala, na sanhi ng pagtaas ng mga pares ng butas ng electron. Ang boltahe ng breakdown ng avalanche ay tumataas sa temperatura.

3 Mga application ng Zener diode

1. Zener Diode bilang isang boltahe

Sa isang DC circuit, ang Zener diode ay maaaring magamit bilang isang voltage regulator o upang magbigay ng sanggunian sa boltahe. Ang pangunahing paggamit ng Zener diode ay nakasalalay sa ang katunayan na ang boltahe sa isang Zener diode ay mananatiling pare-pareho para sa isang mas malaking pagbabago sa kasalukuyang. Ginagawa nitong posible na gumamit ng isang Zener diode bilang isang pare-pareho na aparato ng boltahe o isang regulator ng boltahe.

Sa alinman power supply circuit , isang regulator ay ginagamit upang magbigay ng isang pare-pareho na output (load) boltahe anuman ang pagkakaiba-iba sa input boltahe o pagkakaiba-iba sa kasalukuyang pag-load. Ang pagkakaiba-iba sa input boltahe ay tinatawag na line regulasyon, samantalang ang pagkakaiba-iba sa kasalukuyang pag-load ay tinatawag na pagkontrol sa pag-load.

Zener Diode bilang isang boltahe regulator

Ang isang simpleng circuit na kinasasangkutan ng Zener diode bilang isang regulator ay nangangailangan ng isang risistor ng mababang halaga na konektado sa serye na may mapagkukunan ng input boltahe. Ang mababang halaga ay kinakailangan upang payagan ang maximum na daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng diode, na konektado sa parallel. Gayunpaman, ang pagpipigil lamang, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Zener diode ay hindi dapat mas mababa sa minimum na kasalukuyang Zener diode. Sa madaling salita, para sa isang minimum na boltahe ng pag-input at isang maximum na kasalukuyang pag-load, ang kasalukuyang Zener diode ay dapat palaging ako_zmin

Habang nagdidisenyo ng isang boltahe regulator gamit ang isang Zener diode, ang huli ay pinili na patungkol sa maximum na rate ng kapangyarihan nito. Sa madaling salita, ang maximum na kasalukuyang sa pamamagitan ng aparato ay dapat na: -

Ako_max= Power / Zener Boltahe

Dahil kilala ang boltahe ng pag-input at ang kinakailangang boltahe ng output, mas madaling pumili ng isang Zener diode na may boltahe na humigit-kumulang sa boltahe ng pag-load, ibig sabihin, Vz ~ = V_o.

Ang halaga ng resistor ng serye ay pinili na

“kung paano gumawa ng electromagnetic generator ”

R = (V_sa- V_kasama) / (Ako_zmin+ Ako_L), saan ako_L= Paglaban ng Boltahe / Paglaban sa pag-load.

Tandaan na para sa mga boltahe ng pag-load hanggang sa 8V, maaaring magamit ang isang solong Zener diode. Gayunpaman para sa mga boltahe ng pag-load na lampas sa 8V, na nangangailangan ng mga voltner ng Zener na mas mataas ang halaga ng boltahe, ipinapayong gumamit ng isang forward-bias na diode sa serye na may Zener diode. Ito ay dahil ang Zener diode sa mas mataas na boltahe ay sumusunod sa prinsipyo ng pagkasira ng avalanche, pagkakaroon ng positibong temperatura ng koepisyent.

Samakatuwid ang isang negatibong temperatura coefficient diode ay ginagamit para sa kabayaran. Siyempre, sa mga panahong ito, ginagamit ang praktikal na temperatura na nagbabayad ng mga Zener diode.

2. Zener Diode bilang isang sanggunian sa boltahe

Ang Zener diode bilang sanggunian ng boltahe

Ang Zener diode bilang isang sanggunian sa boltahe

Sa mga power supply at maraming iba pang mga circuit, nahahanap ng Zener diode ang aplikasyon nito bilang isang pare-pareho na boltahe na nagbibigay o isang sanggunian ng boltahe. Ang mga kundisyon lamang ay ang input boltahe ay dapat na mas malaki kaysa sa boltahe ng Zener at ang serye ng risistor ay dapat magkaroon ng isang minimum na halaga na tulad ng maximum na kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng aparato.

3. Zener Diode bilang isang boltahe clamper

Sa isang circuit na kinasasangkutan ng mapagkukunan ng pag-input ng AC, naiiba mula sa normal PN diode clamping circuit , ang isang Zener diode ay maaari ding gamitin. Ang diode ay maaaring magamit upang limitahan ang rurok ng output voltage sa Zener boltahe sa isang gilid at sa halos 0V sa isa pang bahagi ng sinusoidal waveform.

“paano gumagana ang isang bimetal thermometer ”

zener diode bilang boltahe clamper

Sa circuit sa itaas, sa panahon ng positibong kalahating ikot, sa sandaling ang input boltahe ay tulad na ang zener diode ay reverse bias, ang output boltahe ay pare-pareho para sa isang tiyak na dami ng oras hanggang sa magsimulang bumaba ang boltahe.

Ngayon sa panahon ng negatibong kalahating siklo, ang Zener diode ay nasa pagpapasa ng bias na koneksyon. Habang ang negatibong boltahe ay tumataas sa pagpasa ng boltahe ng threshold, ang diode ay nagsisimulang magsagawa at ang negatibong bahagi ng output boltahe ay limitado sa boltahe ng threshold.

Tandaan na upang makakuha ng isang output boltahe sa positibong saklaw lamang, gumamit ng dalawang salungat na kampi na mga diode ng Zener sa serye.

Mga Application sa Paggawa ng Zener Diode

Sa lumalaking kasikatan ng mga smartphone, mga proyekto na nakabatay sa android ay ginustong mga araw na ito. Ang mga proyektong ito ay may kinalaman sa paggamit ng Bluetooth mga aparato na nakabatay sa teknolohiya. Ang mga aparatong Bluetooth na ito ay nangangailangan ng tungkol sa 3V boltahe para sa pagpapatakbo. Sa ganitong mga kaso, ginagamit ang isang Zener diode upang magbigay ng isang 3V na sanggunian sa aparatong Bluetooth.

Paggawa ng application ng Zener diode na kinasasangkutan ng isang Bluetooth device

Ang isa pang aplikasyon ay nagsasangkot ng paggamit ng Zener diode bilang isang boltahe regulator. Dito ang boltahe ng AC ay naitama ng diode D1 at sinala ng capacitor. Ang nasala DC boltahe ay kinokontrol ng diode upang magbigay ng isang pare-pareho na boltahe ng sanggunian na 15V. Ang kinokontrol na boltahe ng DC ay ginagamit upang himukin ang control circuit, ginagamit upang makontrol ang paglipat ng ilaw, tulad ng sa isang awtomatikong sistema ng kontrol sa pag-iilaw.

Ang application ng regulasyon ng boltahe ng Zener diode

Inaasahan namin na makapagbigay kami ng tumpak ngunit mahalagang impormasyon tungkol sa pagtatrabaho ng Zener diode at mga aplikasyon nito. Narito ang isang simpleng tanong para sa mga mambabasa - Bakit mas gusto ang mga regulator IC kaysa sa Zener diode sa kinokontrol na suplay ng kuryente ng DC?

Ibigay ang iyong mga sagot at syempre ang iyong puna sa seksyon ng komento sa ibaba.

Mga Kredito sa Larawan