Porady
Uwaga! Poniższy opis został przetłumaczony automatycznie.
Interesujące fakty na temat diod Zenera
Zazwyczaj diody pozwalają na przepływ prądu jedynie w kierunku przepływu i blokują przepływ w przeciwnym kierunku, na przykład jako dioda prostownicza, która zapewnia przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Specjalny rodzaj diody służy natomiast do stabilizacji napięcia. Może być również używany do ograniczania napięć w obwodzie prądu. Ten przewodnik wyjaśnia dokładnie, jak działa dioda Zenera, jakie zalety i wady oferuje oraz w jakich obszarach może być stosowana. Ponadto przy zakupie są pewne rzeczy, na które należy zwrócić uwagę, aby wybrać odpowiednią diodę dla twoich potrzeb.
Jak działają diody Zenera?
Jakie zalety i wady mają diody typu „Z”?
Jak zależne są od temperatury diody Zenera?
Do czego służą diody Zenera?
Stabilizator z diodą Znnera.
Stabilizacja napięcia za pomocą diody z i tranzystora (układ kolektorowy)
Co jest ważne przy zakupie diod Z?
Jak działają diody Zenera?
Podczas gdy dioda Zenera pracuje w kierunku blokowania, działa w kierunku przewodzenia jak zwykła dioda. W przypadku diod z mówi się o tzw. efektach Zenera lub lawiny, które powodują gwałtownie wzrost natężenia prądu, gdy osiągnięte zostanie określone napięcie blokujące.
Oba efekty występują przy różnych napięciach. W ten sposób przy napięciu blokowania poniżej 5 V mówi się o efekcie Zenera. Występuje, gdy pole elektryczne w warstwie zaporowej jest wystarczająco duże, aby pęknąć połączenia elektronowe. Prąd elektryczny jest przy tym zwalniany ze swojego stowarzyszenia siatek, co zwiększa przewodność elektryczną, jak również prąd zwrotny lub prąd Zenera.
Przy napięciu powyżej 5 woltów występuje jednocześnie efekt Zenera i lawina, efekt lawinowy zapewniający wypełnienie wbudowanej warstwy barierowej uwolnionymi nośnikami ładunku. Przy napięciu blokującym powyżej około 6,5 V występuje tylko efekt lawiny. Napięcie wzrasta do poziomu, przy którym nośniki ładunku są przyspieszane tak bardzo, że dalsze nośniki ładunku są uwalniane z innych atomów sieci.
Sekwencja powtarza się i łączy w sobie liczbę uwalnianych płyt załadunkowych, was oznacza nagłą przewodność warstwy blokującej. Nazwa efektu lawinowego pochodzi od nagłego „przewrócenia się” warstwy barierowej z uwolnionymi nośnikami ładunku. Diody, które rozpuszczają się tylko powyżej napięcia przebicia z powodu tego efektu, nazywane są diodami lawinowymi. Gdy napięcie spadnie poniżej wartości napięcia przebicia, warstwa blokująca jest natychmiast przywracana, aby możliwy był tylko bardzo niski przepływ prądu w kierunku zaporowym.
Istnieją różne typy diod LED, które pracują z różnymi napięciami blokowania. Można je scharakteryzować w następujący sposób:
| Typ diody | UZ w woltach przy IZ = 5 mA | rZ w omach przy IZ = 5 mA | Z 10 4 / K przy IZ = 5 mA |
|---|---|---|---|
| ZPD 2,7 | 2,4 3:1 | 70 | 9 5 |
| ZPD 4,7 | 4.1 5.2 | 60 | 6 0 |
| ZPD 6,8 | 6.1 7,5 | 4 | 1 +4 |
| ZPD 8,2 | 7.3 9.2 | 4 | +2 +7 |
| ZPD 12 | 10,7 13.4 | 15 | +6 +9 |
| ZPD 15 | 13,0 16,5 | 20 | +7 +9 |
Jakie zalety i wady mają diody typu „Z”?
Diody z są idealne do stabilizacji napięcia, ponieważ są stosunkowo tanie i proste w praktycznym zastosowaniu. Dzięki temu można utrzymać stałe napięcie pomimo zmiennego natężenia prądu, aby chronić delikatne elementy przed wahaniami napięcia. Niemniej jednak, w zależności od zakresu zastosowania, istnieją różne wady, które należy wziąć pod uwagę.
Jeśli pracujesz z sygnałami, może się zdarzyć, że dioda z będzie zniekształcona przez nieliniowość elementu. Ewentualne zakłócenia mogą wystąpić zarówno w kierunku przepływu, jak i w kierunku blokowania.
Nasza praktyczna wskazówka
Diody z nadają się tylko do układów o niskim i stosunkowo stałym poborze prądu. Regulatory napięcia lepiej nadają się do większych wahań prądu i przepływu prądu.
Jak zależne są od temperatury diody Zenera?
Diody z nie nagrzewają się podczas normalnej pracy. Jeśli jednak dojdzie do silnego obciążenia, może dojść do bardzo wysokiego wzrostu temperatury. W przypadku gdy obciążenie przekracza maksymalny dopuszczalny poziom strat, między innymi ze względu na wysokie nagrzewanie, może ono prowadzić do bardzo szybkiego zmęczenia materiału, was może prowadzić do zniszczenia części. Zależność od temperatury jest szczególnie niekorzystna w przypadku zastosowań wymagających dokładnego napięcia. Zależność temperaturowa diody z jest wyrażana przez współczynnik temperatury.
Nasza praktyczna wskazówka
Jeśli przełączysz szeregowo diody z dodatnim i ujemnym współczynnikiem temperatury, współczynniki temperatury będą się optymalnym podnosić i w ten sposób zmniejsz zależność temperatury do minimum.
Do czego służą diody Zenera?
Zwłaszcza w przypadku obwodów o małym przepływie prądu diody z okazują się szczególnie przydatne do stabilizacji napięcia. Można to wykorzystać na przykład w przypadku zasilaczy sieciowych, ponieważ stabilizują napięcie stałe i dzięki temu minimalizują tętnienie szczątkowe.
Stabilizator z diodą Znnera.
Stabilizacja napięcia za pomocą diody z i tranzystora (układ kolektorowy)
Przydatne mogą być również przy kontroli napięcia i zabezpieczeniu przed przeciążeniem. Mierniki mogą być zabezpieczone przez diody Zenera, ponieważ ograniczają napięcie przy pełnym zakresie napięcia w mierniku. Dzięki temu w mierniku prąd nie wzrasta i jest chroniony przed przeciążeniem. Jeśli chcesz użyć diod z jako bariery bezpieczeństwa w ochronie przeciwwybuchowej, zwykle mówi się o bariery Zenera. Zapobiega przedostawaniu się niedopuszczalnie dużej energii do wysoce łatwopalnego obszaru.
Ponadto diody z są często używane do przedstawiania zakłóceń, które służą np. do opisania zakłóceń w kanale transmisji. Zakłócenia te są zwane białymi szumami i mogą być dobrze generowane przez efekt lawiny diod Z. Im większy jest przepływ prądu, tym większy jest również efekt chropowatości. Szum, który wywoływany jest przez ruchy wsporników ładunku w obrębie diody, nazywany jest również smutkiem, i jest wzmocniony przez opisany powyżej efekt lawiny w diodach Z.
Co jest ważne przy zakupie diod Z?
Przy zakupie diod z znajdziesz zawsze u nas szczegółowe opisy produktów i informacje o danych technicznych diody. Oczywiście ważne jest, do jakiego celu chcesz wykorzystać diodę Z. Należy jednak zawsze uważać, aby nie przekraczać maksymalnej dopuszczalnej straty mocy. W przypadku danych technicznych diody określa się ją jako P(TOT). W przeciwnym razie dioda może zostać bardzo szybko zniszczona.
Ponadto należy zwrócić uwagę na podane napięcie blokowania i tolerancję. Diese ist als Z.Spg. (Uz) w danych technicznych i podaje informacje o napięciu, z którym może pracować dioda Zenera. Maksymalne dopuszczalne napięcie blokowania oraz minimalne napięcie blokujące są wynikiem prawidłowego działania diody.
Ponadto ważne są różne rodzaje obudowy, które są dostosowane do określonych możliwości zastosowania. W zależności od konstrukcji można je stosować do montażu przewlekanego lub montażu powierzchniowego. Odpowiedni rodzaj obudowy można znaleźć w tytule produktu i w opisie produktu. Obudowy mogą być wykonane z metalu, szkła lub tworzywa sztucznego i różnią się w zależności od producenta.
Należy jednak zawsze uważać, aby nie przekraczać maksymalnej dopuszczalnej straty mocy. W przypadku danych technicznych diody określa się ją jako P(TOT). W przeciwnym razie dioda może zostać bardzo szybko zniszczona.
W zależności od zastosowania diody Zenera należy przestrzegać wielu innych wymagań i kluczowych liczb. Można je również znaleźć w danych technicznych lub w kategorii „dokumenty i pliki do pobrania”, w której dostępna jest obszerna karta produktu dla każdej diody. Tutaj możesz zobaczyć wszystkie szczegóły i wskaźniki danej diody.
Nasza praktyczna wskazówka
Obudowa ze zintegrowaną metalową chłodnicą umożliwia znacznie lepsze odprowadzanie ciepła. Dzięki temu maksymalna dopuszczalna strata mocy, P(TOT) wzrasta minimalnie.