Eine Zener-Diode ist sehr nützlich, wenn es darum geht, Last- oder Versorgungsschwankungen gegenüber einer Spannungsquelle und anderen Anwendungen zu regulieren und zu stabilisieren. Was wissen Sie über die Zener-Diode?

Dieser Leitfaden stellt die Definition einer Zenerdiode, ihre Eigenschaften, Spezifikationen, Anwendungen, ihre Funktionsweise und ihr Symbol im Schaltplan vor. Wenn Sie ein Elektronik-Enthusiast sind oder bei der Arbeit mit der Zener-Diode in Kontakt kommen, können Sie die Zener-Diode durch diesen Beitrag besser verstehen. Lesen wir weiter!

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Inhalt

● Was ist eine Zener-Diode?

● 3 Hauptmerkmale einer Zenerdiode

● Spezifikationen einer Zenerdiode

● Was sind die Anwendungen einer Zenerdiode?

● Wie funktioniert eine Zner-Diode?

● Was ist das Zenerdiodensymbol?

● FAQ

● Zusammenfassung

Was ist eine Zener-Diode?

Zener-Dioden sind diskrete Halbleiterbauelemente auf Silikonbasis, die einen bidirektionalen Stromfluss ermöglichen – entweder rückwärts oder vorwärts. Dioden bestehen aus einem stark dotierten PN-Silikonübergang, der bei Erreichen einer bestimmten Spannungsschwelle in Sperrrichtung leiten soll.

Zener-Dioden haben eine festgelegte Durchbruchspannung in Sperrrichtung. Wenn dies erreicht ist, beginnen sie Strom zu leiten und arbeiten ohne Unterbrechung in Sperrrichtung weiter, ohne Schaden zu nehmen. Einer der Hauptvorteile von Zener-Dioden besteht darin, dass ein variierender Spannungsbereich immer noch einen konstanten Spannungsabfall an der Diode aufrechterhält. Dadurch können Zener-Dioden für Spannungsregelungsanwendungen verwendet werden.

Die Einführung in Zener-Dioden, die ihre Funktionsweise erklärt

3 Hauptmerkmale einer Zenerdiode

Zener-Dioden arbeiten ähnlich wie konventionelle Dioden, wenn sie im Forward-Bias-Modus.

● Sie haben eine Vorspannungseinschaltspannung zwischen 0.3 und 0.7 V. Bei Anschluss im Reverse-Modus fließt in den meisten Anwendungen ein kleiner Leckstrom.

● Wenn die Sperrspannung auf die eingestellte Durchbruchspannung ansteigt, fließt Strom durch die Diode. Wenn der Strom auf ein Maximum ansteigt (bestimmt durch die Widerstände in Reihe), stabilisiert er sich und bleibt über einen weiten Bereich der angelegten Spannung konstant.

● Unabhängig vom Stromwert, der durch die Diode fließt, bleibt die Spannung nahezu konstant. Dies ist auch bei großen Stromänderungen der Fall, sofern der Diodenstrom zwischen dem Maximalstrom und dem Durchbruchstrom bleibt.

Die starke Selbstkontrolle einer Zener-Diode ist sehr nützlich, wenn es darum geht, Last- oder Versorgungsschwankungen gegen eine Spannungsquelle zu regulieren und zu stabilisieren. Dies macht sie zu einer Schlüsseleigenschaft, da sie die Verwendung der Diode in einer Vielzahl von Spannungsregleranwendungen ermöglicht.

Spezifikationen einer Zenerdiode

Einige Spezifikationen variieren zwischen einzelnen Zener-Dioden. Dazu gehören Verlustleistung, Nennarbeitsspannung und maximaler Rückstrom. Weitere gängige Spezifikationen sind:

● Zenerspannung – bezieht sich auf die Durchbruchspannung in Rückwärtsrichtung. Diese reicht von 2.4 V bis zu 200 V, abhängig von der spezifischen Diode

● Strom (maximal) – der maximale Strom bei der Zener-Nennspannung. Dies kann von 200uA bis 200A reichen

● Strom (Minimum) – der Mindeststrom, der bei der Zenerspannung erforderlich ist, damit die Diode durchbricht. Diese liegt typischerweise zwischen 5mA und 10mA

● Nennleistung – die maximale Verlustleistung der Diode, einschließlich des durch die Diode fließenden Stroms und der daran anliegenden Spannung. Standardwerte umfassen 400 mW, 500 mW, 1 W und 5 W. Bei oberflächenmontierten Dioden sind typische Werte 200 mW, 350 mW, 500 mW und 1 W

● Spannungstoleranz - typischerweise ±5 %

● Temperaturstabilität – die stabilsten Dioden haben normalerweise ungefähr 5 V

● Zener-Widerstand – der Widerstand, den die Diode aufweist

Was sind die Anwendungen einer Zenerdiode?

Zenerdioden werden für eine Reihe von Anwendungen verwendet, darunter:

● Spannungsregelung

● Spannungsreferenz

● Überspannungsunterdrückung

● Wechseln von Anwendungen

● Clipper-Schaltungen

Es ist möglich, eine Zener-Diode zu verwenden, um unter variablen Laststrombedingungen eine stabilisierte Ausgangsspannung mit geringer Welligkeit zu erzeugen. Wenn ein geeigneter Strombegrenzungswiderstand verwendet wird, um einen geringen Strom von einer Spannungsquelle durch die Diode zu leiten, wird ausreichend Strom geleitet, um den erforderlichen Spannungsabfall aufrechtzuerhalten. Wenn der Lastwert geändert wird, ändert sich auch der durchschnittliche Spannungsausgang. Das Hinzufügen einer Zener-Diode kann jedoch eine gleichmäßige Spannungsausgabe erzeugen.

Vor diesem Hintergrund sollte auch beachtet werden, dass Zener-Dioden gelegentlich elektrisches Rauschen in der Gleichstromversorgung erzeugen können, da sie die Spannung stabilisieren. Dies ist in den meisten Anwendungen in Ordnung, bietet jedoch einen hohen Mehrwert Entkopplungskondensator an den Ausgang der Diode kann das Problem durch eine zusätzliche Glättung beheben.

Da Zener-Dioden in Sperrrichtung betrieben werden können, können sie in Spannungsreglerschaltungen verwendet werden, um eine konstante Gleichspannungsausgabe aufrechtzuerhalten. Diese konstante Spannung kann trotz Schwankungen der Eingangsspannung oder Änderungen des Laststroms aufrechterhalten werden.

Diese Spannungsreglerschaltung umfasst einen Strombegrenzungswiderstand, der mit der Eingangsspannung in Reihe geschaltet ist. Die Diode und die Last sollten dann parallel geschaltet werden. Der stabilisierte Spannungsausgang und die Durchbruchspannung der Diode sind immer gleich.

Wie funktioniert eine Zener-Diode?

Das Funktionsprinzip einer Zener-Diode wird durch die Ursache der Durchbruch der Diode im Sperrvorspannungszustand. Es gibt normalerweise zwei Arten – Zener-Durchbruch und Lawinen-Durchbruch.

Zener Zusammenbruch

Ein Zener-Durchbruch tritt bei einer Sperrspannung zwischen 2 V und 8 V auf. Die Stärke des elektrischen Feldes reicht aus, um Kraft auf die Valenzelektronen auszuüben und sie von den Kernen zu trennen – selbst bei dieser geringen Spannung. Dieser Prozess bildet bewegliche Elektron-Loch-Paare, wodurch der Stromfluss erhöht wird.

Zener-Durchbrüche treten typischerweise bei hochdotierten Dioden mit einem großen elektrischen Feld und einer niedrigen Durchbruchspannung auf. Mit steigender Temperatur wird von den Valenzelektronen mehr Energie gewonnen, wodurch weniger Spannung nach außen benötigt wird. Dies bedeutet auch, dass die Zener-Durchbruchspannung mit der Temperatur abnimmt.

Lawinenausbruch

Bei lichtdotierten Dioden, die eine große Durchbruchspannung haben, kommt es auch im Sperrspannungszustand bei einem Minimum von 8 V zu einem Spannungsdurchschlag. Elektronen, die durch die Diode fließen, kollidieren mit Elektronen in der kovalenten Bindung und unterbrechen diese.

Die Geschwindigkeit der Elektronen nimmt mit steigender Spannung zu, sodass die kovalenten Bindungen leichter aufgebrochen werden können. Es sollte auch beachtet werden, dass die Lawinendurchbruchspannung mit der Temperatur ansteigt.

Was ist das Zenerdiodensymbol?

Die Bilder unten zeigen das Standard-Zener-Diodensymbol, das in einem Schaltplan verwendet wird. Dieses Symbol zeigt, wie das Vorhandensein einer Zenerdiode in einem Schaltplan vermerkt wird. Wenn Sie dieses Symbol in einem Schaltplan sehen, bedeutet dies ebenfalls, dass an diesem Punkt in der Schaltung eine Zenerdiode vorhanden ist.

Dieses Diagramm baut dann auf dem obigen auf und zeigt weitere Informationen über die Zener-Diode. Die obere Zeile des Diagramms zeigt das Diodensymbol plus Plus und Minus in Bezug auf Anode und Kathode. Die untere Zeile des Diagramms zeigt dasselbe, außer mit einer vereinfachten Version einer realistischen Diode im Gegensatz zum Zener-Diodensymbol.

Häufig gestellte Fragen

1. F: Können mehrere Zenerdioden in Reihe geschaltet werden?

A: Mehrere Zenerdioden können in Reihe geschaltet werden, normalerweise um eine bestimmte Zenerspannung zu erreichen. Wenn Sie jedoch mehrere Dioden verwenden, müssen Sie auch den Zenerstrom überwachen und sicherstellen, dass der Maximalwert nicht überschritten wird.

Dies liegt daran, dass der maximal zulässige Zenerstrom gleich der niedrigsten in Reihe geschalteten Diode ist. Dies bedeutet auch, dass, wenn zwei Zenerdioden in Reihe geschaltet sind und die Dioden nicht die gleiche Zenerstromspezifikation haben, sie nicht den angegebenen Zenerstrom oder die angegebene Zenerspannung anzeigen.

2. F: Was ist der Unterschied zwischen Zenerdiode und Diode?

A: Diode ist ein unidirektionales (unidirektionales) leitfähiges Halbleiterbauelement. Zenerdioden sind ebenfalls Halbleiterbauelemente, der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass sie Elektrizität unter Vorwärts- und Rückwärtsvorspannungsbedingungen leiten können.

Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen den beiden Typen ist die Dotierungsintensität. Herkömmliche Dioden sind normalerweise mäßig dotiert, während Zenerdioden stärker dotiert sind, um eine höhere Durchbruchspannung zu erreichen.

3. F: Wo werden Zenerdioden verwendet?

Zener-Dioden werden häufig in verschiedenen elektronischen Geräten verwendet und sind eine der Grundkomponenten elektronischer Schaltungen. Sie werden verwendet, um aus einer höheren Spannung eine stabile Stromschiene mit niedrigem Stromverbrauch zu erzeugen und eine Referenzspannung für die Schaltung bereitzustellen, insbesondere eine stabile Stromversorgung wie z DC/DC-Regler für Überspannungsschutz.

4. F: Was sind die Vorteile von Zenerdioden?

Eine Zener-Diode ist billiger als eine andere Diode. Die Diode kann verwendet werden, um die Spannung in der Schaltung einzustellen und zu stabilisieren. Diese Dioden haben hohe Leistungsstandards. Kontrollieren Sie den fließenden Strom.

Zusammenfassung

Apropos, wir lernen die grundlegenden Informationen über die Zenerdiode, einschließlich ihrer Definition, Eigenschaften, Spezifikationen, Anwendungen, wie sie funktioniert und wie sie in einem Schaltplan vermerkt ist. Ein besseres Verständnis der Zenerdiode kann Ihnen helfen, sie im Regelspannungskreis besser zu nutzen. Was haltet ihr von der Zenerdiode? Hinterlassen Sie unten Ihre Kommentare und wir werden Ihnen so schnell wie möglich antworten. Wenn Sie der Meinung sind, dass diese Freigabe hilfreich für Sie ist, vergessen Sie nicht, sie zu teilen!

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