Diode Zener (Zener diode) còn được gọi là diode ổn áp, là một trong loại điốt chào bán dẫn thao tác ở chế độ phân cực ngược trên vùng năng lượng điện áp tiến công thủng (breakdown). Điện áp này còn gọi là điện áp Zener xuất xắc thác lở (avalanche). Lúc ấy giá trị điện áp ít vậy đổi. Nó được sản xuất sao mang đến khi phân rất ngược thì điốt Zener đang ghim một mức năng lượng điện áp gần cố định và thắt chặt bằng cực hiếm ghi trên diode, có tác dụng ổn áp mang đến mạch điện.

Bạn đang xem: Mạch ổn áp dùng diode zener

*

Diode buôn bán dẫn (điốt bán dẫn) chặn đòng điện chạy theo hướng ngược lại. Nó chỉ cho loại điện chạy theo một chiều mà quán triệt chạy theo hướng ngược lại. Diode này có công dụng ổn áp tránh tạo hỏng vật dụng khi bị quá áp. Đôi khi chiếc điot này có cách gọi khác là Diode Zener Diode tốt Diode Break.


Diode Zener là gì (What is a Diode Zener)Nguyên lý hoạt động của Zener DiodeBộ điều chỉnh điốt ZenerĐiện áp điốt ZenerMạch cắt Diode Zener

Diode Zener là gì (What is a Diode Zener)

Do tính chất dẫn điện một chiều đề xuất Diode thường được sử dụng trong số mạch chỉnh giữ nguồn luân phiên chiều thành một chiều, cácmạch tách sóng, mạch gim áp phân cực mang đến transistor hoạt động. Trong mạch chỉnh giữ Diode hoàn toàn có thể được tích hợp thành Diode cầu.

Cấu chế tác của Diode Zener

Dòng điốt này còn có hai lớp chào bán dẫn p – N ghép với nhau, Diode Zener được áp dụng trong cơ chế phân cực ngược. Lúc phân rất thuận Diode zener nhưdiode thường tuy nhiên khi phân cực ngược Diode zener đã gim lại một mức năng lượng điện áp thắt chặt và cố định bằng giá trị ghi trên diode.

*

Ở đây, chất nền N và p được khuếch tán với nhau. Vùng tiếp liền kề được tủ một lớp silicon dioxide (SiO 2 ). Đồng thời trong quá trình thiết kế, cục bộ tổ thích hợp được mạ kim loại để tạo nên kết nối cực dương và rất âm.

Lớp SiO 2 giúp ngăn ngừa sự lây lan bẩn của các mối nối. Vì vậy, được thực hiện trong việc xây cất diode zener.

Các diode Zener thường có cấu trúc và cách chuyển động giống nhau. Nó chuyển động giống như một diode tín hiệu thông thường đi qua những dòng điện định mức.

*

Tuy nhiên, rất khác diode thông thường chặn mẫu điện trải qua chính nó lúc bị phân cực ngược. Lúc Cathode trở nên tích cực hơn Anode, điện áp đạt mức giá trị nào đó, diode zener sẽ hoạt động ngược lại.

Điều này là do khi năng lượng điện áp ngược vượt quá năng lượng điện áp định mức của thiết bị. Một quá trình gọi là Sự ráng Avalanche xảy ra trong lớp suy bớt chất buôn bán dẫn với một mẫu điện ban đầu chạy qua diode để hạn chế tăng áp.

Dòng năng lượng điện chạy qua diode zener tăng mang đến giá trị cực to (thường bị số lượng giới hạn bởi năng lượng điện trở nối tiếp) và một lúc đạt được, nó vẫn chuyển động ổn định vào phạm vi năng lượng điện áp ngược.

Khi năng lượng điện áp tại diode zener trở nên định hình được gọi là năng lượng điện áp zener năng lượng điện tử, ( Vz ) và đối với điốt zener, điện áp này hoàn toàn có thể dao rượu cồn từ dưới 1 volt cho vài trăm volt.

Điểm tại đó năng lượng điện áp zener cho cái điện chạy qua diode có thể được điều khiển và tinh chỉnh rất đúng đắn (dung sai bên dưới 1%) trong tiến độ pha tạp của cấu trúc bán dẫn điốt làm cho diode một điện áp đánh thủng zener cụ thể , ( Vz ) mang đến ví dụ: 4.3V hoặc 7.5V. Điện áp đánh thủng zener trê tuyến phố cong IV ngay gần như là một trong đường thẳng đứng.

Nguyên lý buổi giao lưu của Zener Diode

*

Các Zener Dioder gồm điện áp tấn công thủng ngược được xác minh rõ, tại đó nó bắt đầu dẫn loại điện cùng tiếp tục chuyển động liên tục ở cơ chế phân rất ngược mà không bị hỏng. Ngoài ra, sự sụt sút điện áp trên diode vẫn không thay đổi trong một phạm vi năng lượng điện áp rộng, một tính năng khiến cho điốt Zener phù hợp để thực hiện trong kiểm soát và điều chỉnh điện áp.

*

Diode Zener chuyển động giống như diode thông thường khi ở cơ chế phân rất thuận và gồm điện áp bật từ 0,3 mang đến 0,7 V. Tuy nhiên, lúc được liên kết ở cơ chế đảo ngược, thường trông thấy trong số đông các áp dụng của nó, a cái rò bé dại có thể chảy. Khi năng lượng điện áp ngược tăng lên đến điện áp đánh thủng được xác định trước (Vz), một loại điện ban đầu chạy qua diode. Dòng năng lượng điện tăng tới cả tối đa, được khẳng định bởi điện trở nối tiếp, tiếp đến nó ổn định và không thay đổi trong một phạm vi rộng lớn của năng lượng điện áp ứng dụng.

Sự cố Zener

Sự cố là do hiệu ứng phân hủy Zener xảy ra dưới 5,5 V hoặc ion hóa tác động ảnh hưởng xảy ra bên trên 5,5 V. Cả hai chế độ dẫn mang lại cùng một hành vi với không yêu mong mạch khác nhau; tuy nhiên, từng cơ chế tất cả một hệ số nhiệt độ không giống nhau.

Hiệu ứng Zener có thông số nhiệt độ âm trong lúc hiệu ứng tác động ảnh hưởng trải qua thông số dương. Hai hiệu ứng nhiệt độ gần như bằng nhau sinh hoạt 5,5 V cùng triệt tiêu lẫn nhau để gia công cho điốt Zener được định mức ở khoảng tầm 5,5 V bất biến nhất trong một loạt những điều kiện nhiệt độ.

Thông số chuyên môn diode Zener

Điốt Zener không giống nhau về thông số kỹ thuật kỹ thuật như điện áp, tản điện, mẫu ngược về tối đa và hình dáng. Một số trong những thông số kỹ thuật thường xuyên được thực hiện bao gồm:

Điện áp Vz: Điện áp Zener dùng để chỉ năng lượng điện áp sự cố hòn đảo ngược 2.4 V đến khoảng chừng 200 V; có thể lên đến mức 1 kV trong khi mức buổi tối đa đến thiết bị thêm trên bề mặt (SMD) là khoảng 47 V).Dòng điện (tối đa): mẫu điện về tối đa ở năng lượng điện áp Zener định nút Vz trường đoản cú 200 uA mang đến 200 A).Dòng điện (tối thiểu): mẫu điện buổi tối thiểu cần thiết để diode phá vỡ vạc 5 mA và 10 mA.Đánh giá công suất: công suất tối đa của diode Zener được xem theo phương pháp lấy năng lượng điện áp x chiếc điện. Công suất diode zener thường có giá trị tiêu biểu là 400 mW, 500 mW, 1 W cùng 5 W; đối với bề mặt được gắn, 200 mW, 350 mW, 500 mW cùng 1 W là điển hình.Dung sai điện áp: thông thường ± 5%.Ổn định sức nóng độ: Điốt khoảng chừng 5 V có độ ổn định xuất sắc nhất.Hình dáng: Thiết bị tất cả chì cùng giá treo mặt phẳng là thiết bị đơn nhất hoặc trong những mạch tích hợp.Điện trở Zener (Rz): Diode thể hiện một vài điện trở như phân minh từ những đặc tính IV.
Ứng dụng diode Zener

Điốt Zener được áp dụng để kiểm soát và điều chỉnh điện áp, như các yếu tố tham chiếu, bộ triệt xung và trong số ứng dụng đưa mạch và mạch clipper.

Bộ điều chỉnh điện áp

Điện áp tải bởi điện áp tiến công thủng VZ của diode. Điện trở tiếp liền giới hạn mẫu điện qua diode và bớt điện áp dư lúc diode đã dẫn.

*

Hình 3: Bộ điều chỉnh shunt diode Zener

Diode Zener trong đảm bảo quá áp

Nếu điện áp nguồn vào tăng mang lại một giá chỉ trị cao hơn nữa điện áp tiến công thủng Zener, mẫu điện chạy qua diode và tạo nên sụt áp trên điện trở; điều này kích hoạt SCR và tạo ra một mạch ngắn xuống đất. Đoản mạch sẽ mở mong chì cùng ngắt liên kết tải khỏi nguồn cung cấp cấp.

*

Hình 4: Mạch xà beng quá áp SCR

Mạch giảm Diode Zener

Điốt Zener được thực hiện để sửa thay đổi hoặc định hình các mạch cắt dạng sóng AC. Mạch cắt giới hạn hoặc giảm bỏ những phần của một hoặc cả hai nửa chu kỳ của dạng sóng AC để đánh giá dạng sóng hoặc bảo vệ.

*

Hình 5: Mạch giảm diode Zener


Bộ kiểm soát và điều chỉnh điốt Zener

Điốt Zener có thể được áp dụng để tạo thành một đầu ra output điện áp bất biến với độ gợn thấp trong số điều kiện dòng cài khác nhau. Bằng biện pháp truyền một mẫu điện bé dại qua diode từ nguồn điện áp, thông qua 1 điện trở số lượng giới hạn dòng phù hợp ( R S ), diode zener đã dẫn cái điện đầy đủ để duy trì sự sụt giảm điện áp của V out .

Chúng tôi ghi nhớ từ những hướng dẫn trước rằng năng lượng điện áp cổng output DC từ bộ chỉnh lưu một nửa hoặc toàn sóng chứa gợn được đặt chồng lên năng lượng điện áp DC cùng khi quý hiếm tải thay đổi để có tác dụng điện áp áp sạc ra trung bình. Bằng cách liên kết một mạch bất biến zener đơn giản dễ dàng như dưới đây trên đầu ra của bộ chỉnh lưu, một năng lượng điện áp đầu ra ổn định hơn rất có thể được tạo ra.

Bộ kiểm soát và điều chỉnh điốt Zener

*

Điện trở, R S được kết nối thông suốt với diode zener để hạn chế dòng điện đi qua diode với nguồn tích điện áp, V S được liên kết qua tổ hợp. Điện áp đầu ra output ổn định V ra được rước từ trên các diode zener.

Xem thêm: Highland Coffee Hồ Con Rùa, Highlands Coffee Hồ Con Rùa

Diode zener được kết nối với cực âm cực của nó được kết nối với con đường ray dương của nguồn cung cấp DC nhằm nó bị phân cực ngược cùng sẽ hoạt động trong điều kiện sự cố. Điện trở R S được chọn để hạn chế dòng điện cực đại chạy vào mạch.

Khi không tồn tại tải kết nối với mạch, dòng tải sẽ bằng 0, ( I L = 0 ) và toàn bộ dòng điện trải qua diode zener đang lần lượt tiêu tán công suất cực to của nó. Ngoài ra, một giá chỉ trị bé dại của năng lượng điện trở sê-ri R S sẽ dẫn đến dòng diode to hơn khi năng lượng điện trở tải R L được kết nối và mập vì vấn đề đó sẽ làm tăng yêu nhà cầu tán năng suất của diode do vậy phải cẩn thận khi chọn giá trị tương xứng của sê-ri trở kháng sao cho mức công xuất cực mạnh của zener không xẩy ra vượt vượt trong điều kiện không cài hoặc trở chống cao này.

Tải được kết nối tuy vậy song cùng với diode zener, do đó điện áp trên R L luôn kiểu như với điện áp zener, ( V R = V Z ). Có một chiếc zener về tối thiểu mà sự bình ổn của năng lượng điện áp có kết quả và chiếc zener phải luôn luôn ở trên cực hiếm này hoạt động dưới thiết lập trong khu vực sự cố gắng của nó gần như lúc. Giới hạn bên trên của cái điện đương nhiên phụ trực thuộc vào định mức công suất của thiết bị. Việc cung cấp điện áp V S phải mập hơn V Z .

Một vấn đề bé dại với những mạch bình ổn diode zener là đôi khi diode hoàn toàn có thể tạo ra nhiễu năng lượng điện trên đầu nguồn DC lúc nó cố gắng ổn định điện áp. Thông thường, đây chưa hẳn là sự việc đối với phần đông các ứng dụng, nhưng lại việc bổ sung cập nhật một tụ điện tách bóc rời có giá trị to trên cổng output của zener rất có thể được yêu thương cầu để triển khai mịn thêm.

Sau đó để tóm tắt một chút. Một diode zener luôn được vận hành trong điều kiện xô lệch ngược của nó. Do đó, một mạch ổn định áp đơn giản dễ dàng như vậy rất có thể được thiết kế bằng phương pháp sử dụng diode zener để gia hạn điện áp cổng output DC không đổi trên tải mặc dù có sự đổi khác của năng lượng điện áp đầu vào hoặc biến hóa dòng điện tải.

Các kiểm soát và điều chỉnh điện áp zener gồm 1 giới hạn năng lượng điện trở hiện nay tại R S nối tiếp với điện áp đầu vào V S với những diode zener nối song song cùng với tải R L trong triệu chứng thiên vị ngược này. Điện áp đầu ra ổn định luôn luôn được chọn hệt như điện áp tiến công thủng V Z của diode.

Ví dụ điốt Zener số 1

Cần phải hỗ trợ nguồn bất biến 5.0V tự nguồn nguồn vào nguồn DC DC. Xếp hạng công suất tối đa P Z của diode zener là 2W. Sử dụng mạch điều chỉnh zener ngơi nghỉ trên tính toán:

a).  Dòng điện cực đại chạy qua diode zener.

*

b).  Giá trị buổi tối thiểu của điện trở nối tiếp, R S

*

c).  Dòng tải I L nếu năng lượng điện trở tải 1kΩ được kết nối qua diode zener.

*

Cười mở miệng).  Dòng năng lượng điện zener I Z ở nút đầy tải.

*

Điện áp điốt Zener

Cùng cùng với việc tạo ra một cổng output điện áp bất biến duy nhất, điốt zener cũng hoàn toàn có thể được liên kết với nhau theo chuỗi cùng với các điốt biểu thị silicon thường thì để tạo ra nhiều giá bán trị áp ra output điện áp tham chiếu khác biệt như dưới đây.

Điốt Zener được mắc nối tiếp

*

Các giá chỉ trị của các điốt Zener riêng biệt lẻ hoàn toàn có thể được lựa chọn để cân xứng với ứng dụng trong khi diode silicon sẽ luôn luôn giảm khoảng 0,6 – 0,7V trong điều kiện phân rất thuận. Điện áp cung cấp, Vin tất nhiên phải cao hơn nữa điện áp tham chiếu đầu ra lớn số 1 và trong lấy một ví dụ của cửa hàng chúng tôi ở trên đấy là 19v.

Một điển hình diode zener cho các mạch điện tử nói thông thường là 500MW, BZX55 loạt hoặc 1.3W lớn hơn, BZX85 loạt là năng lượng điện áp zener được đưa ra như, ví dụ, C7V5 cho một diode 7.5V gửi ra một vài tài liệu tìm hiểu thêm diode của BZX55C7V5 .

Chuỗi điốt zener 500mW tất cả sẵn từ khoảng tầm 2,4 đến khoảng chừng 100 volt và thông thường sẽ có cùng một chuỗi các giá trị được thực hiện cho loạt năng lượng điện trở 5% (E24) với xếp hạng năng lượng điện áp riêng cho những điốt nhỏ tuổi nhưng rất bổ ích này được đưa ra trong bảng bên dưới đây.

Điện áp Diode Zener tiêu chuẩn

Xếp hạng năng suất điốt BZX55 Zener 500mW
2.4V2.7V3.0V3,3V3,6V3.9V4.3V4,7V
5,1V5,6V6.2V6,8V7.5V8.2V9,1V10V
11V12 V13V15V16V18V20V22V
24 V27V30V33V36V39V43V47V
Xếp hạng hiệu suất điốt BZX85 Zener 1.3W
3,3V3,6V3.9V4.3V4,7V5,1V5,66.2V
6,8V7.5V8.2V9,1V10V11V12 V13V
15V16V18V20V22V24 V27V30V
33V36V39V43V47V51V56V62V

Mạch cắt Diode Zener

Cho mang đến nay họ đã chăm chú làm nạm nào một diode zener có thể được thực hiện để điều chỉnh nguồn DC ko đổi nhưng mà nếu biểu lộ đầu vào chưa hẳn là trạng thái bất biến DC nhưng mà là dạng sóng chuyển phiên chiều luân chuyển chiều thì diode zener đã phản ứng nạm nào với tín hiệu biến hóa liên tục.

Mạch giảm và kẹp điốt là những mạch được thực hiện để đánh giá hoặc sửa thay đổi dạng sóng AC đầu vào (hoặc ngẫu nhiên hình sin) nào tạo nên dạng sóng cổng đầu ra có hình dạng khác biệt tùy theo cách bố trí mạch. Mạch clip clip điốt cũng được gọi là cỗ giới hạn bởi vì chúng số lượng giới hạn hoặc cắt dồn phần dương (hoặc âm) của tín hiệu AC đầu vào. Vì những mạch clipper zener số lượng giới hạn hoặc cắt 1 phần của dạng sóng bên trên chúng, chúng chủ yếu được áp dụng để bảo đảm an toàn mạch hoặc trong số mạch đánh giá dạng sóng.

Ví dụ: nếu chúng ta muốn cắt một dạng sóng đầu ra ở mức + 7.5V, bọn họ sẽ thực hiện diode zener 7.5V. Nếu dạng sóng đầu ra nỗ lực vượt quá giới hạn 7.5V, diode zener sẽ vứt bỏ điện áp dư thừa từ trên đầu vào tạo nên dạng sóng bao gồm đỉnh phẳng vẫn giữ đầu ra không đổi ở tại mức + 7.5V. Lưu ý rằng trong điều kiện phân rất thuận, diode zener vẫn là một diode với khi đầu ra output dạng sóng AC âm xuống bên dưới -0,7V, diode zener sẽ chuyển đổi ON ON như thể như ngẫu nhiên diode silicon thông thường nào với cắt áp ra output ở -0,7V như được hiển thị phía dưới.

Tín hiệu sóng vuông

*

Các điốt zener được liên kết trở lại hoàn toàn có thể được áp dụng như một bộ điều chỉnh AC tạo ra cái hotline đùa là thiết bị phát sóng vuông của một bạn nghèo nghèo. Sử dụng sự bố trí này, bạn có thể cắt dạng sóng giữa giá trị dương + 8.2V và cực hiếm âm -8.2V mang lại diode zener 7.5V.

Vì vậy, ví dụ, nếu bọn họ muốn cắt một dạng sóng cổng đầu ra giữa hai giá bán trị buổi tối thiểu và buổi tối đa khác nhau, + 8V với -6V, bọn họ chỉ cần áp dụng hai điốt zener được xếp hạng khác nhau. Lưu ý rằng đầu ra thực sự sẽ giảm dạng sóng AC trong vòng từ + 8,7V cho -6,7V do gồm thêm năng lượng điện áp diode phân cực thuận.

Nói cách khác, điện áp cực to đến cực to là 15,4 volt thay bởi vì 14 volt dự kiến, vì chưng điện áp phân rất thuận bớt trên diode tạo thêm 0,7 volt cho mỗi hướng.

Kiểu thông số kỹ thuật clipper này khá thịnh hành để bảo vệ mạch điện tử ngoài quá năng lượng điện áp. Hai zener thường xuyên được đặt lên các nguồn vào đầu vào mối cung cấp điện cùng trong thừa trình hoạt động bình thường, một trong những điốt zener là TẮT TẮT và những điốt có ít hoặc không hình ảnh hưởng. Tuy nhiên, trường hợp dạng sóng năng lượng điện áp nguồn vào vượt quá giới hạn của nó, thì biến đổi zener của ON zener và cắt đầu vào để đảm bảo an toàn mạch.

Trong phía dẫn tiếp sau về điốt , bọn họ sẽ xem xét sử dụng đường nối PN phân cực thuận của một diode để tạo nên ánh sáng. Chúng ta biết từ các hướng dẫn trước rằng khi những hạt với điện di chuyển hẳn sang đường giao nhau, các electron kết hợp với lỗ trống và năng lượng bị mất bên dưới dạng nhiệt, tuy vậy cũng có một trong những phần năng lượng này bị tiêu tán bên dưới dạng photon nhưng họ không thể nhìn thấy chúng.

Nếu bọn họ đặt một thấu kính mờ xung quanh đường giao nhau, ánh nắng khả con kiến ​​sẽ được tạo thành và diode thay đổi nguồn sáng. Hiệu ứng này tạo thành một một số loại diode kì cục được call là Điốt phân phát sáng, tận dụng đặc tính tạo nên ánh sáng này nhằm phát ra ánh sáng (photon) vào nhiều màu sắc và cách sóng không giống nhau.