Zeneri dioodi tööpõhimõte
Zeneri diood või zeneri diood (pooljuht-zeneri diood) on spetsiaalne diood, mis töötab pn-siirde pöördpinge tingimustes stabiilses rikkerežiimis. Kuni selle rikke ilmnemiseni läbib zeneri dioodi ainult väga väike vool, lekkevool, mis on tingitud suletud zeneri dioodi suurest takistusest.
Kuid rikke ilmnemisel suureneb vool koheselt, kuna zeneri diferentsiaaltakistus on sellel hetkel murdosast sadade oomideni. Sel viisil hoitakse pinge Zener dioodil väga täpselt suhteliselt laias pöördvooluvahemikus.
Zeneri dioodi nimetatakse Zeneri dioodiks (inglise keeles Zener diode) teadlase, Ameerika füüsiku Clarence Melvin Zeneri (1905–1993) auks, kes avastas esmakordselt tunneli purunemise nähtuse.
Zeneri avastatud pn-siirde elektrilist riket, mis on seotud tunneliefektiga, elektronide lekke nähtusega läbi õhukese potentsiaalibarjääri, nimetatakse nüüd Zeneri efektiks, mis tänapäeval toimib pooljuht-Zeneri dioodides.
Efekti füüsiline pilt on järgmine.P-n-siirde pöördnihe korral kattuvad energiaribad ja elektronid võivad liikuda p-piirkonna valentsribalt n-piirkonna juhtivusribale, kuna elektriväli, see suurendab vabade laengukandjate arvu ja vastupidine vool suureneb järsult.
Seega on zeneri dioodi peamine eesmärk pinge stabiliseerimine. Tööstus toodab pooljuht-zeneri dioode stabiliseerimispingega 1,8 V kuni 400 V, kõrge, keskmise ja väikese võimsusega, mis erinevad maksimaalse lubatud pöördvoolu poolest.
Selle põhjal valmistatakse lihtsad pingestabilisaatorid. Diagrammidel on zeneri dioodid tähistatud dioodi sümboliga sarnase sümboliga, ainsa erinevusega, et zeneri dioodide katood on kujutatud tähe "G" kujul.
Latentse integreeritud struktuuriga Zeneri dioodid, mille stabiliseerimispinge on umbes 7 V, on kõige täpsemad ja stabiilsemad pooljuhtpinge võrdlusallikad: nende parimad näited on iseloomulikult lähedased tavalisele Westoni galvaanilisele elemendile (elavhõbekaadmiumi referentsgalvaanielement).
Kõrgepinge laviinidioodid ("TVS-dioodid" ja "summutid"), mida kasutatakse laialdaselt igasuguste seadmete liigpingekaitse ahelates, kuuluvad Zener-dioodide eritüüpi.
Nagu näete, töötab zeneri diood erinevalt tavalisest dioodist I - V karakteristiku pöördharul. Tavalises dioodis, kui sellele rakendatakse pöördpinget, võib rike ilmneda ühel kolmest viisist (või kõik korraga): tunneli purunemine, laviini purunemine ja lekkevoolude termilise kuumutamise tõttu tekkinud rike.
Räni zeneri dioodide termiline purunemine ei ole oluline, kuna need on konstrueeritud nii, et kas tunneli purunemine, laviini purunemine või mõlemat tüüpi purunemine toimub samaaegselt ammu enne termilise purunemise trendi. Seeria zeneri dioodid on praegu valmistatud peamiselt ränist.
Rike pingel alla 5 V on Zeneri efekti ilming, rike üle 5 V on laviini purunemise ilming. Vahepealne läbilöögipinge umbes 5 V tuleneb tavaliselt nende kahe efekti kombinatsioonist. Elektrivälja tugevus zeneri dioodi purunemise hetkel on umbes 30 MV / m.
Zenerdioodi purunemine toimub mõõdukalt legeeritud p-tüüpi pooljuhtides ja tugevasti legeeritud n-tüüpi pooljuhtides.Rihtetemperatuuri tõustes Zeneri dioodide eemaldamine väheneb ja laviini purunemise panus suureneb.
Zeneri dioodidel on järgmised tüüpilised omadused. Vz — stabiliseerimispinge. Dokumentatsioon määrab selle parameetri jaoks kaks väärtust: maksimaalne ja minimaalne stabiliseerimispinge. Iz on minimaalne stabiliseerimisvool. Zz on zeneri dioodi takistus. Izk ja Zzk — vool ja dünaamiline takistus alalisvoolul. Ir ja Vr on maksimaalne lekkevool ja pinge antud temperatuuril. Tc on temperatuuri koefitsient. Izrm - zeneri dioodi maksimaalne stabiliseerimisvool.
Zeneri dioode kasutatakse laialdaselt sõltumatute stabiliseerivate elementidena, samuti võrdluspinge (referentspinge) allikana transistori stabilisaatorites.
Väikeste etalonpingete saamiseks lülitatakse zeneri dioodid sisse ka edasisuunas, nagu tavalised dioodid, siis on ühe zeneri dioodi stabiliseerimispinge 0,7–0,8 volti.
Zener-dioodi korpuse maksimaalne võimsus on tavaliselt vahemikus 0,125 kuni 1 vatti. See on reeglina piisav impulssmüra eest kaitsvate ahelate normaalseks tööks ja väikese võimsusega stabilisaatorite ehitamiseks.