Како ради зенер диода

Зенер диода или зенер диода (полупроводничка зенер диода) је специјална диода која ради у стабилном пробојном режиму под условима обрнутог преднапона пн споја. Док не дође до овог квара, само врло мала струја тече кроз зенер диоду, струја цурења, због великог отпора затворене зенер диоде.

Али када дође до квара, струја се тренутно повећава јер је диференцијални отпор зенера у овом тренутку од фракција до стотина ома. На овај начин се напон на зенер диоди одржава веома прецизно у релативно широком опсегу реверзних струја.

Зенер диода је названа Зенер диода (од енглеског Зенер диоде) у част научника који је први открио феномен пропадања тунела, америчког физичара Кларенса Мелвина Зенера (1905—1993).

Електрични слом пн споја, који је открио Зенер, у вези са ефектом тунелирања, феноменом цурења електрона кроз танку потенцијалну баријеру, сада се назива зенер ефекат, који данас служи у полупроводничким Зенер диодама.

Физичка слика ефекта је следећа.У обрнутој пристрасности п-н споја, енергетски појасеви се преклапају и електрони се могу кретати из валентног појаса п-области у појас проводљивости н-области, због електрично поље, ово повећава број слободних носача наелектрисања, а реверзна струја нагло расте.

Дакле, главна сврха зенер диоде је стабилизација напона. Индустрија производи полупроводничке зенер диоде са стабилизацијским напоном од 1,8 В до 400 В, велике, средње и мале снаге, које се разликују по максимално дозвољеној реверзној струји.

На овој основи се израђују једноставни стабилизатори напона. На дијаграмима, зенер диоде су означене симболом сличним симболу диоде, са једином разликом што је катода зенер диода приказана у облику слова «Г».

Зенер диоде са латентном интегрисаном структуром, са стабилизацијским напоном од око 7 В, су најтачнији и најстабилнији референтни извори напона чврстог стања: њихови најбољи примери су карактеристично блиски нормалној Вестон галванској ћелији (жива-кадмијум референтна галванска ћелија).

Посебној врсти зенер диода припадају високонапонске лавинске диоде ("ТВС-диоде" и "супресори"), које се широко користе у круговима заштите од пренапона свих врста опреме.

Као што видите, зенер диода, за разлику од конвенционалне диоде, ради на обрнутој грани И — В карактеристике. У обичној диоди, ако се на њу примени обрнути напон, до квара може доћи на један од три начина (или на све одједном): квар тунела, лавински слом и квар услед топлотног загревања од струја цурења.

Топлотни слом силицијумских зенер диода није важан јер су пројектоване тако да се или тунелски, лавински или оба типа квара дешавају истовремено много пре тренда топлотног квара. Серије зенер диоде су тренутно направљене углавном од силицијума.

Слом на напону испод 5 В је манифестација Зенеровог ефекта, квар изнад 5 В је манифестација лавинског слома. Средњи пробојни напон од око 5 В обично је резултат комбинације ова два ефекта. Јачина електричног поља у тренутку квара зенер диоде је око 30 МВ / м.

До квара зенер диоде долази код умерено допираних полупроводника п-типа и јако допираних полупроводника н-типа. Како температура споја расте, окидање зенер диоде се смањује и допринос лавином пробоја се повећава.

Зенер диоде имају следеће типичне карактеристике. Вз — стабилизацијски напон. У документацији су наведене две вредности за овај параметар: максимални и минимални стабилизациони напон. Из је минимална стабилизацијска струја. Зз је отпор зенер диоде. Изк и Ззк — струјни и динамички отпор при једносмерној струји. Ир и Вр су максимална струја цурења и напон на датој температури. Тц је температурни коефицијент. Изрм — максимална стабилизацијска струја зенер диоде.

Зенер диоде се широко користе као независни стабилизациони елементи, као и извори референтних напона (референтних напона) у транзисторским стабилизаторима.

За добијање малих референтних напона, зенер диоде се такође укључују у правцу унапред, као и обичне диоде, тада ће напон стабилизације једне зенер диоде бити 0,7 — 0,8 волти.

Максимална снага коју расипа тело зенер диоде је обично у опсегу од 0,125 до 1 ват. Ово је, по правилу, довољно за нормалан рад заштитних кола од импулсног шума и за конструкцију стабилизатора мале снаге.