Zenerova dioda

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretraživanje

Zener/cener dioda je silicijumska poluprovodnička dioda čiji je probojni napon u inverznom povezivanju dosta manji od standardnih dioda. Taj probojni napon se još naziva i Zener napon. Namjena Zener diode je stabilizacija i ograničavanje napona.

Simbol Zenerove diode

Otkriće[uredi | uredi kôd]

Američki naučnik, Klarens Zener, je objasnio kako se kod poluprovodničkih dioda sa velikom koncentracijom nečistoća povećava provodnost u inverznom režimu rada. Ova pojava dominira u diodama sa inverznim naponom proboja samo do 5 V. Kod diode sa većim probojnim naponom imamo efekat lavine, pojava da električno polje ubrza elektrone toliko da udarom o valentne atome izbijaju nove elektrone u provodnu oblast, ali uobičajeno je da se i takve diode takođe nazivaju Zener diodama, dok se naziv probojna dioda koristi samo kad imamo veće napone.

Način rada[uredi | uredi kôd]

Obične diode dozvoljavaju velike struje da teku u inverzno polarizovanoj diodi do probojnog napona, a kada se taj napon pređe nad diodom teče velika struja zbog lavinskog efekta. Ako se struja ne ograniči nekim drugim načinom dolazi do razaranja diode zbog pregrijvanja. U Zener diodi se dešava isti process, ali je ona posebno dizajnirana da ima manji probojni napon (Zener napon). U usporedbi sa običnom diodom, Zener dioda ima “kontrolisan” proboj koji omogućava da napon na toj diodi bude blizu probojnog napona (Zener napon). Npr. Dioda sa Zener naponom od 3.2V ima pod napona od blizu 3.2V na velikom rasponu različitih struja.

Temperaturni koeficjent[uredi | uredi kôd]

Zener dioda ima negativan temperaturni koeficijent, a kod Zener napona iznad 5.6V temperaturni koeficjent je pozitivan. Kod diode od 5.6V ova dva temperaturna koeficijenta se pokrate i stoga je ova dioda idealna kod temperaturno-osjetljivih primjena. Alternativa ovome je povezati Zener diodu (sa temperaturnim koeficijentom od 2 mV/°C) sa običnom direktno polarizovanom diodom (sa temperaturnim koeficijentom od -2 mV/°C), također ova dva temperaturna koeficijenta će se kratiti.

Moderne tehnike proizvodnje su napravile diode sa naponom manjim od 5.6V koje imaju zanemarljivo malan temperaturni koeficjent, ali što se tiče visokonaponskih dioda, temperaturni koeficjent naglo raste(Dioda od 75V ima 10 puta veći temperaturni koeficjent od diode od 12V).

Građa[uredi | uredi kôd]

Rad Zener diode mnogo zavisi od dodavanja nečistoća u PN spoj. Zabranjena zona između poluprovodnika P tipa i poluprovodnika N tipa je vrlo mala (<1 µm), zbog čega je električno polje vrlo jako (oko 500 kV/m) za male napone od oko 5V.

Zbog ovih parametara Zenerov napon se može vrlo fino kontrolisati dodavanjem nečistoća.

Parametri[uredi | uredi kôd]

Tolerancija[uredi | uredi kôd]

Moguće je proizvesto diode sa tolerancijom od 0.07%, ali se češće koriste diode sa tolerancijom od 5% i 10%.

Probojni napon[uredi | uredi kôd]

Napon pri kojem dolazi do proboja diode. Ovaj napon se kreće od 1.2V do 200V.

Upotreba[uredi | uredi kôd]

Stabilizacija napona[uredi | uredi kôd]

Glavna primjena Zener dioda u strujnom krugu je kao regulator napona. On osigurava konstantan napon opterećenju iz izvora čiji napon može varirati u dovoljnom rasponu.

Ograničavanje napona[uredi | uredi kôd]

Zener diode se također koriste za pretvaranje sinusnog vala u kvadratne valove.

Tokom pozitivne i negativne poluperiode, kad je napon na diode ispod Zener vrijednosti koja nudi visoku otpornost. Ulazni napon se prenosi na izlaz. Međutim, kada ulazni napon raste iznad Zener vrijednosti, Zener dioda nudi nizak otpora i provodi veliku struju. Kao rezultat toga pojavljuje se veliki pad napona na serijskom otporniku R i stoga vrhovi ulaznog napona su odsječeni kada se pojavljuju na izlazu. Ulaznia sinusoida je odsječena na vrhovima i na izlazu se pojavljuje kvadratni val.

Zaštita mjerača[uredi | uredi kôd]

Zener diode se općenito koriste u multimetrima i štite brojilo od oštećenja od slučajnog preopterećenja. Zener dioda je spojena paralelno s mjeračem s gledišta sigurnosti.

Pomjeranje napona[uredi | uredi kôd]

Zener diode se može koristi za pomjeranje napona. Kolo smanjuje izlazni napon za vrijednost jednaku Zener naponu diode.