מאפייני התמוטטות דיודה זנר

הסמל של דיודת זנר מוצג באיור למטה. במקום קו ישר המייצג את הקתודה, לדיודת הזנר יש קו כפוף שמזכיר לך את האות Z (עבור זנר). דיודת זנר היא מכשיר צומת pn סיליקון המיועד להפעלה באזור ההתמוטטות הפוכה. מתח ההתמוטטות של דיודת זנר נקבע על ידי שליטה קפדנית ברמת הסיום במהלך הייצור. מהדיון בעקומה המאפיינת דיודה במאמר הקודם, שכאשר דיודה מגיעה להתמוטטות הפוכה, המתח שלה נשאר כמעט קבוע למרות שהזרם משתנה באופן דרסטי, וזה המפתח לפעולת דיודת הזנר. מאפיין וולט-אמפר זה מוצג שוב באיור למטה עם אזור ההפעלה הרגיל של דיודות זנר המוצג כאזור מוצל. התמוטטות זנר דיודות זנר מתוכננות לפעול בהתמוטטות הפוכה. שני סוגים של התמוטטות הפוכה בדיודה זנר הם מפולת וזנר. אפקט המפולת מתרחש גם בדיודות מיישר וגם בדיודות זנר במתח הפוך גבוה מספיק. התמוטטות זנר מתרחשת בדיודה זנר במתחים הפוכים נמוכים. דיודת זנר מסוממת בכבדות כדי להפחית את מתח הפירוק. זה גורם לאזור דלדול מאוד. כתוצאה מכך, קיים שדה חשמלי אינטנסיבי באזור הדלדול. ליד מתח התמוטטות הזנר (V), השדה אינטנסיבי מספיק כדי למשוך אלקטרונים מרצועות הערכיות שלהם וליצור זרם. דיודות זנר עם מתחי פירוק של פחות מ-5 V בקירוב פועלות בעיקר בהתמוטטות זנר. אלה עם מתחי פריצה גבוהים מ-5 V בקירוב פועלים בעיקר בהתמוטטות מפולת. שני הסוגים, לעומת זאת, נקראים דיודות זנר. זנרים זמינים מסחרית עם מתחי התמוטטות של פחות מ- 1 וולט ליותר מ -250 וולט עם סובלנות מוגדרות מ -1% עד 20%. מאפייני פירוט זנר להלן האיור מציג את החלק ההפוך של העקומה האופיינית של דיודת זנר. שימו לב שככל שהמתח ההפוך (VR) גדל, הזרם ההפוך (IR) נשאר קטן במיוחד עד ל"ברך "של העקומה. הזרם ההפוך נקרא גם זרם הזנר, IZ. בשלב זה מתחיל אפקט הפירוק; עמידות הזנר הפנימית, הנקראת גם עכבת הזנר (ZZ), מתחילה לרדת כאשר הזרם ההפוך עולה במהירות. מתחתית הברך, מתח התמוטטות הזנר (VZ) נשאר למעשה קבוע למרות שהוא עולה מעט ככל שזרם הזנר, IZ, עולה. איור : מאפיין הפוך של דיודת זנר. VZ מצויין בדרך כלל בערך של זרם הזנר המכונה זרם הבדיקה. ויסות זנר היכולת לשמור על המתח ההפוך על פני המסופים שלו קבוע היא בעצם תכונת המפתח של דיודת הזנר. דיודת זנר הפועלת בהתמוטטות פועלת כווסת מתח מכיוון שהיא שומרת על מתח כמעט קבוע על פני מסופי הטווח שלה על פני טווח מסוים של ערכי זרם הפוך. יש לשמור על ערך מינימלי של זרם הפוך, IZK, על מנת לשמור על הדיודה בתקלה לוויסות מתח. ניתן לראות על העקומה באיור לעיל שכאשר הזרם ההפוך מצטמצם מתחת לברך העקומה, המתח יורד בצורה דרסטית והוויסות אובד. כמו כן, ישנו זרם מרבי, IZM, שמעליו הדיודה עלולה להינזק עקב פיזור כוח מופרז. אז, בעצם, דיודת הזנר שומרת על מתח כמעט קבוע על פני המסופים שלה עבור ערכי זרם הפוך הנעים בין IZK ל-IZM. מתח זנר נומינלי, VZ, מצוין בדרך כלל בגליון הנתונים בערך של זרם הפוך הנקרא זרם בדיקת הזנר. מעגלים שווים לזנר האיור שלהלן מציג את המודל האידיאלי (קירוב ראשון) של דיודת זנר בהתמוטטות הפוכה ואת העקומה המאפיינת האידיאלית שלה. יש לו מפל מתח קבוע השווה למתח הזנר הנומינלי. ירידת מתח קבועה זו על פני דיודת הזנר המיוצרת על ידי התמוטטות הפוכה מיוצגת על ידי סמל מתח DC למרות שדיודת הזנר אינה מייצרת מתח. איור: מודל מעגל שווה ערך של דיודת זנר והעקומה האופיינית. להלן איור (א) מייצג את המודל המעשי (קירוב שני) של דיודת זנר, כאשר עכבת הזנר (התנגדות), ZZ, כלולה. מכיוון שעקומת המתח בפועל אינה אנכית באופן אידיאלי, שינוי בזרם הזנר (ΔIZ) מייצר שינוי קטן במתח הזנר (ΔVZ), כפי שמודגם באיור (ב) למטה. על פי חוק אוהם, היחס בין ΔVZ ל- ΔIZ הוא העכבה, כפי שהיא מתבטאת במשוואה הבאה: בדרך כלל, ZZ מצוין בזרם מבחן הזנר. ברוב המקרים, אתה יכול להניח ש-ZZ הוא קבוע קטן על כל הטווח של ערכי זרם הזנר והוא התנגדות בלבד. עדיף להימנע מהפעלת דיודת זנר ליד ברך העקומה מכיוון שהעכבה משתנה באופן דרמטי באזור זה. איור: מעגל שווה ערך לדיודה זנר והעקומה האופיינית הממחישה את ZZ. עבור רוב עבודות ניתוח המעגלים ופתרון הבעיות, המודל האידיאלי ייתן תוצאות טובות מאוד והוא הרבה יותר קל לשימוש מאשר מודלים מסובכים יותר. כאשר דיודת זנר פועלת כרגיל, היא תהיה בהתמוטטות הפוכה ועליכם לבחון את מתח התמוטטות הנומינלי על פניה. רוב הסכמות יצביעו על השרטוט מה המתח הזה צריך להיות. יישום מרכזי עבור דיודות זנר הוא כסוג של ווסת מתח לאספקת מתחי התייחסות יציבים לשימוש בספקי כוח, וולטמטרים ומכשירים אחרים. מתח פירוק דיודות זנר ישנם שני מנגנונים מובחנים שבגללם התמוטטות עלולה להתרחש בדיודת הזנר. הם ניתנים להלן התמוטטות זנר התמוטטות מפולת הפירוקים השונים מובחנים בדרך כלל על בסיס ריכוז סמים. כאשר צומת ה-PN- מסומם מאוד, התמוטטות הזנר מתרחשת ואילו התמוטטות מפולת מתרחשת רק כאשר צומת ה-PN- מסומם בקלילות רבה. 1. התמוטטות הזנר: התמוטטות הזנר מתרחשת כאשר מתח ההטיה ההפוכה על פני צומת pn גבוה מספיק, כך שהשדה החשמלי שנוצר בצומת מפעיל כוח גדול על אלקטרון קשור כדי לקרוע אותו מהקשר הקוולנטי שלו. לפיכך קרע ישיר של הגבולות הקוולנטיים מייצר מספר רב של זוגות חורי אלקטרונים, ובכך מגביר את הזרם ההפוך. תהליך זה מכונה התמוטטות זנר. מכיוון שמתח השבר יורד ככל שטמפרטורת הצומת עולה, מקדמי הטמפרטורה השליליים שלו. 2. התמוטטות מפולת: מוביל שנוצר תרמית נופל במורד מחסום הצומת ורוכש אנרגיה מהפוטנציאל המופעל. מנשא זה מתנגש עם יון קריסטל ומעניק אנרגיה מספקת להפרת קשר קוולנטי. בנוסף למוביל המקורי, נוצרו זוגות חורי אלקטרונים חדשים. נשאים אלה עשויים גם לאסוף אנרגיה מספקת מהשדה המיושם, להתנגש ביון קריסטל אחר ועדיין ליצור זוגות חורי אלקטרונים נוספים. תהליך זה ידוע ככפל מפולת. בכך מתח הפירוק עולה עם עליית הטמפרטורה. לדיודות הזנר יש טווח מתח פירוק בין 3V ל-200V. יישומי דיודה זנר היישומים השונים של דיודות זנר נמצאים במעגלי הגנה שונים. במגבילי זנר, כלומר, מעגלי חיתוך המשמשים לניתוק החלק הלא רצוי של צורת גל המתח. כאלמנט ויסות מתח בווסת מתח.

השאר הודעה 

רשימת הודעות