Ứng dụng của diode zener

Điốt Zener(Zener diode) còn được gọi làđiốt ổn định áp, là một trong loại điốt buôn bán dẫn thao tác làm việc ở chế độ phân rất ngược bên trên vùng điện áp tấn công thủng (breakdown). Điện áp này có cách gọi khác là điện áp Zener tuyệt thác lở (avalanche). Khi ấy giá trị điện áp ít thế đổi. Nó được chế tạo sao mang lại khi phân rất ngược thì điốt Zener vẫn ghim một mức điện áp gần cố định và thắt chặt bằng quý hiếm ghi trên điốt, làm ổn áp mang lại mạch điện.

Bạn đang xem: Ứng dụng của diode zener

Điốt chào bán dẫn chặn cái điện đuổi theo hướng ngược lại. Nó chỉ cho mẫu điện đuổi theo một chiều mà quán triệt chạy theo hướng ngược lại. Điốt này có tác dụng ổn áp tránh khiến hỏng thiết bị khi bị thừa áp. Đôi khi chiếc điốt này còn gọi làĐiốt Zenerhay Diode Break.

Điốt Zener là gì?

Do đặc điểm dẫn năng lượng điện một chiều bắt buộc điốt hay được sử dụng trong những mạch chỉnh lưu giữ nguồn luân phiên chiều thành một chiều, những mạch bóc tách sóng, mạch ghim áp phân cực đến transistor hoạt động. Vào mạch chỉnh giữ điốt rất có thể được tích vừa lòng thành điốt cầu.

Cấu sinh sản của Điốt Zener

Dòng điốt này có hai lớp phân phối dẫn p – N ghép cùng với nhau, điốt Zener được vận dụng trong chế độ phân rất ngược. Lúc phân rất thuận điốt zener như điốt thường cơ mà khi phân cực ngược điốt zener sẽ ghim lại một mức điện áp cố định và thắt chặt bằng giá trị ghi bên trên điốt.

Ở đây, chất nền N và phường được khuếch tán cùng với nhau.Vùng tiếp cạnh bên được bao phủ một lớp silicon đioxit (SiO2).Đồng thời trong quy trình thiết kế, cục bộ tổ đúng theo được mạ sắt kẽm kim loại để tạo ra kết nối rất dương và cực âm.

Lớp SiO2giúp chống ngừa sự truyền nhiễm bẩn của các mối nối.Vì vậy, được áp dụng trong việc thi công điốt zener.

Cácđiốt Zenerthường có kết cấu và cách chuyển động giống nhau. Nó chuyển động giống như một điốt tín hiệu thông thường đi qua những dòng điện định mức.

Tuy nhiên, không giống điốt thường thì chặn loại điện đi qua chính nó khi bị phân cực ngược. Khi Cathode tất cả dòng chạy qua Anode, năng lượng điện áp đạt tới giá trị làm sao đó, điốt zener sẽ vận động ngược lại.

Điều này là do khi năng lượng điện áp ngược thừa quá năng lượng điện áp định mức của thiết bị. Một quá trình gọi làSự cầm Avalanchexảy ra trong lớp suy sút chất chào bán dẫn cùng một chiếc điện bước đầu chạy qua điốt để tránh tăng áp.

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

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

Điểm trên đó năng lượng điện áp zener cho cái điện chạy qua điốt có thể được điều khiển rất đúng chuẩn (dung sai bên dưới 1%) trong giai đoạn pha tạp của cấu trúc bán dẫn điốt tạo cho điốt mộtđiện áp tiến công thủng zenercụ thể, (Vz) mang lại ví dụ: 4.3V hoặc 7.5V.Điện áp đánh thủng zener trên phố cong IV gần như là một đường trực tiếp đứng.

Nguyên lý hoạt động vui chơi của Zener Diode

CácZenerđiốt gồm điện áp đánh thủng ngược được khẳng định rõ, tại kia nó ban đầu dẫn chiếc điện cùng tiếp tục chuyển động liên tục ở chính sách phân rất ngược mà không xẩy ra hỏng.Ngoài ra, sự sụt bớt điện áp bên trên diode vẫn không đổi trong một phạm vi điện áp rộng, một tính năng tạo nên điốt Zener cân xứng để sử dụng trong kiểm soát và điều chỉnh điện áp.

Điốt Zener hoạt động giống như điốt thường thì khi ở chính sách phân cực thuận và gồm điện áp bật từ 0,3 mang đến 0,7 V. Mặc dù nhiên, khi được liên kết ở chính sách đảo ngược, thường bắt gặp trong phần lớn các ứng dụng của nó, một dòng rò nhỏ dại có thể chảy.Khi năng lượng điện áp ngược tăng lên tới mức điện áp tấn công thủng được xác minh trước (Vz), một chiếc điện bước đầu chạy qua diode.Dòng điện tăng đến cả tối đa, được xác minh bởi năng lượng điện trở nối tiếp, sau đó nó bình ổn và không đổi trong một phạm vi rộng lớn của điện áp ứng dụng.

Sự cầm Zener

Sự cố là vì hiệu ứng phân diệt Zener xẩy ra dưới 5,5 V hoặc ion hóa ảnh hưởng xảy ra bên trên 5,5 V. Cả hai vẻ ngoài dẫn đến cùng một hành vi cùng không yêu ước mạch khác nhau;tuy nhiên, từng cơ chế tất cả một hệ số nhiệt độ khác nhau.

Hiệu ứng Zener có hệ số nhiệt độ âm trong những khi hiệu ứng ảnh hưởng trải qua hệ số dương.Hai hiệu ứng nhiệt độ gần như bằng nhau sống 5,5 V và triệt tiêu lẫn nhau để triển khai cho điốt Zener được định nấc ở khoảng chừng 5,5 V định hình nhất vào một loạt các điều khiếu nại nhiệt độ.

Thông số nghệ thuật của điốt Zener

Điốt Zener khác biệt về thông số kỹ thuật như năng lượng điện áp, tản điện, cái ngược về tối đa với hình dáng. Một vài thông số kỹ thuật hay được áp dụng bao gồm:

Điện áp Vz: Điện áp Zener dùng làm chỉ năng lượng điện áp sự cố hòn đảo ngược 2.4 V đến khoảng tầm 200 V;có thể lên đến 1 kV trong những khi mức buổi tối đa đến thiết bị gắn thêm trên mặt phẳng (SMD) là khoảng 47 V).Dòng điện (tối đa): mẫu điện buổi tối đa ở điện áp Zener định nấc Vz từ 200 µA đến 200 A).Dòng điện (tối thiểu): cái điện về tối thiểu cần thiết để diode chuyển động ổn áp là 5 mA và 10 mA.Đánh giá chỉ công suất: công suất tối đa của diode Zener được tính theo bí quyết lấy năng lượng điện áp x cái điện.Công suất diode zener thường có giá trị tiêu biểu là 400 mW, 500 mW, 1 W với 5 W; đối với mặt phẳng được gắn, 200 mW, 350 mW, 500 mW với 1 W là điển hình.Dung sai điện áp: thường thì ± 5%.Ổn định sức nóng độ: Điốt khoảng 5 V gồm độ ổn định định giỏi nhất.Hình dáng: Thiết bị có chì cùng giá treo mặt phẳng là thiết bị đơn lẻ hoặc trong những mạch tích hợp.Điện trở Zener (Rz): Điốt thể hiện một trong những điện trở như minh bạch từ các đặc tính IV (Vôn ampe).

Ứng dụng của điốt Zener

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

Bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp

Điện áp tải bởi điện áp tiến công thủng Vz của điốt. Điện trở nối liền giới hạn chiếc điện qua điốt và sút điện áp dư khi điốt đang dẫn.

Điốt Zener trong bảo vệ quá áp

Nếu điện áp đầu vào tăng mang đến một giá trị cao hơn nữa điện áp tấn công thủng Zener, chiếc điện chạy qua điốt và tạo thành sụt áp trên năng lượng điện trở; điều này kích hoạt SCR và tạo nên một mạch ngắn xuống đất. Đoản mạch đã mở ước chì và ngắt liên kết tải khỏi nguồn cung cấp.

Mạch cắt điốt Zener

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

Bộ điều chỉnh điốt Zener

Điốt Zener có thể được sử dụng để tạo ra một đầu ra điện áp định hình với độ gợn thấp trong những điều kiện dòng tải khác nhau. Bằng bí quyết truyền một cái điện nhỏ dại qua diode từ nguồn điện áp áp, thông sang một điện trở số lượng giới hạn dòng thích hợp (RS), điốt zener đã dẫn cái điện đầy đủ để gia hạn sự sụt sút điện áp của V out .

Xem thêm: Thùng Sữa Fami Bao Nhiêu Tiền, Thùng Sữa Fami Giá Tốt Tháng 3, 2022

Chúng tôi lưu giữ từ những hướng dẫn trước rằng điện áp cổng output DC từ cỗ chỉnh lưu lại một nửa hoặc toàn sóng cất gợn được đặt ck lên điện áp DC cùng khi giá trị tải đổi khác để làm cho điện áp cổng đầu ra trung bình. Bằng cách liên kết một mạch ổn định zener dễ dàng và đơn giản như sau đây trên đầu ra của cục chỉnh lưu, một điện áp cổng đầu ra ổn định hơn hoàn toàn có thể được tạo ra.

Ổn áp cùng với điốt zener

Điện trở, RS được kết nối nối tiếp với diode zener để hạn chế dòng điện trải qua điốt với điện áp nguồn áp, VS được liên kết qua tổ hợp. Điện áp đầu ra output ổn định Vout được lấy từ trên các điốt zener.

Điốt zener được liên kết với cực âm cực của nó được liên kết với cực dương của nguồn hỗ trợ DC để nó bị phân rất ngược cùng sẽ hoạt động với vai trò ổn định áp. Điện trở RS được chọn để hạn chế dòng điện cực đại chạy trong mạch.

Khi không tồn tại tải kết nối với mạch, dòng cài sẽ bởi 0, (IL=0) và tất cả dòng điện đi qua điốt zener đang lần lượt tiêu tán công suất cực to của nó. Ngoài ra, một giá chỉ trị nhỏ dại của điện trở RS sẽ dẫn đến cái điốt lớn hơn khi điện trở tải RL được kết nối và to vì điều này sẽ làm tăng yêu nhà xí tán công suất của điốt vì chưng vậy phải cảnh giác khi lựa chọn trở kháng làm thế nào cho mức hết công xuất của zener không biến thành vượt vượt trong điều kiện không sở hữu hoặc có tải nặng.

Tải được kết nối tuy vậy song với điốt zener, do đó điện áp trên RL luôn kiểu như với năng lượng điện áp zener, (VR=VZ). Có một dòng zener tối thiểu cơ mà sự bình ổn của điện áp có kết quả và chiếc zener phải luôn luôn ở trên giá trị này chuyển động dưới tải trong quanh vùng sự cố gắng của nó phần nhiều lúc. Giới hạn bên trên của chiếc điện đương nhiên phụ ở trong vào định mức hiệu suất của thiết bị. Việc cung ứng điện áp VS phải lớn hơn VZ.

Một vấn đề bé dại với những mạch ổn định điốt zener là đôi khi điốt rất có thể tạo ra nhiễu năng lượng điện trên đầu nguồn DC khi nó cố gắng ổn định điện áp. Thông thường, đây chưa hẳn là vấn đề đối với hầu hết các ứng dụng, nhưng lại việc bổ sung một tụ điện bóc rời có mức giá trị to trên đầu ra của zener có thể được yêu thương cầu để triển khai mịn thêm.

Sau đó để tóm tắt một chút. Một điốt zener luôn luôn được vận hành trong điều kiện lệch lạc ngược của nó. Do đó, một mạch ổn áp đơn giản dễ dàng như vậy có thể được thiết kế bằng phương pháp sử dụng điốt zener để duy trì điện áp áp ra output DC không thay đổi trên tải tuy nhiên có sự biến đổi của điện áp nguồn vào hoặc biến hóa dòng năng lượng điện tải.

Các điều chỉnh điện áp zener gồm 1 giới hạn điện trở hiện tại tại RS nối tiếp với năng lượng điện áp đầu vào VS với những điốt zener nối song song với tải RL trong tình trạng thiên vị ngược này. Điện áp áp ra output ổn định luôn luôn được chọn giống như điện áp tiến công thủng VZ của điốt.

Ví dụ điốt Zener số 1

Cần phải cung cấp nguồn bất biến 5.0V từ bỏ nguồn nguồn vào nguồn DC. Công suất tối đa PZ của điốt zener là 2W. Sử dụng mạch kiểm soát và điều chỉnh zener ở trên tính toán:

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

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

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

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

Điện áp Diode Zener tiêu chuẩn

Xếp hạng hiệu suất điốt BZX55 Zener 500mW
2.4V	2.7V	3.0V	3,3V	3,6V	3.9V	4.3V	4,7V
5,1V	5,6V	6.2V	6,8V	7.5V	8.2V	9,1V	10V
11V	12 V	13V	15V	16V	18V	20V	22V
24 V	27V	30V	33V	36V	39V	43V	47V

Xếp hạng công suất điốt BZX85 Zener 1.3W
3,3V	3,6V	3.9V	4.3V	4,7V	5,1V	5,6	6.2V
6,8V	7.5V	8.2V	9,1V	10V	11V	12 V	13V
15V	16V	18V	20V	22V	24 V	27V	30V
33V	36V	39V	43V	47V	51V	56V	62V

Mạch giảm điốt Zener

Cho đến nay chúng ta đã cẩn thận làm ráng nào một điốt zener có thể được sử dụng để điều chỉnh nguồn DC ko đổi dẫu vậy nếu bộc lộ đầu vào chưa phải là trạng thái định hình DC nhưng là dạng sóng luân phiên chiều luân chuyển chiều thì điốt zener đang phản ứng nỗ lực nào với tín hiệu thay đổi liên tục.

Mạch giảm và kẹp điốt là những mạch được sử dụng để đánh giá hoặc sửa đổi dạng sóng AC đầu vào (hoặc bất kỳ hình sin) nào tạo ra dạng sóng đầu ra output có hình dạng khác nhau tùy theo cách sắp xếp mạch.Mạch clip clip điốt cũng rất được gọi là bộ giới hạn chính vì chúng số lượng giới hạn hoặc cắt cho phần dương (hoặc âm) của biểu hiện AC đầu vào.Vì những mạch clipper zener giới hạn hoặc cắt một phần của dạng sóng trên chúng, chúng đa số được sử dụng để bảo đảm an toàn mạch hoặc trong các mạch đánh giá dạng sóng.

Ví dụ: nếu họ muốn cắt một dạng sóng đầu ra ở mức + 7.5V, bọn họ sẽ áp dụng điốt zener 7.5V. Nếu dạng sóng đầu ra cố gắng vượt quá giới hạn 7.5V, điốt zener sẽ đào thải điện áp dư thừa từ trên đầu vào tạo thành dạng sóng có đỉnh phẳng vẫn giữ đầu ra output không đổi tại mức + 7.5V. Lưu ý rằng trong đk phân cực thuận, điốt zener vẫn là 1 điốt và khi cổng output dạng sóng AC âm xuống bên dưới -0,7V, điốt zener sẽ đổi khác giống như ngẫu nhiên điốt silicon thông thường nào và cắt cổng đầu ra ở -0,7V như được hiển thị phía dưới.

Tín hiệu sóng vuông

Các điốt zener được kết nối trở lại rất có thể được thực hiện như một bộ điều chỉnh AC tạo nên cái hotline đùa là trang bị phát sóng vuông của một người nghèo nghèo. Sử dụng sự sắp xếp này, bạn cũng có thể cắt dạng sóng giữa giá trị dương + 8.2V và giá trị âm -8.2V mang đến điốt zener 7.5V.

Vì vậy, ví dụ, nếu bọn họ muốn cắt một dạng sóng đầu ra giữa hai giá bán trị buổi tối thiểu và về tối đa khác nhau, + 8V với -6V, chúng ta chỉ cần thực hiện hai điốt zener được xếp hạng không giống nhau.Lưu ý rằng cổng output thực sự sẽ giảm dạng sóng AC trong tầm từ + 8,7V cho -6,7V do có thêm điện áp diode phân rất thuận.

Nói biện pháp khác, năng lượng điện áp cực đại đến cực to là 15,4 volt thay bởi 14 volt dự kiến, vị điện áp phân cực thuận bớt trên điốt tạo thêm 0,7 volt cho từng hướng.

Kiểu cấu hình clipper này khá phổ cập để bảo vệ mạch năng lượng điện tử ngoài quá năng lượng điện áp. Hai zener thường xuyên được để lên trên các đầu vào đầu vào nguồn điện cùng trong quá trình chuyển động bình thường, một trong những điốt zener là OFF và các điốt bao gồm ít hoặc không hình ảnh hưởng. Tuy nhiên, giả dụ dạng sóng điện áp nguồn vào vượt quá giới hạn của nó, thì trở thành zener của ON zener cùng cắt nguồn vào để đảm bảo mạch.

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

Nếu bọn họ đặt một thấu kính mờ bao quanh đường giao nhau, ánh nắng khả con kiến ​​sẽ được tạo ra và diode đổi thay nguồn sáng.Hiệu ứng này tạo thành một nhiều loại diode khác thường được điện thoại tư vấn là Điốt phát sáng, tận dụng đặc tính tạo thành ánh sáng này nhằm phát ra ánh nắng (photon) vào nhiều màu sắc và cách sóng không giống nhau.