OKUYUCULAR TAVSİYE EDİYOR-

ANALOG ~ GÜÇLÜ

Yük besleme voltajını dengelemek için genellikle, doğrultucudan gelen gücün bir balast direnci aracılığıyla sağlandığı ve yüke paralel olarak bir zener diyotun bağlandığı en basit parametrik dengeleyiciyi (Şekil 1) kullanırlar.

Böyle bir stabilizatör, belirli bir stabilizatör için maksimum stabilizasyon akımını aşmayan yük akımlarında çalışır. Yük akımı önemli ölçüde daha yüksekse, daha güçlü bir zener diyot kullanırlar, örneğin D815 serisi, 1... 1,4 A (D815A) stabilizasyon sınırına izin verir.

Böyle bir zener diyot mevcut değilse, düşük güçlü bir diyot işe yarayacaktır, ancak Şekil 2'de gösterildiği gibi güçlü bir transistörle birlikte kullanılması gerekir. 2. Sonuç, KS147A dengeleyicinin şemada gösterilen maksimum stabilizasyon akımı 58 mA olmasına rağmen, 2 A akımda bile yük boyunca oldukça kararlı bir voltaj sağlayan güçlü bir zener diyotun bir analogudur.

Analog şu şekilde çalışır. Doğrultucudan gelen besleme voltajı, zener diyotun arıza voltajından daha az olduğu sürece, transistör kapalıdır, analogdan geçen akım önemsizdir (Şekil 1'de gösterilen analogun volt-amper karakteristiğinin doğrudan yatay dalı). 3), besleme voltajı arttıkça zener diyot kırılır, içinden akım akmaya başlar ve transistör hafifçe açılır (izog-

zener diyot

Karakteristiğin somun kısmı). Besleme voltajındaki daha fazla artış, zener diyot ve transistör boyunca akımda keskin bir artışa ve dolayısıyla geleneksel bir parametrik stabilizatörde olduğu gibi çıkış voltajının belirli bir değerde (karakteristiğin dikey dalı) stabilizasyonuna yol açar.

Stabilizasyon etkisi, arıza modunda zener diyotun düşük diferansiyel dirence sahip olması ve transistörün toplayıcısından tabanına derin negatif geri besleme yapılması nedeniyle elde edilir. Bu nedenle, çıkış voltajı azaldıkça, zener diyottan ve transistörün tabanından geçen akım azalacak ve bu da önemli ölçüde daha büyük (birkaç kat) azalmaya yol açacaktır.

kollektör akımı, bu da çıkış voltajında ​​\u200b\u200bbir artış anlamına gelir. Çıkış voltajı arttığında ters işlem gözlemlenecektir -

Stabilize edilmiş çıkış voltajının değeri, zener diyotun stabilizasyon voltajının açık transistörün emitör bağlantısının voltajıyla toplanmasıyla belirlenir (silikon transistör için ^0,7 V ve germanyum transistör için 0,3 V). Analogun maksimum stabilizasyon akımı aynı değerden neredeyse kat daha yüksek olacaktır.

Kullanılan zener diyotun parametresi. Buna göre, transistördeki güç kaybı, zener diyotun gücünden aynı sayıda kat daha fazla olacaktır.

Yukarıdaki ilişkilerden, güçlü bir transistörün statik iletim katsayısının, yükün maksimum akım tüketiminin zener diyotun maksimum stabilizasyon akımına bölünmesinden daha az olmaması gerektiği sonucuna varmak kolaydır. Transistörün izin verilen maksimum kolektör akımı ve kolektör ile verici arasındaki voltaj, sırasıyla analog ve vericinin belirtilen stabilizasyon akımını aşmalıdır. çıkış voltajı.

Bir pnp yapılı transistör kullanıldığında, Şekil 2'de gösterilene uygun olarak bağlanmalıdır. 4 şeması. Bu uygulamada, transistör doğrudan güç verilen yapının şasisine monte edilebilmekte ve analogun geri kalan kısımları transistörün terminallerine monte edilebilmektedir.

Çıkış voltajı dalgalanmasını azaltmak ve analogun diferansiyel direncini azaltmak için zener diyotu terminallere paralel olarak açabilirsiniz. oksit kapasitör 100..500 µF kapasiteli.

Sonuç olarak, analogun sıcaklık voltaj katsayısı (TCV) hakkında biraz. D818, KS191 serisinin hassas zener diyotlarını kullanırken, TKN analogu, TKN zener diyotundan önemli ölçüde daha kötü olacaktır. Stabilizasyon voltajı 16 V'tan fazla olan bir zener diyot kullanılırsa, analogun TKN'si, zener diyotun TKN'sine yaklaşık olarak eşit olacaktır ve D808 - D814 zener diyotları ile analogun TKN'si gelişecektir.

I. KURSKY

EDİTÖRDEN. I. Kursky'nin makalesi, zaten bir parametrik stabilizatör devresine sahip olduğunuzu ve sadece güçlü bir zener diyot seçmeniz gerektiğini akılda tutarak, bir balast direnci seçme sorununu gündeme getirmiyor. Böyle bir devre yoksa, V. Krylov'un "Basit voltaj dengeleyici" makalesinde Radyo, 1977, No. 9, s. 53, 54

İstikrarlı maaş, istikrarlı yaşam, istikrarlı durum. Sonuncusu elbette Rusya ile ilgili değil :-). Açıklayıcı bir sözlüğe bakarsanız “istikrarın” ne olduğunu açıkça anlayabilirsiniz. İlk satırlarda Yandex bana hemen bu kelimenin adını verdi: kararlı - bu, sabit, istikrarlı, değişmeyen anlamına gelir.

Ancak çoğu zaman bu terim elektronik ve elektrik mühendisliğinde kullanılır. Elektronikte bir parametrenin sabit değerleri çok önemlidir. Bu akım, voltaj, sinyal frekansı vb. olabilir. Sinyalin belirli bir parametreden sapması, elektronik ekipmanın yanlış çalışmasına ve hatta bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle elektronikte her şeyin stabil çalışması ve arızalanmaması çok önemlidir.

Elektronik ve elektrik mühendisliğinde voltajı stabilize etmek. Elektronik ekipmanların çalışması voltaj değerine bağlıdır. Daha az ölçüde veya daha da kötüsü bir artışa dönüşürse, ilk durumda ekipman düzgün çalışmayabilir ve ikinci durumda alevler bile patlayabilir.

Gerilimin yükselmesini ve düşmesini önlemek için çeşitli Dalgalanma Koruyucuları.İfadeden anlayacağınız üzere alışkındırlar. stabilize etmek"oynama" voltajı.

Zener diyot veya Zener diyot

Elektronikteki en basit voltaj dengeleyici bir radyo elemanıdır zener diyot. Bazen buna da denir Zener diyot. Diyagramlarda zener diyotları şu şekilde gösterilmiştir:

"Başlıklı" terminale diyot terminaliyle aynı ad verilir - katot ve diğer sonuç ise anot.

Zener diyotları diyotlarla aynı görünür. Aşağıdaki fotoğrafta, solda popüler bir modern zener diyot türü, sağda ise Sovyetler Birliği'nden örneklerden biri yer almaktadır.

Sovyet zener diyotuna daha yakından bakarsanız, katodunun nerede ve anotunun nerede olduğunu gösteren bu şematik tanımı kendi üzerinde görebilirsiniz.

Stabilizasyon voltajı

Bir zener diyotun en önemli parametresi elbette stabilizasyon voltajı. Bu parametre nedir?

Bir bardak alıp içini suyla dolduralım...

Bir bardağa ne kadar su koyarsak koyalım, fazlası bardaktan dışarı akacaktır. Bunun okul öncesi bir çocuk için anlaşılabilir olduğunu düşünüyorum.

Şimdi elektroniğe benzeterek. Cam bir zener diyottur. Ağzına kadar dolu bir bardaktaki su seviyesi stabilizasyon voltajı Zener diyot. Bardağın yanında büyük bir sürahi su hayal edin. Sürahiden sadece bardağımızı suyla dolduracağız ama sürahiye dokunmaya cesaret edemiyoruz. Tek bir seçenek var - sürahinin kendisine bir delik açarak sürahiden su dökün. Sürahinin yüksekliği bardaktan küçük olsaydı bardağa su dökemezdik. Bunu elektronik terimlerle açıklamak gerekirse sürahinin "voltajı" bardağın "voltajından" daha yüksektir.

Sevgili okuyucular, zener diyotun tüm çalışma prensibi camın içindedir. Üzerine ne tür bir akıntı dökersek dökelim (tabii ki mantık çerçevesinde, aksi takdirde cam sürüklenip kırılır), bardak her zaman dolu olacaktır. Ancak yukarıdan dökmek gerekiyor. Bu şu anlama gelir, Zener diyota uyguladığımız voltajın, zener diyotun stabilizasyon voltajından yüksek olması gerekir.

Zener diyot işaretleme

Sovyet zener diyotunun stabilizasyon voltajını bulmak için bir referans kitabına ihtiyacımız var. Örneğin, aşağıdaki fotoğrafta bir Sovyet zener diyotu D814V var:

İnternetteki çevrimiçi dizinlerde bunun için parametreler arıyoruz. Gördüğünüz gibi oda sıcaklığındaki stabilizasyon voltajı yaklaşık 10 Volt'tur.

Yabancı zener diyotları daha kolay işaretlenir. Yakından bakarsanız basit bir yazıt görebilirsiniz:

5V1 - bu, bu zener diyotun stabilizasyon voltajının 5,1 Volt olduğu anlamına gelir. Çok daha kolay, değil mi?

Yabancı zener diyotların katodu esas olarak siyah bir şeritle işaretlenmiştir.

Zener diyot nasıl kontrol edilir

Zener diyot nasıl kontrol edilir? Evet, tıpkı! Bu makalede diyotun nasıl kontrol edileceğini görebilirsiniz. Zener diyotumuzu kontrol edelim. Sürekliliğe ayarladık ve kırmızı probu anoda, siyah probu da katoda bağladık. Multimetre ileri bir voltaj düşüşü göstermelidir.

Probları değiştiriyoruz ve birini görüyoruz. Bu, zener diyotumuzun tam olarak savaşa hazır olduğu anlamına gelir.

Peki, deney zamanı. Devrelerde, bir dirençle seri olarak bir zener diyot bağlanır:

Nerede Uin – Giriş gerilimi, Uout.st. – çıkış stabilize voltajı

Diyagrama yakından bakarsak, voltaj bölücüden başka bir şey elde edemeyiz. Buradaki her şey basit ve basittir:

Uin=Uout.stab +Ürezistör

Veya başka bir deyişle: giriş voltajı, zener diyot ve direnç üzerindeki voltajların toplamına eşittir.

Bu şema denir parametrik stabilizatör bir zener diyotta. Bu dengeleyicinin hesaplanması bu makalenin kapsamı dışındadır, ancak ilgilenen varsa Google'da arasın ;-)

O halde devreyi kuralım. Nominal değeri 1,5 Kilohm olan bir direnç ve 5,1 Volt stabilizasyon voltajına sahip bir zener diyot aldık. Solda Güç Kaynağını bağlıyoruz ve sağda ortaya çıkan voltajı bir multimetre ile ölçüyoruz:

Şimdi multimetre ve güç kaynağının okumalarını dikkatle izliyoruz:

Her şey ortadayken, hadi biraz daha gerilim ekleyelim... Hata! Giriş voltajımız 5,5 Volt, çıkış voltajımız ise 5,13 Volt! Zener diyotun stabilizasyon voltajı 5,1 Volt olduğundan gördüğümüz gibi mükemmel bir şekilde stabil hale gelmektedir.

Biraz daha volt ekleyelim. Giriş voltajı 9 Volt ve zener diyotu 5,17 Volt! İnanılmaz!

Ayrıca şunu da ekliyoruz... Giriş voltajı 20 Volt ve çıkış, sanki hiçbir şey olmamış gibi 5,2 Volt! 0,1 Volt çok küçük bir hatadır, hatta bazı durumlarda ihmal edilebilir.

Zener diyotun volt-amper karakteristiği

Zener diyotun akım-gerilim karakteristiğini (VAC) dikkate almanın zararı olmayacağını düşünüyorum. Şunun gibi bir şeye benziyor:

Nerede

IPR– doğru akım, A

Yukarı– ileri gerilim, V

Bu iki parametre zener diyotta kullanılmaz.

Uarr– ters voltaj, V

Ust – Nominal gerilim stabilizasyon, V

ist– nominal stabilizasyon akımı, A

Nominal, radyo elemanının uzun süreli çalışmasının mümkün olduğu normal bir parametre anlamına gelir.

Imaks– maksimum zener diyot akımı, A

yakında– minimum zener diyot akımı, A

İst, Imax, Imin – Bu, çalışırken zener diyottan akan akımdır.

Zener diyot, bir diyottan farklı olarak ters polaritede çalıştığından (zener diyot, katot ile artıya ve diyot, katot ile eksiye bağlanır), çalışma alanı tam olarak kırmızı dikdörtgenle işaretlenen alan olacaktır. .

Gördüğümüz gibi Urev'in belirli bir voltajında ​​grafiğimiz düşmeye başlıyor. Bu sırada zener diyotta arıza gibi ilginç bir şey meydana gelir. Kısacası artık kendi üzerindeki voltajı arttıramaz ve bu sırada zener diyottaki akım artmaya başlar. En önemli şey akımı Imax'tan fazla aşmamaktır, aksi takdirde zener diyot zarar görür. Zener diyotun en iyi çalışma modu, zener diyottan geçen akımın maksimum ve minimum değerleri arasında ortada bir yerde olduğu mod olarak kabul edilir. Grafikte görünecek şey budur çalışma noktası zener diyotunun çalışma modu (kırmızı daire ile işaretlenmiştir).

Çözüm

Daha önce, parçaların kıt olduğu zamanlarda ve elektroniğin en parlak döneminin başlangıcında, garip bir şekilde, çıkış voltajını dengelemek için sıklıkla bir zener diyot kullanılıyordu. Elektronikle ilgili eski Sovyet kitaplarında, çeşitli güç kaynaklarının devresinin bu bölümünü görebilirsiniz:

Solda, kırmızı çerçevede güç kaynağı devresinin size tanıdık gelen bir bölümünü işaretledim. Burada AC voltajından DC voltajı alıyoruz. Sağdaki yeşil çerçevede stabilizasyon diyagramı ;-).

Şu anda, üç terminalli (entegre) voltaj stabilizatörleri, voltajı birçok kez daha iyi stabilize ettikleri ve iyi bir güç dağılımına sahip oldukları için zener diyotlarına dayalı stabilizatörlerin yerini alıyor.

Ali'de 3,3 Volt ile 30 Volt arasında değişen bir dizi zener diyotu hemen alabilirsiniz. Seçmek zevkinize ve renginize göre.

Zener diyotları (Zener diyotları, Z diyotları), elektronik ekipmanın çeşitli bileşenlerinin voltajını ve çalışma modlarını dengelemek için tasarlanmıştır. Zener diyotun çalışma prensibi Zener arızası olgusuna dayanmaktadır. transfer emri. Bu tür bir elektriksel bozulma, ters öngerilimli yarı iletken bağlantılarda, voltaj belirli bir kritik seviyenin üzerine çıktığında meydana gelir. Zener arızasının yanı sıra çığ arızası da bilinmekte ve gerilimi dengelemek için kullanılmaktadır. Yarı iletken bir cihazdan (zener diyot) geçen akımın uygulanan ileri veya geri voltajın büyüklüğüne (volt-amper özellikleri, akım-gerilim özellikleri) tipik bağımlılığı Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.1.

Farklı zener diyotlarının akım-gerilim özelliklerinin ileri dalları neredeyse aynıdır (Şekil 1.1) ve ters dal, her zener diyot tipi için ayrı özelliklere sahiptir. Bu parametreler: stabilizasyon voltajı; minimum ve maksimum stabilizasyon akımı; zener diyotun dinamik direncinin değerini (“kalitesini”) karakterize eden akım-gerilim karakteristiğinin eğim açısı;

maksimum güç dağılımı; stabilizasyon voltajının sıcaklık katsayısı (TKN) - devre hesaplamaları için kullanılır.

Tipik bir zener diyot bağlantı devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.2. Sönümleme direnci R1'in değeri (kOhm cinsinden) aşağıdaki formülle hesaplanır:

AC voltajını dengelemek veya genliğini UCT seviyesinde simetrik olarak sınırlamak için simetrik zener diyotlar kullanılır (Şekil 1.3), örneğin KS 175 tipi. Bu tür zener diyotlar voltajı dengelemek için kullanılabilir doğru akım, kutupları gözlemlemeden onları açın. İki "asimetrik" zener diyotunu Şekil 2'de gösterilen devreye göre arka arkaya bağlayarak "simetrik" bir zener diyot elde edebilirsiniz. 1.4.

Endüstriyel olarak üretilen yarı iletken zener diyotlar, voltajı geniş bir aralıkta dengelemenize olanak tanır: 3,3 ila 180 V. Böylece, düşük voltajları dengelemenize olanak tanıyan zener diyotlar vardır: 3,3; 3.9; 4.7; 5,6 V, KS133, KS139, KS147, KS156 vb.'dir. Standart olmayan bir stabilizasyon voltajı elde etmek gerekiyorsa, örneğin 6,6 V, iki KS133 zener diyotunu seri olarak bağlayabilirsiniz. Bu tür üç zener diyot için stabilizasyon voltajı 9,9 V olacaktır. 8,0 V'luk bir stabilizasyon voltajı için, KS133 ve KS147 zener diyotlarının (yani 3,3 + 4,7 V) veya bir zener diyot KS175 ve bir silikon diyotun bir kombinasyonunu kullanabilirsiniz ( KD503) - ileri yönde (örn. 7,5+0,5 V).

2...3 V'tan daha düşük sabit bir voltaj elde etmenin gerekli olduğu durumlarda, akım-gerilim karakteristiğinin doğrudan dalında çalışan yarı iletken diyotlar olan stabilizatörler kullanılır (Şekil 1.1).

Stabilizatörler yerine geleneksel germanyum (Ge), silikon (Si), selenyum (Se), galyum arsenit (GaAs) ve diğer yarı iletken diyotların başarıyla kullanılabileceğini unutmayın (Şekil 1.5). Diyottan akan akıma bağlı olarak stabilizasyon voltajı şu şekilde olacaktır: germanyum diyotlar için - 0,15...0,3 b; silikon için - 0,5...0,7 V.

Gerilim stabilizasyonu için ışık yayan diyotların kullanılması özellikle ilginçtir (Şekil 1.6) [R 11/83-40].

LED'ler aynı anda iki işlevi yerine getirebilir: parlamalarıyla voltajın varlığını belirtir ve değerini 1,5...2,2 V seviyesinde sabitler. UCT LED'lerin stabilizasyon voltajı yaklaşık formülle belirlenebilir: L/Cr=1236 /L. (B), burada X, LED radyasyonunun nm cinsinden dalga boyudur [Рл 4/98-32].

Gerilimi dengelemek için, özellikle bu amaçlar için tasarlanmamış yarı iletken cihazların (diyotlar ve transistörler) akım-gerilim karakteristiğinin ters dalı kullanılabilir (Şekil 1.7, 1.8 ve ayrıca Şekil 20.7). Bu voltaj (çığ kırılma voltajı) genellikle 7 V'u aşar ve aynı tipteki yarı iletken cihazlar için bile yüksek oranda tekrarlanabilir değildir. Böyle alışılmadık bir çalışma modu sırasında yarı iletken cihazların termal hasar görmesini önlemek için, bunların içinden geçen akımın bir miliamperin kesirlerini aşmaması gerekir. Bu nedenle, D219, D220 diyotları için arıza voltajı (stabilizasyon voltajı) 120 ila 180 V [P 9/74-62; R10/76-46; R 12/89-65].

Düşük voltajları dengelemek için Şekil 2'de gösterilen devreler kullanılır. 1.9 - 1.12. Devrede (Şekil 1.9) [Goroshkov B.I.] bir “diyot” kullanılır paralel bağlantı iki silikon transistör. Bu devrenin stabilizasyon voltajı silikon transistörler için 0,65...0,7 V ve germanyum transistörler için yaklaşık 0,3 V'tur. Böyle bir stabilizatör analogunun iç direnci, 1000...5000'e kadar stabilizasyon katsayısıyla 5...10 Ohm'u aşmaz. Ancak ortam sıcaklığı değiştiğinde devrenin çıkış voltajındaki dengesizlik derece başına 2 mV civarındadır.

Şekil 2'deki diyagramda. 1.10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] germanyumun sıralı olarak dahil edilmesini kullandı ve silikon transistörler. Zener diyotun bu analogunun yük akımı 0,02... 10 mA olabilir. Şekil 2'de gösterilen cihazlar. 1.11 ve 1.12 [Рл 1/94-33], p-p-p ve p-p-p yapılarının transistörlerinin arka arkaya bağlantısını kullanır ve yalnızca devrelerden birinde çıkış voltajını artırmak için aralarında bir silikon diyot bağlanması bakımından farklılık gösterir. transistörlerin bazları (bir veya birkaç). Zener diyot analoglarının stabilizasyon akımı (Şekil 1.11, 1.12) 0,1...100 mA aralığında olabilir, akım-gerilim karakteristiğinin çalışma bölümündeki diferansiyel direnç 15 Ohm'u aşmaz.

Düşük voltajlar, alan etkili transistörler kullanılarak da stabilize edilebilir (Şekil 1.13, 1.14). Bu tür devrelerin stabilizasyon katsayısı çok yüksektir: tek transistörlü bir devre için (Şekil 1.13), aynı altında iki transistörlü bir devre için (Şekil 1.14) 5... 15 V besleme voltajında ​​​​300'e ulaşır. koşullarda 1000'i aşmaktadır [P 10/95-55]. Bu zener diyot analoglarının iç direnci sırasıyla 30 Ohm ve 5 Ohm'dur.

Zener diyot olarak bir dinistör analoğu kullanılarak bir voltaj dengeleyici elde edilebilir (Şekil 1.15, ayrıca Bölüm 2'ye bakınız) [Goroshkov B.I.].

Yükteki yüksek akımlarda voltajları dengelemek için daha fazlasını kullanın karmaşık devreler, Şekil 2'de sunulmuştur. 1,16 - 1,18 [R 9/89-88, R 12/89-65]. Yük akımını arttırmak için kullanılması gerekir güçlü transistörlerısı emicilerine monte edilir.

Çok çeşitli besleme voltajı değişimlerinde (4,5'ten 18 6'ya kadar) çalışan ve besleme voltajının alt sınırından biraz farklı bir çıkış voltajı değerine sahip bir voltaj dengeleyici, Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.19 [Goroshkov B.I.].

Daha önce tartışılan zener diyot tipleri ve bunların analogları, stabilizasyon voltajının düzgün bir şekilde düzenlenmesine izin vermez. Bu sorunu çözmek için zener diyotlara benzer ayarlanabilir paralel stabilizatör devreleri kullanılır (Şekil 1.20, 1.21).

Zener diyotun bir analogu (Şekil 1.20), çıkış voltajını 2,1 ila 20 V [R 9/86-32] aralığında sorunsuz bir şekilde değiştirmenize olanak sağlar. Böyle bir "zener diyotun" 5 mA'ya kadar yük akımında dinamik direnci 20...50 Ohm'dur. Sıcaklık stabilitesi düşüktür (-3x10"3 1/°C).

Zener diyotun düşük voltajlı analogu (Şekil 1.21), herhangi bir çıkış voltajını 1,3 ila 5 V aralığında ayarlamanıza olanak tanır. Stabilizasyon voltajı, R1 ve R2 dirençlerinin oranı ile belirlenir. Çıkış empedansı paralel sabitleyici 3,8V'de 1 ohm'a yakındır. Çıkış akımı, çıkış transistörünün parametreleri tarafından belirlenir ve KT315 için 50... 100 mA'ya ulaşabilir.

Kararlı bir çıkış voltajı elde etmek için orijinal devreler Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.22 ve 1.23. Cihaz (Şekil 1.22) simetrik bir zener diyotun [E 9/91] bir analogudur. Düşük voltaj stabilizatörü için (Şekil 1.23), voltaj stabilizasyon faktörü 10'dur, çıkış akımı 5 mA'yı geçmez ve çıkış direnci 1 ila 20 Ohm arasında değişir.

Şekil 2'deki düşük voltajlı diferansiyel tip zener diyotun bir analogu. 1.24 stabiliteyi arttırmıştır [P 6/69-60]. Çıkış voltajı sıcaklığa çok az bağlıdır ve iki zener diyotun stabilizasyon voltajları arasındaki farkla belirlenir. Artan sıcaklık kararlılığı, sıcaklık değiştiğinde her iki zener diyot üzerindeki voltajın aynı anda ve yakın oranlarda değişmesiyle açıklanmaktadır.

Edebiyat: Shustov M.A. Pratik devre tasarımı (Kitap 1), 2003

Zener diyot, benzersiz özelliklere sahip bir yarı iletken diyottur. Sıradan bir yarı iletken tekrar açıldığında bir yalıtkan ise, bu işlevi uygulanan voltajda belirli bir artışa kadar yerine getirir, ardından çığ benzeri geri dönüşümlü bir arıza meydana gelir. Zener diyottan geçen ters akımın daha da artmasıyla dirençte orantılı bir azalma nedeniyle voltaj sabit kalmaya devam eder. Bu şekilde bir istikrar rejimine ulaşmak mümkündür.

Kapalı durumda, başlangıçta zener diyottan küçük bir kaçak akım geçer. Eleman değeri yüksek olan bir direnç gibi davranır. Arıza sırasında zener diyotun direnci önemsiz hale gelir. Girişteki voltajı artırmaya devam ederseniz eleman ısınmaya başlar ve akım izin verilen değeri aştığında geri dönüşü olmayan bir termal bozulma meydana gelir. Konu bu noktaya getirilmezse gerilim sıfırdan çalışma alanının üst sınırına çıktığında zener diyotun özellikleri korunur.

Zener diyot doğrudan çalıştırıldığında özellikleri diyottan farklı değildir. Artı p-bölgesine ve eksi n-bölgesine bağlandığında bağlantı direnci düşüktür ve akım içinden serbestçe akar. Giriş voltajının artmasıyla artar.

Zener diyot, çoğunlukla ters yönde bağlanan özel bir diyottur. Eleman başlangıçta kapalı durumdadır. Bir elektrik arızası meydana geldiğinde, voltaj zener diyotu bunu geniş bir akım aralığında sabit tutar.

Anoda eksi, katoda artı uygulanır. Stabilizasyonun ötesinde (2 noktasının altında), aşırı ısınma meydana gelir ve elemanın arızalanma olasılığı artar.

Özellikler

Zener diyotların parametreleri aşağıdaki gibidir:

• U st - nominal akım I st'de stabilizasyon voltajı;
• Ist min - elektrik arızasının başlangıcındaki minimum akım;
• Ist max - izin verilen maksimum akım;
• TKN - sıcaklık katsayısı.

Geleneksel diyottan farklı olarak zener diyot, elektriksel ve termal arıza alanlarının akım-gerilim karakteristiğinde birbirinden oldukça uzakta bulunduğu yarı iletken bir cihazdır.

İzin verilen maksimum akımla ilişkili olarak tablolarda sıklıkla gösterilen bir parametre vardır - güç kaybı:

P maks = I st maks ∙ U st.

Zener diyot işleminin sıcaklığa bağımlılığı pozitif veya negatif olabilir. Farklı işaret katsayılarına sahip elemanların seri olarak bağlanmasıyla, ısıtma veya soğutmadan bağımsız hassas zener diyotlar oluşturulur.

Bağlantı şemaları

Tipik şema basit stabilizatör, oluşur balast direnci Rb ve yükü yönlendiren bir zener diyot.

Bazı durumlarda stabilizasyon bozulur.

1. Çıkışta bir filtre kapasitörü ile güç kaynağından stabilizatöre yüksek voltaj sağlanması. Şarj sırasındaki akım dalgalanmaları zener diyotunun arızalanmasına veya Rb direncinin tahrip olmasına neden olabilir.
2. Yük atma. Girişe maksimum voltaj uygulandığında, zener diyot akımı izin verilen değeri aşabilir, bu da ısınmasına ve tahrip olmasına yol açacaktır. Burada pasaport güvenli çalışma alanına uymak önemlidir.
3. Rb direnci küçük seçilir, böylece mümkün olan minimum besleme voltajında ​​​​ve yükte izin verilen maksimum akımda zener diyot çalışma alanı düzenleme.

Stabilizatörü korumak için tristör koruma devreleri veya

Direnç Rb aşağıdaki formülle hesaplanır:

R b = (U pit - U nom)(I st + I n).

Zener diyot akımı I st, giriş voltajı U beslemesine ve yük akımı I n'ye bağlı olarak izin verilen maksimum ve minimum değerler arasından seçilir.

Zener diyotların seçimi

Elemanların stabilizasyon voltajında ​​geniş bir yayılımı vardır. U n'nin kesin değerini elde etmek için aynı partiden zener diyotlar seçilir. Daha dar parametre aralığına sahip tipler vardır. Yüksek güç dağıtımı için elemanlar radyatörlere monte edilir.

Bir zener diyotunun parametrelerini hesaplamak için, örneğin aşağıdakiler gibi başlangıç ​​verileri gereklidir:

• U beslemesi = 12-15 V - giriş voltajı;
• U st = 9 V - stabilize voltaj;

Parametreler düşük enerji tüketimine sahip cihazlar için tipiktir.

Minimum 12 V giriş voltajı için yük akımı maksimum - 100 mA olarak seçilir. Ohm yasasını kullanarak devrenin toplam yükünü bulabilirsiniz:

R∑ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

Zener diyottaki voltaj düşüşü 9 V'tur. 0,1 A akım için eşdeğer yük şöyle olacaktır:

Req = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Artık balast direncini belirleyebilirsiniz:

Rb = 120 Ohm - 90 Ohm = 30 Ohm.

Değerin hesaplanan değerle örtüştüğü standart seriden seçilir.

Zener diyottan geçen maksimum akım, yük bağlantısının kesilmesi dikkate alınarak belirlenir, böylece herhangi bir tel lehimlenmemişse arızalanmaz. Direnç üzerindeki voltaj düşüşü şu şekilde olacaktır:

UR = 15 - 9 = 6 V.

Daha sonra dirençten geçen akım belirlenir:

ben R = 6/30 = 0,2 A.

Zener diyot seri olarak bağlandığı için I c = I R = 0,2 A.

Dağılım gücü P = 0,2∙9 = 1,8 W olacaktır.

Elde edilen parametrelere göre uygun bir D815V zener diyotu seçilir.

Simetrik Zener diyot

Simetrik bir diyot tristör, iletken bir anahtarlama cihazıdır. alternatif akım. Çalışmasının bir özelliği, 30-50 V aralığında açıldığında voltajın birkaç volta düşmesidir. İki adet karşıt bağlı geleneksel zener diyotla değiştirilebilir. Cihazlar anahtarlama elemanları olarak kullanılır.

Zener diyot analogu

Uygun bir elemanın seçilmesi mümkün olmadığında, transistörlerdeki zener diyotun bir analogu kullanılır. Avantajları voltajı düzenleme yeteneğidir. Bu amaçla birkaç kademeli DC yükselteçler kullanılabilir.

Girişe R1'li bir voltaj bölücü takılmıştır. Giriş voltajı artarsa ​​​​transistör VT1'in tabanında da artar. Aynı zamanda, transistör VT2'den geçen akım da artar, bu da voltajdaki artışı telafi eder ve böylece çıkışta stabil kalmasını sağlar.

Zener diyot işaretleme

Cam zener diyotlar ve plastik kasalarda zener diyotlar üretilmektedir. İlk durumda, aralarında V harfinin bulunduğu 2 sayı uygulanır. 9V1 yazısı, U st = 9,1 V anlamına gelir.

Plastik kasanın üzerindeki yazılar, diğer parametreleri de bulabileceğiniz bir veri sayfası kullanılarak deşifre edilir.

Gövde üzerindeki koyu renkli halka, artının bağlı olduğu katodu gösterir.

Çözüm

Zener diyot, özel özelliklere sahip bir diyottur. Zener diyotların avantajı yüksek seviye geniş bir çalışma akımı değişiklikleri aralığında voltaj stabilizasyonunun yanı sıra basit devreler bağlantılar. Alçak voltajı dengelemek için cihazlar ileri yönde açılır ve sıradan diyotlar gibi çalışmaya başlarlar.