Nuo teorijos iki praktikos: „Zener“ diodų naudojimas patikimai apsaugoti nuo viršįtampių
2024-05-15 9304

„Zener Diodes“, kurį XX amžiaus pradžioje sukūrė amerikiečių fizikas Clarence'as Melvinas Zeneris po 1930 m. Harvardo universiteto daktaro laipsnio, pažymėjo reikšmingą elektroninių komponentų pažangą.Šiame straipsnyje išsamiai aprašytos specifinės šių diodų, kurie yra smarkiai panaikinti, savybės, kad būtų sukurtos labai plonos išeikvojimo regionai, kuriuose yra stiprių elektrinių laukų.Kai šis laukas pasiekia diodo skilimo įtampą, kuri gali būti mažesnė nei 5 V, kai leidžiama leidžiama „Zener“ ar daugiau nei 5 V, jis yra pakankamai stiprus, kad būtų galima išstumti elektronus iš jų atominių jungčių, sukuriant elektros srovę.Šis atradimas buvo naujas būdas valdyti elektronines grandines, kurių skilimo įtampa yra nuo mažesnės nei 1 V iki daugiau nei 250 V, o tolerancijos nuo 1% iki 20%, palengvindamas tikslumą elektroniniuose dizainuose.

Katalogas

1 paveikslas: Zenerio diodas tikrame PCB

Kas yra „Zener“ diodas?

„Zener“ diodai pasinaudoja PN jungties skilimo charakteristikomis, kai yra nukreiptos atvirkščiai, ir gali atlikti didesnį vaidmenį palaikant jų galinės įtampos stabilumą, kai dabartinė svyruoja žymiai.Diodo įtampa per juos išlieka pastovi ir neturi įtakos jokie V ariat jonai įėjimo įtampoje.Šis stabilumas yra naudingas elektroninių grandinių dizainuose, siekiant neutralizuoti grandinės įtampos pokyčius, kurie gali atsirasti dėl maitinimo šaltinių ar panašių trikdžių.Diegdami „Zener“ diodus strateginiuose taškuose, dizaineriai gali patikimai stabilizuoti įtampą per apkrovas, užtikrindami nuoseklų elektroninių komponentų veikimą.Ši tiesi, bet sudėtinga „Zener Diodes“ funkcija daro juos neatsiejama šiuolaikinės grandinės dalimi, palengvinančia tikslią įtampos valdymą ir padidinant bendrą elektros sistemų patikimumą.

Be to, „Zener“ diodo elektrinis simbolis skiriasi nuo įprasto diodo simbolio.Grandinės schemose įprasti diodai, tokie kaip signalo diodai ar galios diodai, pavaizduoti standartiniais simboliais, kurie skiriasi nuo tų, kurie naudojami zenerio diodams.

2 paveikslas: įprastas diodas

3 paveikslas: „Zener“ diodas

Kalbant apie „Zener“ diodus, sukurtus specialiai trumpalaikiam įtampos slopinimui (TV), jie dažnai sujungiami į vieną įrenginį.Šis derinio įrenginys pavaizduotas schemomis su skirtingu simboliu, kuris vizualiai išskiria jį iš vieno zenerio diodų ir kitų tipų diodų.Šis specializuotas simbolis padeda technikams ir inžinieriams greitai nustatyti įrenginio funkciją ir charakteristikas grandinėje, užtikrinant tikslų ir efektyvų grandinės dizainą ir trikčių šalinimą.

4 paveikslas: Dviejų televizorių „Zener“ diodų derinys

Bendrosios zenerio diodo vertės ir dalių numeriai

Renkantis „Zener“ diodą, labai svarbu pasirinkti jį su įtampos įvertinimu, kuris atitinka jūsų grandinės poreikius, kad būtų užtikrintas efektyvus įtampos reguliavimas ir apsauga.Čia yra dažniausiai naudojamų „Zener“ diodų, tipiškų programų ir dalių numerių suskirstymas.

3.3V 1N5226

Idealiai tinka stabilizuojant 3,3 V loginių grandinių stabilizavimą, kuris dažniausiai randamas mikrokontrolliuose ir skaitmeninių signalų procesoriuose (DSP).Šie diodai užtikrina nuoseklų našumą išlaikydami teisingą veikimo įtampą.

5.1V 1N5231

Šis diodas, dažnai naudojamas 5 V skaitmeninėse ir loginėse grandinėse, puikiai tinka tipinėms TTL (tranzistoriaus tranzistoriaus logikai) ir CMOS (komplemenzinėms metalo oksido-semiclonductor) grandinėms.Tai užtikrina patikimą įtampos reguliavimą, apsaugant jautrius elektroninius komponentus nuo įtampos svyravimų.

5 paveikslas: 1N5231 Zener diodo matavimas

6,8 V 1N5235

Šis diodas yra pritaikytas analoginėms grandinėms, kurios veikia šiek tiek virš 5 V, ir siūlo papildomą apsaugą specializuotiems jutikliams ar senesnėms loginėms IC (integruotos grandinės), kuriems reikalingas įtampos buferis, kad jis veiktų saugiai ir efektyviai.

9.1V 1N5239

Optimalūs 9 V akumuliatoriams varomiems įrenginiams, tokiems kaip nešiojamieji stiprintuvai ar belaidžiai moduliai.Tai užtikrina, kad šie prietaisai gautų stabilų maitinimo šaltinį, padidindami jų našumą ir patikimumą.

11,0 V 1N5241

Tinka grandinėms, kurioms reikalinga šiek tiek aukščiau standartinių loginių lygių, įskaitant tam tikras analogines grandines.Tai taip pat suteikia 12 V sistemų apsaugą nuo viršįtampio, todėl ji yra universali įvairioms programoms.

13,0 V 1N5243

Dažniausiai naudojamas 12 V maitinimo šaltinio sistemose, ypač automobilių elektronikoje ar pramoninės valdymo sistemose.Tai siūlo tvirtą apsaugą nuo viršįtampio, apsaugant nuo galimų įtampos smaigalių, kurie galėtų sugadinti sistemą.

15,0 V 1N5245

Šis diodas naudojamas ten, kur reikalingas 15 V įtampos stabilumas, pavyzdžiui, maitinimo šaltiniuose eksploatavimo stiprintuvams arba kaip pagrindinė apsauga elektroninėse sistemose, kurių veikimo įtampos lygis yra aukštesnis.

„Zener Diode“ darbo principas

„Zener“ diodas veikia principus, skiriančius nuo tipinių puslaidininkių diodų dėl savo unikalios fizinės struktūros, pasižyminčios sunkiu dopingu.Šis dopingas sukelia žymiai plonesnį išeikvojimo sritį, todėl elektrinis laukas tampa intensyvesnis, palyginti su įprastais dioduose.

Kai „Zener“ diodas yra atvirkštinis, stiprus elektrinis laukas siauroje jo išeikvojimo zonoje gali tiesiogiai sujaudinti valentinių elektronų laidumo juostą esant tam tikros įtampos, vadinamos „Zener“ įtampa.Šis tiesioginis sužadinimas lemia „Zener“ suskirstymą - reiškinį, skiriantį nuo lavinos suskaidymo, paprastai matomo mažiau intensyviuose dioduose.Avalanos skilimo metu išeikvojimo sritis padidėja atvirkštiniu šališkumu, kol atvirkštinė įtampa bus pakankamai aukšta, kad būtų galima energetuoti mažumų nešiklius.Šie nešikliai įgyja pakankamai energijos, kad galėtų susidurti su grotelių jonais, išlaisvindami daugiau elektronų ir nustatant grandininę reakciją, kuri smarkiai padidina srovę.

6 paveikslas: „Zener“ diodo priekinė srovė

7 paveikslas: „Zener“ diodo viršįtampio apsaugos grandinės principas

Tačiau „Zener“ suskaidymas pirmiausia kyla iš kvantinio tunelinio, kurį sukelia intensyvus elektrinis laukas, atsirandantis dar prieš įvykstant lavinos skilimo sąlygoms.Šis kritinis skirtumas leidžia zenerio diodui išlaikyti stabilią įtampą per gnybtus, esant kintančiam srovės lygiui - pagrindinė savybė, kuri yra naudojama grandinės projektavimui įtampos stabilizavimui.

8 paveikslas: „Zener Diode Zener“ ir „Avalanche“ skilimo diagrama

9 paveikslas: „Zener Diode“ lavinos suskirstymo schema schema

Praktinėms pritaikymams „Zener“ diodai yra skirti naudoti „Zener“ gedimą arba lavinos skilimą, atsižvelgiant į jų „Zener“ įtampą.Diodai su mažesne zenerio įtampa, paprastai mažesnė nei 6 V, pirmiausia yra suskaidomi zenerio skilimais, todėl jie yra tinkami naudoti tam, kad įtampos stabilumui reikalingas stabilumas esant mažesnei įtampai.Atvirkščiai, diodai, kurių zenerio įtampa yra didesnė nei 6 V, labiau linkę patirti lavinos skilimą, o tai labiau tinka valdyti aukštesnę įtampos diapazoną.Šis lankstumas leidžia naudoti zenerio diodus įvairiuose elektroninių pritaikymų spektre, užtikrinant patikimą įtampos valdymą ir sustiprinant bendrą elektroninių grandinių pritaikomumą.

Skirtumas tarp zenerio diodo ir signalo diodo

„Zener“ diodai ir signalo diodai yra puslaidininkiniai įtaisai, naudojami elektroninėse grandinėse, tačiau jie labai skiriasi funkcijomis ir struktūra, ypač kai atvirkščiai.

10 paveikslas: Zenerio diodas Vs.Signalo diodas

„Zener Diodes“ - įtampos stabilumas ir apsauga

Šie prietaisai yra specialiai sukurti taip, kad būtų galima valdyti atvirkštines šališkumo sąlygas, naudojant sunkų puslaidininkinės medžiagos dopingumą.Šis aukštas dopingo lygis sumažina PN jungties plotį, sustiprindamas elektrinį lauką išeikvojimo srityje.Dėl to, kai atvirkštinė įtampa pasiekia „Zener“ skilimo įtampą (VZ), zenerio diodas leidžia srovei tekėti atvirkštine kryptimi be pažeidimo.Ši savybė yra labai svarbi tokioms programoms kaip įtampos reguliavimas ir apsauga nuo viršįtampio, kai būtina išlaikyti stabilią įtampą arba apsaugoti jautrius komponentus.Pavyzdžiui, įtampos reguliavimo scenarijuje, kai grandinės įtampa viršija zenerio įtampą, zenerio diodas suaktyvina, leidžiant srovę ir stabilizuodama įtampą, kad būtų išvengta svyravimų, galinčių pažeisti elektroninius komponentus.

Signalo diodai - - efektyvus signalo apdorojimas ir ištaisymas

Priešingai, signalo diodai yra skirti efektyviam laidumui į priekį su minimaliu atvirkštinės srovės nutekėjimu.Paprastai jie leidžia labai mažai srovės tekėti, kai atvirkštinis šališkumas - dažnai tik nanoamperai į mikroamperes - tai yra nereikšminga daugumai programų.Tačiau šie diodai gali būti pažeisti, jei atvirkštinė įtampa viršija jų skilimo įtampą, todėl gali būti atviros ar trumpos grandinės.Pagrindinės jų pritaikymai yra signalo formavimas, perjungimas ir mažos galios taisymas, kai reikia laidumo į priekį, ir norint išvengti trukdžių, reikia sumažinti atvirkštinę srovę.

Nors ir „Zener“, ir signalo diodai leidžia srovės srautui iš anodo į katodą, kai yra nukreiptas į priekį, jų atvirkštinio šališkumo elgesys patenkina skirtingus poreikius.„Zener“ diodai yra būtini grandinėse, kuriose reikia valdyti įtampą arba kur komponentams reikia apsaugos nuo įtampos smaigalių.Jų gebėjimas elgtis atvirkščiai be žalos yra unikalus ir būtinas tokiems apsauginiams vaidmenims.Ir atvirkščiai, signalo diodai puikiai tinka programoms, reikalaujančioms efektyvaus srovės laidumo į priekį su tvirta izoliacija atvirkštinio poslinkio metu.

Pasirinkimas tarp „Zener“ diodo ir signalo diodo priklauso nuo specifinių taikymo reikalavimų - įtampos stabilizavimas ir apsauga buvusiam, efektyviam signalo tvarkymui ir pastarojo ištaisymui.Kiekvienas diodo tipas siūlo pritaikytą privalumus, dėl kurių jie tinka skirtingam vaidmeniui projektuojant ir įgyvendinant.

„Zener“ viršįtampio apsaugos grandinės (OVP) pranašumai ir trūkumai ir trūkumai

Privalumai

Pirma, „Zener“ apsaugos nuo viršįtampio grandinė yra ypač tiesi, kurią daugiausia sudaro zenerio diodas, suporuotas su serijos rezistoriumi.Šis minimalistinis dizainas palengvina lengvai integraciją į įvairias elektronines sąrankas, todėl jis yra prieinamas net tiems, kurie turi pagrindinius techninius įgūdžius.Tai taip pat lengva prižiūrėti dėl kelių susijusių komponentų.

Toliau ekonomiškai naudinga naudoti „Zener“ diodus, skirti apsaugoti nuo viršįtampių.Tiek patys diodai, tiek susiję komponentai yra nebrangūs ir plačiai prieinami.Tai daro „Zener“ diodų grandines patrauklia galimybe efektyviam įtampos reguliavimui be reikšmingų finansinių investicijų.

Be to, „Zener“ diodai yra skirti pasiūlyti stabilų išėjimą pagal nurodytą skilimo įtampą.Šis stabilumas yra labai svarbus norint apriboti įtampą iki saugaus lygio, užtikrinant patikimą apsaugą nuo įtampos smaigalių, kurie kitu atveju galėtų pažeisti jautrius grandinės komponentus.

Trūkumai

Vienas reikšmingas trūkumas yra grandinės polinkis sunaudoti didelę galią veikimo metu.Kadangi zenerio diodas suaktyvina įtampą, jis taip pat leidžia praeiti srovę, o tai sukuria šilumą dėl atsparumo.Šis šiluma iš esmės iššvaistė energiją, kelianti iššūkį energijai jautriai pritaikyti.

Tada „Zener“ diodo sukelta šiluma, kai laidumas, gali sukelti aukštesnę grandinės temperatūrą.Norint efektyviai išsklaidyti šilumą ir palaikyti saugią komponentų temperatūrą, gali prireikti įgyvendinti papildomas aušinimo priemones, tokias kaip šilumos kriauklės ar ventiliatoriai.

Vis dėlto, nors „Zener“ diodai tobulėja esant įtampos reguliavimui, jie iš esmės nesuteikia stiprios viršūnės apsaugos.Norint apsaugoti nuo per didelių srovių, kurios gali atsirasti dėl gedimų sąlygų, dažnai būtina susieti zenerio diodus su kitais apsauginiais komponentais, tokiais kaip saugikliai ar grandinės pertraukikliai, kurie gali apsunkinti grandinės dizainą ir pridėti prie išlaidų.

Zenerio diodo funkcija

Pagrindinė viršįtampio apsaugos grandinės funkcija yra nuolat stebėti grandinės įtampą ir greitai reaguoti, jei ji viršija saugos slenkstį ir taip užkirstų kelią galimai elektroninių komponentų pažeidimams.„Zener“ diodai taip pat vaidina šį vaidmenį, nes jie gali išlaikyti stabilų laidumą esant tam tikrai atvirkštinės skilimo įtampai, kartu parodydami didelį pasipriešinimą normaliomis darbo sąlygomis, užtikrindami, kad jie netrukdytų tinkamai veikti grandinės veikimui.

Pirmiausia nustatykite normalią veikimo įtampą ir maksimalią įtampos slenkstį, kuris galėtų sugadinti grandinės komponentus.Pasirinkite zenerio diodą su zenerio įtampa, šiek tiek virš įprastos veikimo įtampos, tačiau žemiau maksimalios įtampos slenksčio.Ši sąranka užtikrina, kad diodas suaktyvina elektros energiją tik tada, kai įtampa viršija normalų diapazoną, taip apsaugant nuo viršįtampio.

Antra, integruokite pasirinktą „Zener“ diodą į grandinę lygiagrečiai su komponentu, kurį jis skirtas apsaugoti.Reikia tikslaus išdėstymo, nes jis leidžia diodui nugrimzti į įtampą perteklinę įtampą nuo jautraus komponento.Pridėkite srovę ribojantį rezistorių iš eilės su „Zener“ diodu.Šio rezistoriaus tikslas yra kontroliuoti srovės srautą per diodą, kai jis yra aktyvus, ir tai užkerta kelią pažeidimams dėl per didelės srovės ir užtikrinant, kad grandinė išlieka stabili ir saugi viršįtampio sąlygomis.

Operacinis pavyzdys

Apsvarstykite grandinę, skirtą pagerinti triukšmo tankio matavimą.Po mažo triukšmo maitinimo šaltinio dedamas „Zener“ diodas, kurio skilimo įtampa yra šiek tiek virš tipinės tiekimo įtampos, kad būtų galima valdyti bet kokius svyravimus.„Zener“ diodas sugeria įtampos smaigalius ir stabilizuoja išėjimo įtampą į vėlesnes grandines.Kruopščiai apskaičiuotas srovės ribojantis rezistorius naudojamas apsaugoti zenerio diodą įvairiomis apkrovos sąlygomis ir užtikrinti pastovią įtampos išėjimą.

Norėdami tvarkyti triukšmo signalus, įtraukite nuolatinės srovės blokavimo kondensatorių, kad būtų galima filtruoti nuolatinės srovės komponentus ir leiskite per kintamos srovės triukšmo signalą, užtikrindami, kad jo netrukdytų nuolatinės srovės trukdžiai.Tada triukšmo signalas sustiprinamas naudojant mažo triukšmo stiprintuvą ir galbūt naudojant daugiapakopį amplifikaciją, kad signalas sustiprintų, nepakeisdamas jo vientisumo.Tada šis signalas perduodamas per pralaidumo filtro rinkinį tarp 1KHz ir 3KHz, kad būtų galima atskirti ir išmatuoti triukšmą tik tikslinio dažnio diapazone, taip užtikrinant tikslumą aptikimo ir matavimo metu.

Galiausiai signalas matuojamas naudojant tikrąjį RMS voltmetrą, kuris siūlo didelį tikslumą ir stabilumą.Atidžiai pasirinkdami „Zener“ įtampą ir sukonfigūravus srovės ribojantį rezistorių, „Zener“ diodų viršįtampio apsaugos grandinė suteikia patikimą sprendimą apsaugoti elektroninę įrangą nuo netikėtų aukštos įtampos įvykių, taip užtikrinant ilgaamžiškumą ir stabilų elektroninių prietaisų veikimą.

11 paveikslas: Zenerio diodas, naudojamas triukšmo tankio matavimo grandinėje

Kaip apsaugoti grandines nuo viršįtampio?

Saugoti jautrius elektroninius komponentus, tokius kaip mikrovaldikliai, nuo per didelės įtampos yra labai svarbūs projektavimui.Paprastai mikrovaldiklio I/O kaiščiai turi maksimalų įtampos toleranciją - dažnai 5 V.Viršijant šią ribinę riziką, kenkiančią mikrovaldikliui.Praktinis šių komponentų apsaugos būdas apima apsaugos nuo viršįtampio (OVP) grandinės sukūrimą naudojant „Zener“ diodus.

Kielei, kurioje įprasta veikimo įtampa yra netoli 5 V, idealus yra zenerio diodas, turintis šiek tiek didesnę skilimo įtampą, pavyzdžiui, 5,1 V.Tai užtikrina, kad normaliomis sąlygomis (įtampa, mažesnė nei 5,1 V), zenerio diodas išlieka nelaidus ir netrukdo grandinės veikimui.Kai įvesties įtampa viršija 5,1 V, „Zener“ diodas suaktyvėja, vykdydamas srovę ir prispaudžia įtampą maždaug 5,1 V, kad būtų išvengta bet kokio grandinės komponentų pažeidimo pasroviui.

Norėdami patvirtinti dizainą, modeliuokite OVP grandinę naudodamiesi „Spice“ programine įranga, pavyzdžiui, „Cadence PSPICE“.Nustatykite modeliavimą su įtampos šaltiniu (V1), srove ribojančiu rezistoriumi (R1) ir pasirinktu „Zener“ diodu (D2).Šiame scenarijuje tarkime, kad bandymui skirtas 6,8 V zenerio diodas (pvz., 1N4099).Jei V1 įtampa viršija 6,8 V, modeliavimas turėtų parodyti, kad išėjimo įtampa efektyviai ribojama iki maždaug 6,8 V ar mažesnės, patvirtinant diodo apsaugą.

Kai įvesties įtampa yra 6 V, išėjimas turėtų išlikti stabilus ir artimas įėjimui, nurodant normalų veikimą.Esant 6,8 V, išėjimas turėtų būti šiek tiek mažesnis už „Zener“ įtampą, parodant diodo įsitraukimą ir įtampos stabilizavimą.Padidinus įvestį iki 7,5 V (viršįtampio sąlyga), išėjimas turėtų būti žymiai mažesnis už įvestį, maždaug 6,883 V, parodant veiksmingą apsaugą nuo viršįtampio.Atsižvelgiant į specifinius grandinės poreikius, galima pasirinkti zenerio diodus su įvairiomis skilimo įtampomis, tokiomis kaip 3,3 V, 5,1 V, 9,1 V ir 10,2 V.Šis lankstumas leidžia dizaineriams pritaikyti apsaugą nuo viršįtampio pagal tikslus taikymo reikalavimus, užtikrinant optimalią apsaugą.

Atidžiai pasirinkdami tinkamą „Zener“ diodą ir tiksliai imituodamas jo elgesį skirtingomis įtampos sąlygomis, dizaineriai gali užtikrinti tvirtą apsaugą nuo viršįtampio.Šis požiūris ne tik apsaugo nuo subtilių grandinės komponentų pažeidimų, bet ir padidina bendrą elektroninių prietaisų patikimumą ir našumą.

12 paveikslas: „Zener Diode“ grandinės schema

Kaip pasirinkti tinkamą apsaugos nuo viršįtampį „Zener Diode“?

Norint pasirinkti veiksmingą „Zener“ diodo apsaugą nuo viršįtampio, reikia kelių kritinių veiksmų, kad grandinė būtų saugiai ir efektyviai veikianti bet kokiomis sąlygomis.

Nustatykite tinkamą „Zener“ įtampą

Nustatykite maksimalią įtampą, kurią turėtų valdyti grandinė.Pavyzdžiui, jei projektas nurodo, kad įtampa neturėtų viršyti 6,8 V, idealu būtų „Zener“ diodas, kurio skilimo įtampa yra 6,8 V.

Jei nėra tikslaus reikalingos „Zener“ įtampos atitikties, rinkitės artimiausią didesnę vertę.Pavyzdžiui, norint apsaugoti nuo 7 V viršūnių, 6,8 V „Zener“ diodas būtų tinkamas apytikslis, efektyviai užfiksuojant įtampą, esančią šiek tiek žemiau maksimalios slenksčio.

Apskaičiuokite apkrovą ir šališkumo srovę

Pradėkite apskaičiuodami srovę, kuri paprastai tekės per apkrovą;Tarkime, kad tai 50 mm.Į šį paveikslą pridėkite šališkumo srovę, reikalingą „Zener Diode“ operacijai.Jei „Zener“ diodui reikia 10 mA šališkumo srovės, bendras srovės reikalavimas būtų 60 mA (50 mA apkrovos srovė ir 10 mA paklaidos srovė).

Nustatykite „Zener“ diodo galios reitingą

Apskaičiuokite galios išsklaidymą naudodami „Zener“ įtampą ir bendrą srovę.Kai „Zener“ įtampa yra 6,8 V ir bendra 60 mA srovė, galios išsklaidymas būtų apskaičiuojamas kaip 6,8 V x 0,060A = 0,408 vatų.Pasirinkite „Zener“ diodą, kurio galios įvertinimas yra didesnis nei apskaičiuota vertė, kad užtikrintumėte patikimumą ir saugumą.Diodas, kurio įvertinimas yra 500 MW, suteiktų pakankamai maržos.

Apskaičiuokite dabartinio ribojančio rezistoriaus vertę

Patikrinkite maksimalią įtampą, kurią gali patirti grandinė, tarkime, 13 V.Apskaičiuokite įtampos kritimą per rezistorių, o tai yra skirtumas tarp šaltinio įtampos ir zenerio įtampos: 13 V - 6,8 V = 6,2 V.Naudodamiesi Ohmo dėsniu, apskaičiuokite reikalingą pasipriešinimo vertę: įtampos kritimas / bendra srovė = 6,2 V / 0,060A ≈ 103Ω.Praktiniais tikslais galite tai suapvalinti pagal standartinę rezistoriaus vertę, pavyzdžiui, 100Ω.

Zenerio diodo aptikimo metodas

Norint nustatyti Zenerio diodų poliškumą, galima pradėti ištyrus jų išvaizdą.Metalo kapsuliuotos zenerio diodai dažnai išskiria poliškumą per jų galutinio veido formą: plokščias galas paprastai rodo teigiamą elektrodą, o pusapvalis galas žymi neigiamą elektrodą.Norėdami gauti plastikinius kapsuliuotus „Zener“ diodus, ieškokite spalvų žymės ant neigiamo terminalo, siūlydami greitą vaizdinį poliškumo vadovą.

Tikslesniam metodui efektyvus naudoti multimetrą, nustatytą į diodų bandymą arba mažo pasipriešinimo nustatymą, pavyzdžiui, RX1K, yra efektyvus.Prijunkite multimetro zondus prie diodo - po vieną prie kiekvieno gnybto.Atkreipkite dėmesį į rodomą pasipriešinimą, tada pakeiskite zondus ir dar kartą išmatuokite.Sąranka, parodanti mažesnį pasipriešinimą, turės teigiamą ir raudoną neigiamą gnybtą.Labai didelis arba labai mažas atsparumas abiejuose matavimuose gali parodyti, kad diodas yra pažeistas ir netinkamas.

13 paveikslas: „Zener“ diodai

Išmatuojant „Zener“ diodo įtampos reguliavimo vertę, patartina naudoti nuolat reguliuojamą nuolatinės srovės maitinimo šaltinį.„Zener“ diodams, kurių vertė žemiau 13 V, nustatykite maitinimo šaltinį iki 15 V.Prijunkite diodą iš eilės su 1,5 kΩ srovės ribojančiu rezistoriumi tarp katodo ir teigiamo maitinimo šaltinio išėjimo, o anodo-prie neigiamos išvesties.Išmatuokite įtampą per diodą naudojant multimetrą;Rodoma vertė bus diodo įtampos reguliavimo vertė.

14 paveikslas: Bendrosios zenerio diodo formos

„Zener“ diodų, kurių reguliavimo vertės viršija 15 V, padidinkite maitinimo šaltinio išėjimą iki daugiau nei 20 V, kad būtų užtikrintas tikslus matavimas.Arba aukštos įtampos zenerio diodams gali būti naudojamas „Megohmmeter“, galintis pristatyti iki 1000 V.Prijunkite teigiamą megohmmetro laidą su neigiamu diodo gnybte ir neigiamu švinu į teigiamą gnybtą.Pasukite megohmmetro rankeną pastoviu greičiu ir nuskaitykite įtampą per diodą, naudodami multimetrą, kol ji stabilizuosis diodo reguliavimo įtampoje.

Jei šių bandymų metu pastebimi įtampos vertės svyravimai ar nestabilumas, tai gali reikšti, kad diodas veikia arba nenuosekliai, arba yra pažeistas, todėl reikia jo pakeitimo.

„Zener Diode“ paketo dydis

15 paveikslas: „Zener Diode“ paketo matmenys

Dirbant su „Zener“ diodais, reikia susipažinti su jų fiziniais matmenimis ir pakuotėmis.Šių diodų matmenys paprastai pateikiami coliais, laikantis tam tikrų gamybos standartų ir pramonės nuostatų, nors milimetrų matmenis taip pat galima naudoti.

Išsami paketo kontūro detalės

Išoriniai zenerio diodo paketo matmenys, apimantys ir skersmenį (BD), ir ilgį (BL), gali būti sureguliuoti nurodytomis ribomis.Šis lankstumas leidžia pritaikyti pritaikymą įvairiose programose, ypač kai susirūpinimas kelia šilumos valdymą.Jei „Zener“ diodo pakete yra šiluminė pasta, naudojama šilumos laidumui sustiprinti nuo diodo, šis elementas turėtų būti svarstomas pagal bendrą paketo dydį.Tačiau įprastos minimalaus dydžio apribojimai skersmeniui (BD) netaikomi, kai joje dalyvauja šiluminė pasta.Ilgio matavimas (BL) turėtų apimti visą pakuotę, pridedama šiluminė pasta.

Kaiščio skersmuo V ariat jonų

„Zener“ dioduose kaiščių skersmuo gali skirtis pakuotėje.Šis V ariat jonas atitinka bet kokius kaiščio apdailos ar nuokrypių nelygumus ar nuokrypius, kuriuose nėra šiluminės pastos.Tokie veiksniai kaip dengimo storis ar nedidelės gamybos anomalijos gali sukelti kaiščio dydžio skirtumus, kuriuos svarbu atsižvelgti projektavimo ir surinkimo procesų metu.

Simbolio vaizdas skersmeniui

Siekiant užtikrinti inžinerinių dizainų dokumentų ir nuoseklumo aiškumą, „Zener Diodes“ brėžinių skersmens dydis ir specifikacijos laikosi ASME Y14.5M standarto.Šis standartas diktuoja simbolio „φx“ naudojimą, kad būtų galima parodyti skersmenis, skatinti vienodumą ir tikslumą inžineriniuose brėžiniuose ir padėti išlaikyti nuoseklumą gamybos specifikacijose.

Išvada

Dėl „Zener“ diodų vystymosi jie tapo būtini šiuolaikinėje elektronikoje, ypač įtampos reguliavime ir apsauga nuo viršįtampių.Jų unikalios „Zener“ ir „Avalanche“ suskaidymo savybės leidžia jiems efektyviai valdyti įtampos svyravimus.Palyginus jų struktūras ir operacijas su signalo diodų veiklomis, giliname mūsų supratimą apie jų specifinius pritaikymus grandinių dizaine.Tačiau nors „Zener Diodes“ siūlo efektyvią, ekonomišką apsaugą nuo viršįtampio, jie taip pat pateikia tokius iššūkius kaip didelė energijos suvartojimas ir veiksmingo šiluminio valdymo poreikis.Šie klausimai pabrėžia nuolatinių naujovių ir optimizavimo elektroninės grandinės projektavimo poreikį, kad būtų panaudotas visas „Zener“ diodų potencialas.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kam naudojamas zenerio diodas?

„Zener“ diodas pirmiausia naudojamas įtampos reguliavimui, užtikrinant, kad net jei tiekimo įtampa svyruoja, įtampa per zenerio diodą išlieka stabilus.Jis taip pat naudojamas apsaugai nuo viršįtampių, apsaugant jautrią elektroniką nuo įtampos smaigalių.

2. Kas yra apsauga nuo viršįtampio?

Apsauga nuo viršįtampio yra grandinės apsaugos mechanizmas, neleidžiantis per didelei įtampai sugadinti elektroninius komponentus.Tai užtikrina, kad įtampos lygis neviršytų saugių grandinės komponentų ribų.

3. Kokios yra apsaugos nuo viršįtampių grandinės?

Apsaugos nuo viršįtampių grandinės yra skirtos užkirsti kelią per didelei įtampai pasiekti ir sugadinti komponentus.Šios grandinės paprastai naudoja komponentus, tokius kaip „Zener“ diodai, varistoriai, arba trumpalaikė įtampos slopintuvo (TV) diodai, kad būtų užfiksuota įtampa iki saugaus lygio įtampos smaigalių metu.

4. Kuo skiriasi normalus diodas ir zenerio diodas?

Pagrindinis skirtumas yra atvirkštinės įtampos tvarkymas.Normalūs diodai blokuoja srovę atvirkštine kryptimi ir gali būti pažeista, jei atvirkštinė įtampa viršija tam tikrą slenkstį.Priešingai, „Zener“ diodai yra suprojektuoti ne tik blokuoti atvirkštinę srovę, bet ir saugiai atlikti, kai atvirkštinė įtampa viršija iš anksto nustatytą lygį, žinomą kaip „Zener“ įtampa, be pažeidimų.

5. Koks yra „Zener Diode“ darbo principas?

„Zener“ diodas veikia leisdamas srovei tekėti atvirkštine kryptimi, kai įtampa viršija jo zenerio įtampą.Taip yra dėl jo smarkiai paslėptos P-N sankryžos, sukuriančios siaurą išeikvojimo sritį.Aukšti elektriniai laukai šioje sankryžoje leidžia zenerio diodui atlikti atvirkščiai, nepažeidžiant, taip palaikant įtampos stabilumą per jį.Ši savybė naudojama įtampos reguliavimui ir apsaugai grandinėse.