Dioda zener

Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas

Artikel ini kebutuhan tambahan kutipan untuk verifikasi . Harap membantu memperbaiki artikel ini dengan menambahkan kutipan ke sumber terpercaya . Unsourced bahan mungkin akan ditantang dan dihapus . (Desember 2009)

Dioda zener

Karakteristik arus-tegangan dari dioda Zener dengan tegangan rusaknya dari 17 volt. Perhatikan perubahan skala tegangan antara arah (positif) bias maju dan bias terbalik (negatif) arah.

Sebuah dioda Zener adalah jenis khusus dari dioda yang memungkinkan arus mengalir dalam arah maju dalam cara yang sama sebagai dioda yang ideal, tetapi juga akan memungkinkan untuk mengalir dalam arah sebaliknya ketika tegangan berada di atas nilai tertentu yang dikenal sebagai rincian tegangan , "Zener tegangan lutut" atau "tegangan Zener." Perangkat ini bernama setelah Clarence Zener , yang menemukan properti listrik.
Sebuah solid-state konvensional dioda tidak akan memungkinkan arus signifikan jika itu adalah reverse-bias di bawah tegangan rusaknya kebalikannya. Ketika tegangan bias balik terlampaui rusaknya, dioda konvensional tunduk pada arus tinggi karena kerusakan longsor . Kecuali saat ini dibatasi oleh sirkuit, dioda akan rusak secara permanen karena terlalu panas. Dalam kasus bias maju yang besar (saat ini dalam arah panah), dioda pameran drop tegangan karena persimpangan built-in tegangan dan resistansi internal. Jumlah drop tegangan tergantung pada bahan semikonduktor dan konsentrasi doping.
Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama, kecuali perangkat ini dirancang khusus agar memiliki tegangan rusak yang jauh dikurangi, tegangan Zener disebut. Sebaliknya dengan perangkat konvensional, dioda Zener dicatu-balik akan menunjukan perilaku rusak yang terkontrol dan memungkinkan arus untuk menjaga tegangan melintasi dioda Zener dekat dengan Zener tegangan rusaknya. Sebagai contoh, sebuah dioda dengan tegangan rusaknya Zener sebesar 3,2 V akan menunjukkan tegangan drop yang sangat hampir 3,2 V di berbagai arus terbalik. Dioda Zener Oleh karena itu ideal untuk aplikasi seperti generasi dari tegangan referensi (misalnya untuk penguat tahap), atau sebagai penstabil tegangan rendah-arus aplikasi.
Dioda Zener operasi tergantung pada berat doping dari nya pn junction yang memungkinkan elektron untuk terowongan dari pita valensi material tipe-p ke pita konduksi material tipe-n. Dalam skala atom, ini tunneling sesuai dengan pengangkutan elektron pita valensi ke pita konduksi negara kosong; sebagai akibat dari penghalang berkurang antara band dan medan listrik tinggi yang diinduksi karena tingkat yang relatif tinggi di kedua belah pihak dopings . ^[1] Tegangan rusaknya dapat dikontrol cukup akurat dalam proses doping. Sementara toleransi dalam 0,05% yang tersedia, toleransi yang paling banyak digunakan adalah 5% dan 10%. Tegangan tembus untuk dioda zener biasanya tersedia dapat bervariasi dari 1,2 volt sampai 200 volt.
Mekanisme lain yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche seperti dalam dioda avalanche . Kedua jenis dioda sebenarnya dibangun dengan cara yang sama dan kedua efek yang hadir dalam dioda jenis ini. Dalam dioda silikon sampai sekitar 5,6 volt, efek zener adalah efek utama dan menunjukkan tanda negatif koefisien suhu . Di atas 5,6 volt, efek avalanche menjadi dominan dan pameran koefisien temperatur positif. ^[1] Dalam sebuah dioda 5,6 V, dua efek terjadi bersamaan dan koefisien temperatur membatalkan satu sama mereka hampir keluar lain, sehingga dioda 5,6 V adalah komponen pilihan suhu-aplikasi kritis. Teknik manufaktur yang modern telah menghasilkan perangkat dengan tegangan lebih rendah dari 5,6 V dengan koefisien temperatur diabaikan, tetapi sebagai perangkat tegangan yang lebih tinggi ditemui, koefisien temperatur meningkat secara dramatis. Sebuah dioda 75 V 10 kali koefisien sebuah dioda 12 V.
Semua dioda tersebut, terlepas dari tegangan rusaknya, biasanya dipasarkan di bawah payung istilah "dioda Zener".

Isi  [hide]  1 Menggunakan 2 Lihat juga 3 Referensi 4 Pranala luar

[ sunting ] Menggunakan

. Dioda zener ditunjukkan dengan paket khas reverse saat ini - i _Z ditampilkan.

Dioda Zener banyak digunakan sebagai referensi tegangan dan sebagai shunt regulator untuk mengatur tegangan di sirkuit kecil. Ketika terhubung secara paralel dengan sumber tegangan variabel sehingga reverse bias, dioda Zener melakukan saat tegangan mencapai tegangan rusak diode sebaliknya. Sejak saat itu, impedansi yang relatif rendah dari dioda terus tegangan dioda pada nilai tersebut.

Dalam rangkaian ini, tegangan referensi yang khas atau regulator, tegangan input, U _DI, diatur turun ke tegangan output _OUT U stabil. Penurunan tegangan dari dioda D intrinsik stabil pada rentang lebar dan saat ini memegang U _OUT relatif konstan meskipun tegangan input dapat berfluktuasi pada rentang yang cukup lebar. Karena impedansi rendah dari dioda ketika dioperasikan seperti ini, Resistor R digunakan untuk membatasi arus yang melalui rangkaian.
Dalam kasus ini referensi sederhana, arus yang mengalir dalam dioda ditentukan menggunakan hukum Ohm dan jatuh tegangan yang dikenal di seluruh _Diode resistor R. Saya = (U _IN - _OUT U) / R _Ω
Nilai R harus memenuhi dua kondisi:

1. R harus cukup kecil bahwa saat ini melalui D terus D dalam pemecahan terbalik. Nilai arus ini diberikan dalam lembar data untuk D. Misalnya, BZX79C5V6 umum ^[2] perangkat, 5,6 V 0,5 W Zener dioda, memiliki membalikkan disarankan saat ini dari 5 mA. Jika saat ini tidak cukup ada melalui D, maka _OUT U akan diatur, dan kurang dari gangguan tegangan nominal (ini berbeda untuk tabung regulator tegangan dimana tegangan output akan lebih tinggi dari nominal dan bisa naik setinggi U _IN). Saat menghitung R, tunjangan harus dibuat untuk setiap arus yang melalui beban eksternal, tidak ditampilkan dalam diagram ini, terhubung di _OUT U.
2. R harus cukup besar sehingga arus yang melalui D tidak merusak perangkat. Jika arus yang melalui D adalah _D saya, kerusakan tegangan V _B dan maksimum daya disipasi P _MAX, maka saya _D V _B <P _MAX.

Beban A dapat ditempatkan melintasi dioda dalam rangkaian referensi, dan selama zener tetap dalam kerusakan terbalik, dioda ini akan memberikan sumber tegangan stabil untuk beban.
Regulator shunt yang sederhana, tetapi persyaratan bahwa resistor balast cukup kecil untuk menghindari drop tegangan yang berlebihan selama operasi terburuk (masukan tegangan bersamaan rendah dengan beban yang tinggi saat ini) cenderung meninggalkan banyak arus yang mengalir dalam dioda banyak waktu , membuat regulator cukup boros dengan disipasi daya tinggi diam, hanya cocok untuk beban yang lebih kecil.
Dioda zener dalam konfigurasi ini sering digunakan sebagai referensi untuk lebih stabil sirkuit regulator tegangan maju.
Alat ini juga ditemukan, biasanya dalam seri dengan persimpangan basis-emitor, pada tahap transistor mana pilihan selektif dari perangkat berpusat di sekitar titik longsoran salju / Zener dapat digunakan untuk memperkenalkan kompensasi suhu co-efisien menyeimbangkan dari transistor junction PN . Sebuah contoh dari jenis ini digunakan akan menjadi DC kesalahan penguat digunakan dalam catu daya diatur sirkuit sistem umpan balik.
Dioda zener juga digunakan dalam pelindung gelombang untuk membatasi lonjakan tegangan transien.
Aplikasi lain penting dari dioda zener adalah penggunaan kebisingan yang disebabkan oleh kerusakan longsor di nomor acak generator yang tidak pernah mengulangi.