No teorijas līdz praksei: Zener diožu izmantošana uzticamai aizsardzībai pret spriegumu
2024-05-15 9327

Zenera diodes, ko 20. gadsimta sākumā izstrādāja amerikāņu fiziķe Klarēna Melvins Zener pēc viņa doktora grāda iegūšanas Hārvarda universitātē 1930. gadā, iezīmēja ievērojamu progresu elektroniskajos komponentos.Šajā rakstā ir aprakstītas šo diožu īpašās īpašības, kuras ir ļoti leģētas, lai izveidotu ļoti plānus noplicināšanas reģionus, kur atrodas spēcīgi elektriskie lauki.Kad šis lauks sasniedz diodes sabrukšanas spriegumu, kas Zenera sadalīšanai var būt mazāks par 5 V, vai virs 5V lavīnu sadalīšanai, tas ir pietiekami spēcīgs, lai atbrīvotu elektronus no to atomu saitēm, radot elektrisko strāvu.Šis atklājums nodrošināja jaunu veidu, kā kontrolēt elektroniskās shēmas, sākot no sadalījuma sprieguma no mazāk nekā 1 V līdz vairāk nekā 250 V, ar pielaides no 1% līdz 20%, atvieglojot precizitāti elektroniskos dizainos.

Katalogs

1. attēls: Zener diode reālā PCB

Kas ir Zener diode?

Zener diodes izmanto PN krustojuma sadalīšanās īpašības, kad tās ir apgrieztas, un tām var būt lielāka loma to termināļa sprieguma stabilitātes saglabāšanā, kad strāva ievērojami svārstās.Diodes spriegums pa tām paliek nemainīgs un neietekmēts ar jebkuriem V ariat joniem ieejas spriegumā.Šī stabilitāte ir noderīga elektronisko ķēžu dizainā, lai neitralizētu ķēdes sprieguma izmaiņas, ko var izraisīt barošanas avota svārstības vai līdzīgi traucējumi.Izvietojot Zenera diodes stratēģiskos punktos, dizaineri var ticami stabilizēt spriegumu pāri kravām, nodrošinot konsekventu elektronisko komponentu veiktspēju.Šī tiešā, bet sarežģītā Zener diožu funkcija padara tās par neatņemamu mūsdienu shēmas sastāvdaļu, atvieglojot precīzu sprieguma kontroli un uzlabojot vispārējo elektrisko sistēmu uzticamību.

Turklāt Zener diodes elektriskais simbols atšķiras no parastā diodes simbola.Ķēdes diagrammās parastās diodes, piemēram, signāla diodes vai jaudas diodes, ir attēloti ar standarta simboliem, kas atšķiras no tiem, ko izmanto Zener diodes.

2. attēls: Regulārā diode

3. attēls: Zener diode

Runājot par zener diodes, kas īpaši paredzētas pārejošai sprieguma nomākšanai (televizoriem), tās bieži tiek apvienotas vienā ierīcē.Šī kombinētā ierīce ir attēlota shēmā ar atšķirīgu simbolu, kas vizuāli to atšķir no atsevišķām zener diodes un cita veida diodes.Šis specializētais simbols palīdz tehniķiem un inženieriem ātri noteikt ierīces funkciju un īpašības ķēdē, nodrošinot precīzu un efektīvu shēmas projektēšanu un problēmu novēršanu.

4. attēls: divu televizoru zener diožu kombinācija

Parastās Zener diodes vērtības un detaļu numuri

Izvēloties Zenera diodi, ir svarīgi izvēlēties vienu ar sprieguma novērtējumu, kas atbilst jūsu ķēdes vajadzībām, lai nodrošinātu efektīvu sprieguma regulēšanu un aizsardzību.Šeit ir sadalīts parasti izmantotās Zener diodes, to tipiskās lietojumprogrammas un detaļu numuri.

3,3 V 1N5226

Ideāli piemērots sprieguma stabilizēšanai 3.3 V loģikas ķēdēs, kas parasti sastopamas mikrokontrolleros un digitālajos signālu procesoros (DSP).Šīs diodes nodrošina konsekventu veiktspēju, saglabājot pareizo darba spriegumu.

5.1v 1N5231

Šī diode bieži tiek izmantota 5 V digitālo un loģisko ķēdēs, šī diode ir lieliski piemērota tipiskai TTL (tranzistora-tranzistora loģikai) un CMOS (komplementārām metāla oksīda semiconductor) shēmām.Tas nodrošina ticamu sprieguma regulēšanu, aizsargājot jutīgus elektroniskos komponentus no sprieguma svārstībām.

5. attēls: 1N5231 Zener diodes mērījums

6,8 V 1N5235

Šī diode ir pielāgota analogām shēmām, kas darbojas nedaudz virs 5V, piedāvājot papildu aizsardzību specializētiem sensoriem vai vecākiem loģikas IC (integrētām shēmām), kurām droši un efektīvi darbosies buferis ar spriegumu.

9.1v 1N5239

Optimāls 9 V akumulatoru darbināmām ierīcēm, piemēram, pārnēsājamiem pastiprinātājiem vai bezvadu moduļiem.Tas nodrošina, ka šīs ierīces saņem stabilu barošanas avotu, uzlabojot to veiktspēju un uzticamību.

11.0 V 1N5241

Piemērots ķēdēm, kurām nepieciešams spriegums nedaudz virs standarta loģikas līmeņiem, ieskaitot noteiktas analogās shēmas.Tas nodrošina arī 12 V sistēmu aizsardzību pret spriegumu, padarot to daudzpusīgu daudzām lietojumprogrammām.

13.0 V 1N5243

Parasti izmanto 12 V barošanas avota sistēmās, īpaši automobiļu elektronikā vai rūpniecības vadības sistēmās.Tas piedāvā stabilu aizsardzību pret spriegumu, aizsargājot pret iespējamiem sprieguma tapiem, kas varētu sabojāt sistēmu.

15.0 V 1N5245

Šī diode tiek izmantota, ja ir nepieciešama 15 V sprieguma stabilitāte, piemēram, operatīvo pastiprinātāju barošanas avotos vai kā pamata aizsardzību elektroniskās sistēmās ar augstāku darbības sprieguma līmeni.

Zener diodes darba princips

Zener diode darbojas pēc principiem, kas atšķiras no tipiskām pusvadītāju diodēm, pateicoties tās unikālajai fiziskajai struktūrai, kas raksturo smagu dopingu.Šī dopinga rezultātā tiek izveidots ievērojami plānāks noplicināšanas reģions, padarot elektrisko lauku intensīvāku, salīdzinot ar parastajām diodēm.

Kad Zener diode ir apgriezta, spēcīgais elektriskais lauks tā šaurās izsīkuma zonā var tieši uzbudināt valences elektronus vadītspējas joslai pie noteikta sprieguma, kas pazīstams kā Zener spriegums.Šī tiešā ierosme noved pie Zenera sabrukuma - parādības, kas atšķiras no lavīnu sabrukuma, ko parasti novēro mazāk smagi leģētās diodes.Lowanche sadalījumā noplūdes reģionā palielinās apgrieztā novirze, līdz reversais spriegums ir pietiekami augsts, lai aktivizētu mazākumtautību nesējus.Šie pārvadātāji iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai sadurtu ar režģa joniem, atbrīvo vairāk elektronu un izslēdz ķēdes reakciju, kas strauji palielina strāvu.

6. attēls: Zener diodes uz priekšu strāva

7. attēls: Zener diodes pārsprieguma aizsardzības ķēdes princips

Zenera sabrukums tomēr galvenokārt izriet no kvantu tunelēšanas, ko izraisa intensīvs elektriskais lauks, kas notiek pat pirms lavīnu sadalīšanās apstākļiem.Šī kritiskā atšķirība ļauj Zener diodei uzturēt stabilu spriegumu visā tā spailēs, ja ir mainīga strāvas līmeņi, kas ir galvenā īpašība, kas tiek izmantota ķēdes projektēšanā sprieguma stabilizācijai.

8. attēls: Zener diodes Zener un lavīnu sabrukšanas diagramma

9. attēls: Zener diodes lavīnu sadalīšanās shematiska diagramma

Praktiskiem pielietojumiem Zener diodes ir paredzētas, lai izmantotu zener sadalījumu vai lavīnu sabrukumu, atkarībā no to Zener sprieguma.Diodes ar zemāku Zener spriegumu, kas parasti ir zem 6 V, galvenokārt notiek Zener sadalījums, padarot tos piemērotus lietojumiem, kuriem nepieciešama sprieguma stabilitāte pie zemāka sprieguma.Un otrādi, diodes ar augstāku Zener spriegumu virs 6V, visticamāk, piedzīvo lavīnu sabrukumu, kas ir piemērotāks augstāka sprieguma diapazonu apstrādei.Šī elastība ļauj Zener diodes izmantot plašā elektronisko pielietojumu spektrā, nodrošinot uzticamu sprieguma kontroli un uzlabojot elektronisko ķēžu kopējo pielāgošanās spēju.

Atšķirība starp zener diodi un signāla diodi

Zener diodes un signāla diodes ir pusvadītāju ierīces, ko izmanto elektroniskajās ķēdēs, bet tās ievērojami atšķiras pēc funkcijas un struktūras, it īpaši, ja tie ir apgriezti.

10. attēls: Zener diode Vs.Signāla diode

Zener diodes—— sprieguma stabilitāte un aizsardzība

Šīs ierīces ir īpaši izstrādātas, lai apstrādātu apgriezto aizspriedumu apstākļus, smagi dopējot pusvadītāju materiālu.Šis augstais dopinga līmenis samazina PN krustojuma platumu, pastiprinot elektrisko lauku noplicināšanas reģionā.Rezultātā, kad apgrieztā spriegums sasniedz Zener sadalījuma spriegumu (VZ), Zener diode ļauj strāvai plūst apgrieztā virzienā bez bojājumiem.Šī īpašība ir būtiska tādām lietojumprogrammām kā sprieguma regulēšana un aizsardzība pret pārspriegumu, kur nepieciešama stabila sprieguma saglabāšana vai jutīgu sastāvdaļu aizsardzība.Piemēram, sprieguma regulēšanas scenārijā, kad ķēdes spriegums pārsniedz Zener spriegumu, Zener diode aktivizējas, veicot strāvu un stabilizējot spriegumu, lai novērstu svārstības, kas varētu sabojāt elektroniskos komponentus.

Signāla diodes - efektīva signāla apstrāde un labošana

Turpretī signāla diodes ir paredzētas efektīvai virzībai uz priekšu ar minimālu reverso strāvas noplūdi.Parasti tie ļauj plūst ļoti maz strāvas, ja apgriezti ir neobjektīvi - bieži vien tikai nanoAsperes līdz mikroperesam -, kas lielākajai daļai lietojumprogrammu ir niecīgi.Tomēr šīs diodes var tikt sabojātas, ja apgrieztā spriegums pārsniedz to sadalījuma spriegumu, kas noved pie potenciālas atvērtas vai īsas ķēdes.To galvenās lietojumprogrammas ietver signālu veidošanu, pārslēgšanu un mazjaudas labošanu, kur nepieciešama vadīšana uz priekšu, un, lai novērstu traucējumus, ir jāsamazina reversā strāva.

Kaut arī gan Zener, gan signāla diodes ļauj strāvai plūsmu no anoda uz katodu, kad tiek aizsprostoti uz priekšu, to reversā neobjektīvā izturēšanās atbilst atšķirīgām vajadzībām.Zener diodes ir neaizstājamas ķēdēs, kurās jākontrolē spriegums vai ja komponentiem nepieciešama aizsardzība pret sprieguma tapiem.Viņu spēja rīkoties atpakaļgaitā bez bojājumiem ir unikāla un būtiska šādām aizsargājošām lomām.Un otrādi, signāla diodes ir izcilas lietojumprogrammās, kurām nepieciešama efektīva uz priekšu strāvas vadīšana ar stabilu izolāciju apgrieztā novirzes laikā.

Izvēle starp Zener diodes un signāla diožu ir atkarīga no lietojumprogrammas īpašajām prasībām - sprieguma stabilizācijas un aizsardzības iepriekšējai, efektīvai signāla apstrādei un labošanai.Katrs diodes veids piedāvā pielāgotas priekšrocības, kas padara tās piemērotas dažādām lomām ķēdes projektēšanā un ieviešanā.

Zener virs sprieguma aizsardzības ķēdes (OVP) priekšrocības un trūkumi

Priekšrocības

Pirmkārt, Zener virsotnes aizsardzības ķēde ir īpaši vienkārša, kas galvenokārt sastāv no zener diodes, kas savienota pārī ar sērijas rezistoru.Šis minimālistiskais dizains atvieglo ērtu integrāciju dažādos elektroniskos iestatījumos, padarot to pieejamu pat tiem, kuriem ir pamata tehniskās prasmes.To ir arī viegli uzturēt dažu iesaistīto komponentu dēļ.

Tālāk Zenera diožu izmantošana pārsprieguma aizsardzībai ir ekonomiski izdevīga.Gan pašas diodes, gan ar to saistītās sastāvdaļas ir lētas un plaši pieejamas.Tas padara Zener diodes shēmas par pievilcīgu iespēju efektīvai sprieguma regulēšanai bez ievērojamiem finanšu ieguldījumiem.

Turklāt Zenera diodes ir paredzētas, lai piedāvātu stabilu izvadi ar norādīto sabrukuma spriegumu.Šī stabilitāte ir būtiska, lai ierobežotu spriegumu līdz drošam līmenim, nodrošinot uzticamu aizsardzību pret sprieguma tapiem, kas citādi varētu sabojāt jutīgas ķēdes komponentus.

Trūkumi

Viens nozīmīgs trūkums ir shēmas tendence patērēt ievērojamu jaudu darbības laikā.Tā kā Zener diode aktivizējas, lai iespiestu spriegumu, tā arī ļauj strāvai iziet, kas rada siltumu pretestības dēļ.Šis karstums būtībā ir izšķērdēta enerģija, kas rada izaicinājumu enerģijas jutīgos lietojumos.

Pēc tam siltums, ko rada Zener diode, veicot vadīšanu, var izraisīt augstāku temperatūru ķēdē.Lai efektīvi izkliedētu siltumu un uzturētu drošas sastāvdaļas temperatūru, var būt nepieciešams ieviest papildu dzesēšanas pasākumus, piemēram, siltuma izlietnes vai ventilatorus.

Tomēr, lai arī Zener diodes izceļas ar sprieguma regulēšanu, tās pēc būtības nesniedz spēcīgu pārslodzes aizsardzību.Lai aizsargātu pret pārmērīgām straumēm, kas varētu rasties bojājuma apstākļos, bieži ir svarīgi savienot zener diodes ar citiem aizsargspēkiem, piemēram, drošinātājiem vai ķēdes pārtraucējiem, kas var sarežģīt ķēdes dizainu un pievienot izmaksām.

Zener diodes funkcija

Pārmērīgas sprieguma aizsardzības ķēdes galvenā funkcija ir nepārtraukti uzraudzīt ķēdes spriegumu un ātri reaģēt, ja tā pārsniedz drošības slieksni, tādējādi novēršot iespējamus elektronisko komponentu bojājumus.Arī Zenera diodes spēlē šo lomu, jo tās var uzturēt stabilu vadīšanu noteiktā apgrieztā sadalījuma spriegumā, vienlaikus parādot augstu pretestību normālos darbības apstākļos, nodrošinot, ka tās netraucē pareizai ķēdes darbībai.

Pirmkārt, identificējiet parasto darba spriegumu un maksimālā sprieguma slieksni, kas varētu sabojāt ķēdes komponentus.Izvēlieties Zener diodi ar Zener spriegumu nedaudz virs parastā darba sprieguma, bet zem maksimālā sprieguma sliekšņa.Šī iestatīšana nodrošina, ka diode aktivizējas, lai veiktu elektrību tikai tad, kad spriegums pārsniedz normālo diapazonu, tādējādi aizsargājot pret pārspriegumu.

Otrkārt, integrējiet atlasīto Zener diodi ķēdē paralēli komponentam, kuru tā ir paredzēta, lai aizsargātu.Nepieciešams precīzs izvietojums, jo tas ļauj diodei šunt lieko spriegumu no jutīgā komponenta.Pievienojiet strāvas ierobežojošu rezistoru virknē ar Zener diožu.Šī rezistora mērķis ir kontrolēt strāvas plūsmu caur diodi, kad tā ir aktīva, novēršot bojājumus pārmērīgas strāvas dēļ un nodrošinot, ka ķēde paliek stabila un droša pārsprieguma apstākļos.

Operatīvais piemērs

Apsveriet shēmu, kas paredzēta uzlabotai trokšņa blīvuma mērīšanai.Šeit Zener diode tiek novietota pēc zema trokšņa barošanas avota, ar sadalījuma spriegumu nedaudz virs tipiskā barošanas sprieguma, lai apstrādātu visas svārstības.Zener diode darbojas, lai absorbētu sprieguma smaili un stabilizētu izejas spriegumu nākamajām ķēdēm.Rūpīgi aprēķinātu strāvas ierobežojošu rezistoru izmanto, lai aizsargātu Zener diožu dažādos slodzes apstākļos un nodrošinātu konsekventu sprieguma izvadi.

Lai apstrādātu trokšņa signālus, iekļaujiet līdzstrāvas bloķēšanas kondensatoru, lai filtrētu līdzstrāvas komponentus un ļautu cauri tikai maiņstrāvas trokšņa signālam, nodrošinot, ka tas nav līdzstrāvas traucējumu.Pēc tam trokšņa signāls tiek pastiprināts, izmantojot zema trokšņa pastiprinātāju un, iespējams, izmantojot daudzpakāpju pastiprināšanu, lai stiprinātu signālu, nemainot tā integritāti.Pēc tam šis signāls tiek izvadīts caur joslas caurlaides filtru, kas iestatīts starp 1kHz un 3kHz, lai izolētu un izmērītu troksni tikai mērķa frekvences diapazonā, tādējādi nodrošinot precizitāti noteikšanā un mērīšanā.

Visbeidzot, signālu mēra, izmantojot īstu RMS voltmetru, kas piedāvā augstu precizitāti un stabilitāti.Rūpīgi atlasot Zener spriegumu un konfigurējot strāvas ierobežojošo rezistoru, Zener diodes pārsprieguma aizsardzības ķēde nodrošina stabilu risinājumu elektronisko aprīkojuma aizsardzībai no negaidītiem augstsprieguma notikumiem, tādējādi nodrošinot elektronisko ierīču izturību un stabilu darbību.

11. attēls: Zener diode, ko izmanto trokšņa blīvuma mērīšanas shēmā

Kā aizsargāt ķēdes no pārsprieguma?

Jutīgu elektronisko komponentu aizsardzība, piemēram, mikrokontrolleri, no pārmērīga sprieguma ir ļoti svarīgi ķēdes projektēšanā.Parasti mikrokontrollera I/O tapām ir maksimālā sprieguma tolerance - bieži 5 V.Pārsniedzot šo ierobežojumu, riski sabojājot mikrokontrolleru.Praktiska metode šo komponentu aizsardzībai ir saistīta ar pārsprieguma aizsardzības (OVP) ķēdes izveidošanu, izmantojot Zener diodes.

Ķēdei, kurā parastais darba spriegums ir tuvu 5 V, ir ideāls Zener diode ar nedaudz augstāku sadalīšanās spriegumu, piemēram, 5,1 V.Tas nodrošina, ka normālos apstākļos (spriegumi zem 5,1 V) Zener diode paliek nevadoša un netraucē shēmas darbību.Kad ieejas spriegums pārsniedz 5,1 V, Zener diode aktivizējas, veicot strāvu un saspraužot spriegumu aptuveni 5,1 V, lai novērstu jebkādu ķēdes komponentu bojājumus lejup pa straumi.

Lai apstiprinātu dizainu, simulējiet OVP ķēdi, izmantojot Spice programmatūru, piemēram, Cadence Pspice.Iestatiet simulāciju ar sprieguma avotu (V1), strāvas ierobežojošu rezistoru (R1) un izvēlēto Zener diožu (D2).Šajā scenārijā testēšanai pieņemsim 6,8 V Zener diodes (piemēram, 1N4099).Ja V1 spriegums pārsniedz 6,8 V, simulācijai vajadzētu parādīt, ka izejas spriegums ir efektīvi ierobežots līdz aptuveni 6,8 V vai mazāk, apstiprinot diodes aizsargājošo spēju.

Ar 6 V ieejas spriegumu izejai jābūt stabilai un tuvu ieejai, norādot uz normālu darbību.Pie 6,8 V izejai vajadzētu nedaudz izlīdzināties zem Zener sprieguma, parādot diodes saderināšanos un sprieguma stabilizāciju.Palielinot ieeju līdz 7,5 V (pārsprieguma nosacījums), izejai vajadzētu būt ievērojami zem ieejas, ap 6,883 V, parādot efektīvu aizsardzību pret pārspriegumu.Atkarībā no ķēdes īpašajām vajadzībām var izvēlēties Zener diodes ar dažādiem sabrukšanas spriegumiem, piemēram, 3,3 V, 5,1 V, 9,1 V vai 10,2 V.Šī elastība ļauj dizaineriem pielāgot pārsprieguma aizsardzību precīzām lietojumprogrammas prasībām, nodrošinot optimālu aizsardzību.

Rūpīgi izvēloties atbilstošu Zener diožu un precīzi imitējot tā izturēšanos dažādos sprieguma apstākļos, dizaineri var nodrošināt stabilu pārsprieguma aizsardzību.Šī pieeja ne tikai novērš delikāto ķēdes komponentu bojājumus, bet arī uzlabo elektronisko ierīču vispārējo uzticamību un veiktspēju.

12. attēls: Zener diodes shēmas diagramma

Kā izvēlēties atbilstošo pārsprieguma aizsardzības zener diožu?

Efektīvas Zener diodes izvēlei par sprieguma aizsardzību ir nepieciešami daži kritiski pasākumi, lai nodrošinātu, ka shēma darbojas droši un efektīvi visos apstākļos.

Nosakiet atbilstošo Zener spriegumu

Identificējiet maksimālo spriegumu, kas ķēdei būtu jātiek galā.Piemēram, ja dizains norāda, ka spriegumam nevajadzētu pārsniegt 6,8 V, būtu ideāls Zener diode ar sadalījuma spriegumu 6,8 V.

Ja nav pieejama precīza nepieciešamā Zener sprieguma atbilstība, izvēlieties vistuvāko augstāko vērtību.Piemēram, lai aizsargātu pret pārsniegšanu līdz 7 V, 6,8 V Zener diode būtu piemērots tuvinājums, efektīvi saspiežot spriegumu tieši zem maksimālā sliekšņa.

Aprēķiniet slodzes un neobjektivitātes strāvu

Sāciet, aprēķinot strāvu, kas parasti plūst caur slodzi;Pieņemsim, ka tas ir 50mA.Šim skaitlim pievienojiet neobjektivitātes strāvu, kas nepieciešama Zenera diodes darbībai.Ja Zener diodei nepieciešama novirzes strāva 10 mA, kopējā strāvas prasība būtu 60 mA (50 mA slodzes strāva plus 10 mAs aizspriedumu strāva).

Nosakiet zener diodes jaudas vērtējumu

Aprēķiniet jaudas izkliedi, izmantojot Zener spriegumu un kopējo strāvu.Ar Zener spriegumu 6,8 V un kopējo strāvu 60mA, jaudas izkliede tiks aprēķināta kā 6,8 V x 0,060A = 0,408 vati.Lai nodrošinātu uzticamību un drošību, atlasiet Zener diodes ar jaudas vērtējumu, kas ir augstāks par aprēķināto vērtību.Diode ar 500MW reitingu nodrošinātu pietiekamu rezervi.

Aprēķiniet strāvas ierobežojošā rezistora vērtību

Noskaidrojiet maksimālo spriegumu, kādu varētu piedzīvot ķēde, teiksim, 13v.Aprēķiniet sprieguma kritumu visā rezistorā, kas ir starpība starp avota spriegumu un Zener spriegumu: 13 V - 6,8 V = 6,2 V.Izmantojot Ohm likumu, aprēķiniet nepieciešamo pretestības vērtību: sprieguma kritums / kopējā strāva = 6,2 V / 0,060A ≈ 103Ω.Praktiskos nolūkos to varat noapaļot līdz standarta rezistora vērtībai, piemēram, 100Ω.

Zener diodes noteikšanas metode

Lai identificētu Zener diožu polaritāti, var sākt, pārbaudot to izskatu.Metāla iekapsulētas zener diodes bieži atšķir polaritāti caur to gala virsmas formu: plakanais gals parasti norāda pozitīvo elektrodu, bet pusapmaiņas gals iezīmē negatīvo elektrodu.Plastmasas iekapsulētām zener diodes, meklējiet krāsu zīmi uz negatīvā termināli, piedāvājot ātru polaritātes vizuālo ceļvedi.

Precīzākai metodei ir efektīva multimetru, kas iestatīts uz diodes testu, vai zemas pretestības iestatījums, piemēram, RX1K.Pievienojiet multimetru zondes ar diodi - vienu ar katru termināli.Ņemiet vērā parādīto pretestību, pēc tam nomainiet zondes un vēlreiz izmēriet.Iestatījumam, kas parāda zemāku pretestību, būs melna zonde uz pozitīvo un sarkano uz negatīvā termināla.Ļoti augsta vai ļoti zema pretestība abos mērījumos var norādīt, ka diode ir bojāta un nedarbojas pareizi.

13. attēls: Zener diodes

Izmērot Zener diodes sprieguma regulēšanas vērtību, ieteicams izmantot nepārtraukti regulējamu līdzstrāvas barošanas avotu.Zener diodes, kas novērtētas zem 13 V, iestatiet barošanas avotu uz 15 V.Pievienojiet diodi virknē ar 1,5 kΩ strāvas ierobežojošu rezistoru starp katodu un barošanas avota pozitīvo izvadi un anodu pret negatīvo izvadi.Izmēra spriegumu visā diodē, izmantojot multimetru;Parādītā vērtība būs diodes sprieguma regulēšanas vērtība.

14. attēls: parastās zener diodes formas

Zener diodes ar regulēšanas vērtībām virs 15 V palieliniet barošanas avota jaudu līdz vairāk nekā 20 V, lai nodrošinātu precīzu mērījumu.Alternatīvi, augstsprieguma zener diodes, var izmantot megohmmetru, kas spēj piegādāt līdz 1000 V.Pievienojiet megohmmetra pozitīvo rezultātu ar diodes negatīvo termināli un negatīvo pārsvaru uz pozitīvo termināli.Pagrieziet megohmmetra rokturi konsekventā ātrumā un nolasiet spriegumu visā diodē, izmantojot multimetru, līdz tas stabilizējas diodes regulēšanas spriegumā.

Ja šajos testos tiek novērotas sprieguma vērtības svārstības vai nestabilitāte, tas varētu norādīt, ka diode notiek nekonsekventi vai tiek sabojāta, un tā ir nepieciešama tā nomaiņa.

Zener diodes paketes lielums

15. attēls: Zener diodes paketes izmēri

Strādājot ar Zener diodes, ir jāpārzina viņu fiziskās izmēri un iesaiņojums.Šo diožu izmēri parasti tiek nodrošināti collās, ievērojot noteiktus ražošanas standartus un nozares preferences, kaut arī atsaucei ir pieejami arī milimetru izmēri.

Komplekta izklāsta informācija

Zener diodes paketes ārējos izmērus, kas ietver gan diametru (BD), gan garumu (BL), var pielāgot noteiktās robežās.Šī elastība ļauj pielāgoties dažādiem lietojumiem, it īpaši, ja bažas rada termiskā pārvaldība.Ja Zener diodes pakete ietver termisko pastu, ko izmanto, lai uzlabotu siltuma vadīšanu prom no diodes, šis elements jāņem vērā kopējā paketes lielumā.Tomēr parastie minimālā lieluma ierobežojumi diametrā (BD) nepiemēro, kad ir iesaistīta termiskā pasta.Garuma mērījumam (BL) jāietver visa pakete, iekļauta termiskā pasta.

PIN diametrs V ariat joni

Zener diodes laikā tapu diametrs var atšķirties iepakojumā.Šis V ariat jons ir piemērots visiem pārkāpumiem tapu apdarē vai novirzes sadaļās, kurās nav termisko pastu.Faktori, piemēram, galvanizācijas biezums vai nelielas ražošanas anomālijas, var izraisīt pin lieluma atšķirības, kuras ir svarīgi ņemt vērā projektēšanas un montāžas procesu laikā.

Simbola attēlojums diametrā

Lai nodrošinātu skaidrību dokumentācijā un konsekvencē starp inženiertehniskajiem dizainparaugiem, Zener diožu rasējumu un specifikāciju diametra lielums ievēro ASME Y14,5M standartu.Šis standarts diktē simbola "φx" izmantošanu diametru, veicinot inženiertehnisko rasējumu vienveidību un precizitāti un palīdzot saglabāt konsekvenci ražošanas specifikācijās.

Secinājums

Zener diožu attīstība ir padarījusi tos neaizstājamus mūsdienu elektronikā, īpaši sprieguma regulēšanā un aizsardzībā pret pārslodzi.Viņu unikālās Zener un lavīnas sadalījuma īpašības ļauj viņiem efektīvi apstrādāt sprieguma svārstības.Salīdzinot to struktūras un operācijas ar signāla diožu struktūrām, padziļina mūsu izpratni par to īpašajām lietojumiem ķēdes dizainā.Tomēr, lai arī Zener diodes piedāvā efektīvu, rentablu aizsardzību pret pārspriegumu, tie rada arī tādas problēmas kā liels enerģijas patēriņš un efektīvas termiskās pārvaldības nepieciešamība.Šie jautājumi izceļ nepieciešamību veikt pastāvīgas inovācijas un optimizācijas elektroniskās shēmas projektēšanā, lai izmantotu visu Zener diožu potenciālu.

Bieži uzdotie jautājumi [FAQ]

1. Kam tiek izmantota zener diode?

Zener diodi galvenokārt izmanto sprieguma regulēšanai, nodrošinot, ka pat tad, ja barošanas spriegums svārstās, spriegums pāri Zener diodei paliek stabils.To izmanto arī aizsardzībai pret spriegumu, aizsargājot jutīgu elektroniku no sprieguma tapas.

2. Kas ir aizsardzība pret pārspriegumu?

Aizsardzība pret spriegumu ir ķēdes aizsardzības mehānisms, kas novērš pārmērīgu spriegumu sabojāt elektroniskos komponentus.Tas nodrošina, ka sprieguma līmeņi paliek drošās ķēdes komponentu robežās.

3. Kādas ir pārsprieguma aizsardzības ķēdes?

Pārmērīga sprieguma aizsardzības ķēdes ir izstrādātas, lai novērstu pārmērīgu spriegumu no komponentu sasniegšanas un bojājumiem.Šajās shēmās parasti tiek izmantoti komponenti, piemēram, Zener diodes, varistori vai pārejoša sprieguma slāpētāja (televizoru) diodes, lai sprieguma sprieguma laikā saķēru spriegumu līdz drošam līmenim.

4. Kāda ir atšķirība starp parasto diodi un zener diožu?

Galvenā atšķirība ir apgrieztā sprieguma apstrāde.Parastās diodes bloķē strāvu apgrieztā virzienā, un to var sabojāt, ja apgrieztā spriegums pārsniedz noteiktu slieksni.Turpretī Zener diodes ir paredzētas ne tikai bloķēt reverso strāvu, bet arī droši izturēt, ja reversais spriegums pārsniedz iepriekš noteiktu līmeni, kas pazīstams kā Zener spriegums, bez bojājumiem.

5. Kāds ir Zener diodes darba princips?

Zener diode darbojas, ļaujot strāvai plūst apgrieztā virzienā, kad spriegums pārsniedz tā Zener spriegumu.Tas ir saistīts ar tā stipri leģēto P-N krustojumu, kas rada šauru noplicināšanas reģionu.Augstie elektriskie lauki šajā krustojumā ļauj Zener diodei veikt reversu, nesabojājot, tādējādi saglabājot sprieguma stabilitāti visā tajā.Šis īpašums tiek izmantots sprieguma regulēšanai un ķēžu aizsardzībai.