30 V Zener dioodi märgistus. Kuidas Zeneri diood töötab

Zeneri diood on ainulaadsete omadustega pooljuhtdiood. Kui tavaline pooljuht on uuesti sisselülitamisel isolaator, täidab see seda funktsiooni kuni rakendatud pinge suuruse teatud suurenemiseni, misjärel toimub laviinitaoline pöörduv rike. Zeneri dioodi kaudu voolava pöördvoolu edasise suurenemisega jääb pinge proportsionaalse takistuse vähenemise tõttu konstantseks. Sel viisil on võimalik saavutada stabiliseerimine.

Suletud olekus läbib Zeneri dioodi esmalt väike lekkevool. Element käitub nagu takisti, mille takistuse väärtus on suur. Rikke ajal muutub zeneri dioodi takistus tühiseks. Kui jätkame pinge suurendamist sisendis, hakkab element soojenema ja kui vool ületab lubatud väärtuse, tekib pöördumatu termiline rike. Kui asja ei viida, siis pinge muutumisel nullist tööpiirkonna ülemise piirini säilivad zeneri dioodi omadused.

Kui Zeneri diood on otse sisse lülitatud, ei erine selle omadused dioodist. Kui pluss on ühendatud p-piirkonnaga ja miinus on ühendatud n-piirkonnaga, on üleminekutakistus väike ja vool läbib seda vabalt. See suureneb sisendpinge suurenedes.

Zeneri diood on spetsiaalne diood, mis on ühendatud enamasti vastassuunas. Element on kõigepealt suletud olekus. Elektrilise rikke korral hoiab Zener-diood seda konstantsena suures vooluvahemikus.

Miinus kantakse anoodile ja pluss katoodile. Peale stabiliseerumise (alla punkti 2) toimub ülekuumenemine ja elemendi rikke tõenäosus suureneb.

Omadused

Zeneri dioodide parameetrid on järgmised:

U st - stabiliseerimispinge nimivoolul I st;
I artikkel min - elektrilise rikke alguse minimaalne vool;
I st max - maksimaalne lubatud vool;
TKN - temperatuuri koefitsient.

Erinevalt tavalisest dioodist on zeneri diood pooljuhtseade, mille elektrilise ja termilise purunemise piirkonnad on voolu-pinge karakteristiku järgi üksteisest piisavalt kaugel.

Maksimaalne lubatud vool on seotud tabelites sageli näidatud parameetriga - hajumisvõimsus:

P max \u003d I st max ∙ U st.

Zeneri dioodi töö temperatuurisõltuvus võib olla kas positiivne või negatiivne. Erinevate märkide koefitsientidega elementide jadamisi ühendamisel luuakse täpsed zeneri dioodid, mis ei sõltu kütmisest ega jahutusest.

Vahetusskeemid

Lihtsa stabilisaatori tüüpiline vooluahel koosneb liiteseadme takistusest R b ja zeneri dioodist, mis šunteerib koormust.

Mõnel juhul on stabiliseerimise rikkumine.

Stabilisaatori kõrgepinge varustamine toiteallikast filtreeriva kondensaatori juuresolekul väljundis. Voolu tõusud selle laadimisel võivad põhjustada zeneri dioodi rikke või takisti R b hävimise.
Koormuse langetamine. Kui sisendile rakendatakse maksimaalset pinget, võib zeneri dioodi vool ületada lubatavat, mis viib selle kuumutamiseni ja hävimiseni. Siin on oluline jälgida ohutu töö passi piirkonda.
Takistus R b valitakse väikeseks, nii et minimaalse võimaliku toitepinge ja koormuse maksimaalse lubatud voolu korral oleks zeneri diood tööregulatsiooni tsoonis.

Stabilisaatori kaitsmiseks türistori kaitseahelad või

Takisti Rb arvutatakse järgmise valemiga:

R b \u003d (U pet - U nom) (I st + I n).

Zeneri dioodi vool I st valitakse lubatud maksimaalse ja minimaalse väärtuse vahel, sõltuvalt sisendpingest U pit ja koormusvoolust I n.

Zeneri dioodide valik

Elementidel on suur stabiliseerimispinge levik. U n täpse väärtuse saamiseks valitakse zeneri dioodid samast partiist. On tüüpe, mille parameetrite valik on kitsam. Suure võimsuse hajumisega elemendid paigaldatakse radiaatoritele.

Zeneri dioodi parameetrite arvutamiseks on vaja algandmeid, näiteks järgmist:

U pit \u003d 12-15 V - sisendpinge;
U st \u003d 9 V - stabiliseeritud pinge;

Parameetrid on tüüpilised väikese energiatarbimisega seadmetele.

Minimaalse sisendpinge 12 V korral valitakse koormusvool maksimaalseks - 100 mA. Ohmi seaduse kohaselt leiate ahela kogukoormuse:

R ∑ \u003d 12 V / 0,1 A \u003d 120 oomi.

Pingelangus zeneri dioodil on 9 V. Voolu 0,1 A korral on samaväärne koormus:

R ekv \u003d 9 V / 0,1 A \u003d 90 oomi.

Nüüd saate määrata liiteseadise takistuse:

R b \u003d 120 oomi - 90 oomi \u003d 30 oomi.

See valitakse standardseeriast, kus väärtus langeb kokku arvutatud väärtusega.

Zeneri dioodi läbiv maksimaalne vool määratakse, võttes arvesse koormuse lahtiühendamist, nii et see ei puruneks, kui mõni juhe on lahti joodetud. Pingelangus takistil on järgmine:

U R \u003d 15 - 9 = 6 V.

Seejärel määratakse takisti läbiv vool:

I R \u003d 6/30 \u003d 0,2 A.

Kuna zeneri diood on sellega ühendatud järjestikku, on I c \u003d I R \u003d 0,2 A.

Hajumisvõimsus on P = 0,2∙9 = 1,8 W.

Vastavalt saadud parameetritele valitakse sobiv Zeneri diood D815V.

Sümmeetriline zeneri diood

Sümmeetriline dioodtüristor on lülitusseade, mis juhib vahelduvvoolu. Selle töö eripäraks on kuni mitmevoldine pingelang, kui see on sisse lülitatud vahemikus 30-50 V. Seda saab asendada kahe vastastikku ühendatud tavapärase zeneri dioodiga. Seadmeid kasutatakse lülituselementidena.

Zeneri dioodi analoog

Kui sobivat elementi pole võimalik valida, kasutatakse transistoride zeneri dioodi analoogi. Nende eeliseks on pinge reguleerimise võimalus. Selleks saab kasutada mitmeastmelisi alalisvooluvõimendeid.

Sisendisse on paigaldatud pingejagur koos R1-ga. Kui sisendpinge tõuseb, siis transistori VT1 alusel see ka kasvab. Samal ajal suureneb transistori VT2 läbiv vool, mis kompenseerib pinge tõusu, hoides selle väljundis stabiilsena.

Zeneri dioodi märgistus

Toodetakse klaasist zeneri dioode ja plastkarpides zeneri dioode. Esimesel juhul rakendatakse neile 2 numbrit, mille vahel asub täht V. Silt 9V1 tähendab, et U st \u003d 9,1 V.

Plastkorpusel dešifreeritakse pealdised andmelehe abil, kust saate teada ka muud parameetrid.

Korpusel olev tume rõngas näitab katoodi, millega pluss on ühendatud.

Järeldus

Zeneri diood on eriliste omadustega diood. Zener-dioodide eeliseks on pinge stabiliseerimise kõrge tase koos paljude töövoolu muutustega, samuti lihtsad ühendusskeemid. Väikese pinge stabiliseerimiseks lülitatakse seadmed ettepoole sisse ja need hakkavad töötama nagu tavalised dioodid.

Isetegemise toiteallikas 0-30 V

Kui palju huvitavaid raadioseadmeid raadioamatöörid kokku panevad, kuid alus, ilma milleta peaaegu ükski vooluring ei tööta, on jõuseade. .Tihti ei ulatu käed lihtsalt korraliku toiteploki komplekti. Loomulikult toodab tööstus piisavalt kvaliteetseid ja võimsaid pinge- ja voolustabilisaatoreid, kuid neid ei müüda kõikjal ja kõigil pole võimalust neid osta. Lihtsam on oma kätega jootmine.

Toiteahel:

Lihtsa (ainult 3 transistori) toiteallika pakutud vooluahel on väljundpinge säilitamise täpsusega võrreldav sarnastega - siin kasutatakse kompensatsiooni stabiliseerimist, käivituskindlust, laia reguleerimisvahemikku ja odavaid, mittepuudulikke osi.

Pärast korralikku kokkupanekut töötab see kohe, valime lihtsalt zeneri dioodi vastavalt PSU maksimaalse väljundpinge nõutavale väärtusele.

Teeme juhtumi sellest, mis on käepärast. Klassikaline versioon on ATX arvuti toiteploki metallkarp. Olen kindel, et kõigil on neid palju, sest mõnikord põlevad need läbi ja uue ostmine on lihtsam kui selle parandamine.

Korpusesse mahub suurepäraselt 100-vatine trafo ja seal on koht plaadile koos osadega.

Jahuti võib jätta - see ei lähe üleliigseks. Ja et mitte müra tekitada, toidame selle lihtsalt läbi voolu piirava takisti, mille valite eksperimentaalselt.

Esipaneeli jaoks ei olnud ma ihne ja ostsin plastkarbi - sinna on väga mugav teha näidikute ja regulaatorite jaoks augud ja ristkülikukujulised aknad.

Võtame osuti ampermeetri - nii et voolu tõusud oleksid selgelt nähtavad, ja paneme digitaalse voltmeetri - see on mugavam ja ilusam!

Peale reguleeritava toiteploki kokkupanemist kontrollime seda töökorras - regulaatori alumises (minimaalses) asendis peaks andma peaaegu täieliku nulli ja üleval kuni 30V. Pärast poole amprise koormuse ühendamist vaatame väljundpinge vähenemist. Samuti peaks see olema minimaalne.

Üldiselt on see toiteallikas oma näilise lihtsuse juures ilmselt üks parimaid oma parameetrite poolest. Vajadusel saab sellele lisada kaitsesõlme - paar lisatransistorit.

Lihtsaim toiteallikas 0-30 volti raadioamatöörile.

Skeem.

Selles artiklis jätkame raadioamatöörlaborite toiteahelate teemat. Seekord räägime kõige lihtsamast, kodumaistest raadiokomponentidest kokkupandud ja minimaalse arvuga seadmest.

Ja nii, toiteallika skemaatiline diagramm:

Nagu näete, on kõik lihtne ja juurdepääsetav, elemendibaas on laialt levinud ega sisalda puudusi.

Alustame trafost. Selle võimsus peab olema vähemalt 150 vatti, sekundaarmähise pinge on 21 ... 22 volti, siis pärast dioodsilda mahtuvusel C1 saate umbes 30 volti. Arvutage nii, et sekundaarmähis suudab anda voolu 5 amprit.

Pärast astmelist trafot on neljale 10-amprisele D231 dioodile kokku pandud dioodsild. Praegune marginaal on kindlasti hea, kuid disain on üsna tülikas. Parim võimalus oleks kasutada imporditud RS602 tüüpi dioodikomplekti, mis on väikeste mõõtmetega ette nähtud 6-amprise voolu jaoks.

Elektrolüütkondensaatorid on ette nähtud 50-voldise tööpinge jaoks. C1 ja C3 saab seadistada vahemikus 2000 kuni 6800 mikrofaradi.

Zeneri diood D1 - see määrab väljundpinge reguleerimise ülemise piiri. Diagrammil näeme kirja D814D x 2, mis tähendab, et D1 koosneb kahest järjestikku ühendatud D814D zeneri dioodist. Ühe sellise zeneri dioodi stabiliseerimispinge on 13 volti, mis tähendab, et kaks järjestikku ühendatud annab meile ülemise pinge reguleerimise piiri 26 volti miinus pingelang transistori T1 ristmikul. Selle tulemusel saate sujuvalt reguleerida nullist 25 volti.
KT819 kasutatakse ahelas juhttransistorina, need on saadaval plastikust ja metallist korpuses. Selle transistori pinouti, pakendi suuruste ja parameetrite kohta vaadake kahte järgmist pilti.

Stabiilne palk, stabiilne elu, stabiilne olek. Viimane pole muidugi Venemaa kohta :-). Kui vaatate selgitavat sõnastikku, saate arukalt aru saada, mis on "stabiilsus". Esimestel ridadel andis Yandex mulle kohe selle sõna nimetuse: stabiilne - see tähendab pidevat, stabiilset, mitte muutuvat.

Kuid enamasti kasutatakse seda terminit elektroonikas ja elektrotehnikas. Elektroonikas on parameetri konstantsed väärtused väga olulised. See võib olla vool, pinge, signaali sagedus ja. Signaali kõrvalekaldumine mis tahes antud parameetrist võib põhjustada elektroonikaseadmete vale töö ja isegi selle rikke. Seetõttu on elektroonikas väga oluline, et kõik töötaks stabiilselt ja ei veaks.

Elektroonikas ja elektrotehnikas pinge stabiliseerimiseks. Elektroonikaseadmete töö sõltub pinge väärtusest. Kui see vahetab väiksema, või veelgi hullem, suurema poole vastu, siis ei pruugi seadmed esimesel juhul korralikult töötada ja teisel juhul isegi ereda leegiga kõikuma.

Pinge tõusude ja languste vältimiseks on erinevad Ülepingekaitsed. Nagu fraasist aru saate, on nad harjunud stabiliseerida pinge "mängimine".

Zeneri diood või Zeneri diood

Elektroonikas on kõige lihtsam pingestabilisaator raadioelement. zeneri diood. Mõnikord nimetatakse seda ka Zeneri diood. Diagrammidel on zeneri dioodid tähistatud järgmiselt:

Korgiga väljundit nimetatakse samaks, mis dioodil - katood, ja teine väljund on anood.

Zeneri dioodid näevad välja samasugused kui dioodid. Alloleval fotol vasakul on populaarne vaade kaasaegsele zeneri dioodile ja paremal on üks Nõukogude Liidu näidistest.

Kui vaatate nõukogude zeneri dioodi lähemalt, näete sellel skemaatilist tähistust, mis näitab, kus sellel on katood ja kus anood.

Stabiliseerimispinge

Zeneri dioodi kõige olulisem parameeter on loomulikult stabiliseerimispinge. Mis see parameeter on?

Võtame klaasi ja täidame selle veega...

Pole tähtis, kui palju vett klaasi valame, selle ülejääk valgub klaasist välja. Ma arvan, et see on koolieelikutele arusaadav.

Nüüd analoogselt elektroonikaga. Klaas on zeneri diood. Vee tase ääreni täis klaasis – see on stabiliseerimispinge zeneri diood. Kujutage ette suurt kannu vett klaasi kõrval. Kannu veega täidame lihtsalt oma klaasi veega, aga kannu puutuda ei julge. On ainult üks võimalus – valada vett kannust, tehes kannu endasse augu. Kui kann oleks klaasist väiksem, siis ei saaks me klaasi vett valada. Kui elektroonika keeles seletada - kannul on "pinge" suurem kui klaasi "pinge".

Niisiis, kallid lugejad, klaas sisaldab kogu zeneri dioodi põhimõtet. Ükskõik, mis oja me peale kallame (no muidugi, mõistuse piires, muidu läheb klaas laiali ja puruneb), on klaas alati täis. Kuid on vaja ülevalt valada. See tähendab, pinge, mille me Zener-dioodile rakendame, peab olema kõrgem kui zeneri dioodi stabiliseerimispinge.

Zeneri dioodi märgistus

Nõukogude zeneri dioodi stabiliseerimispinge väljaselgitamiseks vajame teatmeteost. Näiteks alloleval fotol on Nõukogude zeneri diood D814V:

Otsime selle jaoks parameetreid Internetis olevatest veebikataloogidest. Nagu näete, on selle stabiliseerimispinge toatemperatuuril umbes 10 volti.

Välismaised zeneri dioodid on märgistatud lihtsamalt. Kui vaatate tähelepanelikult, näete lihtsat pealdist:

5V1 - see tähendab, et selle zeneri dioodi stabiliseerimispinge on 5,1 volti. Palju lihtsam, eks?

Välismaiste zeneri dioodide katood on tähistatud peamiselt musta triibuga

Zeneri dioodi kontrollimine

Kuidas Zeneri dioodi kontrollida? Jah, samuti! Ja kuidas dioodi kontrollida, näete selles artiklis. Kontrollime oma zeneri dioodi. Panime sihverplaadi külge ja klammerdume punase sondiga anoodi külge ja musta katoodi külge. Multimeeter peaks näitama ettepoole suunatud pingelangust.

Vahetame kohati sonde ja näeme ühte. See tähendab, et meie zeneri diood on täielikus lahinguvalmiduses.

Noh, on aeg katseteks. Ahelates ühendatakse zeneri diood takistiga järjestikku:

Kus Uin – sisendpinge, Uout.st. - stabiliseeritud väljundpinge

Kui vaatate vooluringi tähelepanelikult, pole meil muud kui pingejagur. Siin on kõik elementaarne ja lihtne:

Uin=Uout.stab +Uresistor

Või sõnadega: sisendpinge võrdub zeneri dioodi ja takisti pingete summaga.

Seda skeemi nimetatakse parameetriline stabilisaatorühel stabilisaatoril. Selle stabilisaatori arvutamine ei kuulu selle artikli ulatusse, kuid neile, kes on huvitatud, Google'ist ;-)

Niisiis, kogume skeemi. Võtsime takisti nimiväärtusega 1,5 Kiloomi ja zeneri dioodi stabiliseerimispinge jaoks 5,1 volti. Vasakul ühendame toiteallika ja paremal mõõdame saadud pinget multimeetriga:

Nüüd jälgime hoolikalt multimeetri ja toiteallika näitu:

Seega, kuigi kõik on selge, lisame endiselt pinget ... Oeh! Meil on sisendpinge 5,5 volti ja väljundpinge 5,13 volti! Kuna Zeneri dioodi stabiliseerimispinge on 5,1 volti, nagu näeme, stabiliseerub see suurepäraselt.

Lisame volte juurde. Sisendpinge on 9 volti ja zeneri diood 5,17 volti! Hämmastav!

Lisame ka ... Sisendpinge on 20 volti ja väljund on 5,2 volti, nagu poleks midagi juhtunud! 0,1 volti on väga väike viga, mõnel juhul võib selle isegi tähelepanuta jätta.

Zeneri dioodile iseloomulik volt-amper

Arvan, et Zener-dioodi volt-amprikarakteristiku (CVC) arvestamine ei teeks paha. See näeb välja umbes selline:

Kus

Ipr- alalisvool, A

Upr- päripinge, V

Zeneri dioodis neid kahte parameetrit ei kasutata.

Uobr- vastupidine pinge, V

Ust– nimistabiliseerimispinge, V

Ist- nimistabiliseerimisvool, A

Nimetatud - see tähendab tavalist parameetrit, mille juures on raadioelemendi pikaajaline töö võimalik.

Maksimaalne- Zeneri dioodi maksimaalne vool, A

ma olen sees- zeneri dioodi minimaalne vool, A

Ist, Imax, Imin – on vooluhulk, mis voolab läbi zeneri dioodi, kui see töötab.

Kuna zeneri diood töötab erinevalt dioodist täpselt vastupidises polaarsuses (zeneri diood on ühendatud katoodiga plussiga ja katood miinusega), siis on tööala täpselt see, mis on tähistatud punase ristkülikuga.

Nagu näeme, hakkab mingil pingel Uobr meie graafik allapoole langema. Sel ajal toimub zeneri dioodis selline huvitav asi nagu rike. Lühidalt, ta ei saa enam enda pinget tõsta ja sel ajal hakkab Zener-dioodi voolutugevus suurenema. Kõige tähtsam on mitte voolutugevusega üle pingutada, rohkem kui Imax, muidu läheb zeneri diood kerdykile. Zener-dioodi parim töörežiim on režiim, kus voolutugevus zeneri dioodi kaudu on kuskil selle maksimaalse ja minimaalse väärtuse vahel. Diagrammil on see nii tööpunkt Zeneri dioodi töörežiim (tähistatud punase ringiga).

Järeldus

Varem, nappide osade ajal ja elektroonika õitseaja alguses, kasutati kummalisel kombel väljundpinge stabiliseerimiseks sageli zeneri dioodi. Vanades nõukogude elektroonikaraamatutes näete sellist osa erinevate toiteallikate ahelast:

Vasakul punases raamis märkisin tuttava lõigu toiteahelast. Siin saame konstantse pinge vahelduvpingest. Paremal, rohelises raamis, on stabiliseerimisskeem ;-).

Praegu asendavad kolmeklemmilised (integraalsed) pingeregulaatorid zeneri dioodidel stabilisaatoreid, kuna need stabiliseerivad pinget mitu korda paremini ja neil on hea hajutusvõimsus.

Ali puhul saate kohe võtta terve komplekti zeneri dioode, vahemikus 3,3 volti kuni 30 volti. vali vastavalt teie maitsele ja värvile.