Jak funguje zenerova dioda – Charakteristiky zenerové diody.

Stabilní plat, stabilní život, stabilní stav. Ten poslední samozřejmě není o Rusku :-). Pokud se podíváte do vysvětlujícího slovníku, můžete jasně pochopit, co je „stabilita“. Na prvních řádcích mi Yandex okamžitě dal označení tohoto slova: stabilní – to znamená konstantní, stabilní, neměnící se.

Nejčastěji se však tento termín používá v elektronice a elektrotechnice. V elektronice jsou konstantní hodnoty parametru velmi důležité. Může to být síla proudu, napětí, frekvence signálu a další charakteristiky. Odchylka signálu od libovolného parametru může vést k nesprávné funkci elektronického zařízení a dokonce k jeho poruše. Proto je v elektronice velmi důležité, aby vše fungovalo stabilně a neselhalo.

V elektronice a elektrotechnice stabilizovat napětí. Provoz elektronických zařízení závisí na hodnotě napětí. Pokud se změní v menší míře, nebo ještě hůř, ke zvýšení, pak zařízení v prvním případě nemusí fungovat správně a ve druhém případě může dokonce vzplanout.

Aby se zabránilo napěťovým špičkám a poklesům, různé stabilizátory napětí. Jak jste pochopili z fráze, jsou zvyklí stabilizovat „hrající“ napětí.

Zenerova dioda nebo Zenerova dioda

Nejjednodušším stabilizátorem napětí v elektronice je radiový prvek zenerova dioda. Někdy se také říká Zenerova dioda. Ve schématech jsou zenerovy diody označeny nějak takto:

Svorka s „víčkem“ se nazývá stejně jako dioda – katodaa další výstup je anoda.

Zenerovy diody vypadají stejně jako diody. Na fotografii níže je vlevo oblíbený typ moderní zenerovy diody a vpravo jeden ze vzorků ze Sovětského svazu

Pokud se blíže podíváte na sovětskou zenerovu diodu, můžete na ní vidět toto schematické označení, které naznačuje, kde je její katoda a kde anoda.

Stabilizační napětí

Nejdůležitějším parametrem zenerovy diody je samozřejmě stabilizační napětí. Co je to za parametr?

Vezmeme sklenici a naplníme ji vodou.

Bez ohledu na to, kolik vody nalijeme do sklenice, její přebytek ze sklenice vyteče. Myslím, že pro předškoláka je to pochopitelné.

Nyní analogicky s elektronikou. Sklo je zenerova dioda. Hladina vody ve sklenici plné až po okraj je stabilizační napětí Zenerova dioda. Představte si velký džbán s vodou vedle sklenice. Jen si naplníme sklenici vodou z džbánu, ale neodvažujeme se džbánu dotknout. Existuje pouze jedna možnost – nalít vodu z džbánu proražením otvoru do samotného džbánu. Pokud by byl džbán na výšku menší než sklenice, pak bychom do sklenice nemohli nalít vodu. Abychom to vysvětlili z hlediska elektroniky, džbán má „napětí“ větší než „napětí“ sklenice.

Takže, milí čtenáři, celý princip fungování zenerovy diody je obsažen ve skle. Bez ohledu na to, jaký proud na ni nalijeme (no, samozřejmě v rámci rozumu, jinak sklenice unese a rozbije se), sklenice bude vždy plná. Je ale nutné nalít shora. to znamená, Napětí, které přivedeme na zenerovu diodu, musí být vyšší než stabilizační napětí zenerovy diody.

Značení Zenerovy diody

Abychom zjistili stabilizační napětí sovětské zenerovy diody, potřebujeme referenční knihu. Například na fotografii níže je sovětská zenerova dioda D814V:

Parametry pro něj hledáme v online adresářích na internetu. Jak vidíte, jeho stabilizační napětí při pokojové teplotě je přibližně 10 voltů.

Cizí zenerovy diody se označují snadněji. Když se podíváte pozorně, můžete vidět jednoduchý nápis:

5V1 – to znamená, že stabilizační napětí této zenerovy diody je 5,1V. Mnohem jednodušší, že?

Katoda zahraničních zenerových diod je označena především černým pruhem

Jak zkontrolovat zenerovu diodu

Jak zkontrolovat zenerovu diodu? Ano, stejně jako dioda! Jak zkontrolovat diodu, můžete vidět v tomto článku. Pojďme zkontrolovat naši zenerovu diodu. Multimetr dáme na test kontinuity a připojíme červenou sondu k anodě a černou sondu ke katodě. Multimetr by měl ukazovat úbytek napětí na propustném PN přechodu.

Vyměníme sondy a uvidíme jednu. To znamená, že naše zenerova dioda je v plné bojové pohotovosti.

No, je čas na experimenty. V obvodech je zenerova dioda zapojena do série s rezistorem:

kde Uin – vstupní napětí, Uout.st. — výstupní stabilizované napětí

Podíváme-li se pozorně na schéma, nedostaneme nic jiného než dělič napětí. Vše je zde základní a jednoduché:

Nebo slovy: vstupní napětí se rovná součtu napětí na zenerově diodě a rezistoru.

Toto schéma se nazývá parametrický stabilizátor na jedné zenerově diodě. Výpočet tohoto stabilizátoru je nad rámec tohoto článku, ale pokud by měl někdo zájem, jděte na Google

Pojďme tedy dát dohromady obvod. Vzali jsme rezistor o jmenovité hodnotě 1,5 kilohmů a zenerovu diodu se stabilizačním napětím 5,1 voltu. Vlevo připojíme napájecí zdroj a vpravo změříme výsledné napětí pomocí multimetru:

Nyní pečlivě sledujeme hodnoty multimetru a napájecího zdroje:

Takže, dokud je vše jasné, pojďme přidat další napětí. Jejda! Naše vstupní napětí je 5,5 V a naše výstupní napětí je 5,13 V! Vzhledem k tomu, že stabilizační napětí zenerovy diody je 5,1 V, jak vidíme, stabilizuje se perfektně.

Přidejme další volty. Vstupní napětí je 9 voltů a zenerova dioda je 5,17 voltů! Úžasný!

Ještě přidáváme. Vstupní napětí je 20 Voltů a výstupní, jako by se nic nestalo, je 5,2 Voltu! 0,1 V je velmi malá chyba, v některých případech ji lze dokonce zanedbat.

Voltampérová charakteristika zenerovy diody

Myslím, že by nebylo na škodu zvážit charakteristiku proudového napětí (VAC) zenerovy diody. Vypadá to asi takto:

Ipr – dopředný proud, A

Up – propustné napětí, V

Tyto dva parametry se v zenerově diodě nepoužívají

Uarr – zpětné napětí, V

Ust — jmenovité stabilizační napětí, V

Ist — jmenovitý stabilizační proud, A

Nominální znamená normální parametr, při kterém je možný dlouhodobý provoz rádiového prvku.

Imax — maximální proud zenerovy diody, A

Jdu do toho — minimální proud zenerovy diody, A

Ist, Imax, Imin – Toto je proud, který protéká zenerovou diodou, když pracuje.

Vzhledem k tomu, že zenerova dioda na rozdíl od diody pracuje v obrácené polaritě (zenerova dioda je připojena s katodou do plusu a dioda s katodou do mínusu), bude pracovní oblast přesně ta, která je označena červeným obdélníkem. .

Jak vidíme, při určitém napětí Urev začne náš graf klesat. V této době dochází k takové zajímavé věci, jako je porucha v zenerově diodě. Zkrátka už na sobě nedokáže zvýšit napětí a v této době začíná narůstat proud v zenerově diodě. Nejdůležitější je nepřehánět proud, více než Imax, jinak dojde k poškození zenerovy diody. Za nejlepší provozní režim zenerovy diody je považován režim, ve kterém je proud zenerovou diodou někde uprostřed mezi jejími maximálními a minimálními hodnotami. To se objeví na grafu provozní bod provozní režim zenerovy diody (označený červeným kroužkem).

Závěr

Dříve, v dobách nedostatkových dílů a na počátku rozkvětu elektroniky, se kupodivu často používala zenerova dioda ke stabilizaci výstupního napětí napájecího zdroje. Ve starých sovětských knihách o elektronice můžete vidět tuto část obvodu různých napájecích zdrojů:

Vlevo jsem v červeném rámečku označil Vám známý úsek napájecího obvodu. Zde získáváme konstantní napětí ze střídavého napětí. Vpravo v zeleném rámečku je schéma stabilizace ;-).

V současné době třísvorkové (integrované) stabilizátory napětí nahrazují stabilizátory založené na zenerových diodách, protože mnohonásobně lépe stabilizují napětí a mají dobrý ztrátový výkon.

Na Ali si můžete okamžitě vzít celou sadu zenerových diod v rozsahu od 3,3 V do 30 V. Vyberte si podle chuti a barvy.

Můžete se podívat na video na téma “JAK FUNGUJE ZENEROVÁ DIODA (ZENEROVÁ DIODA), doporučuji.