Zener -diodi: Ominaisuudet, käyttö ja vinkit

Zener -diodi on pieni osa, jota käytetään piireissä jännitteen pitämiseksi vakaana.Se toimii päinvastaisesti ja kytkeytyy päälle, kun jännite nousee liian korkeaksi.Tämä tekee siitä hyödyllisen muiden osien suojaamisessa ja kiinteän jännitteen antamisessa.Tässä artikkelissa opit, mitä Zener -diodit tekevät, miten niitä käytetään ja miksi he ovat hyödyllisiä sähköisissä projekteissa.

Luettelo

Kuva 1: Zener -diodi

Yleiskatsaus Zener -diodista

Eräs Zener -diodi on erityinen diodityyppi, jonka avulla virran voi virtata käänteisesti, kun jännite saavuttaa tietyn kynnyksen, jota yleisesti kutsutaan Zener -diodijännite, joka määrittelee pisteen, josta sääntely alkaa.Normaalit diodit estävät sähkön virtaamasta päinvastaisesti, mutta Zener -diodit on valmistettu käsittelemään sitä turvallisesti.Tämä auttaa pitämään jännite tasaisena piirissä.Kun jännite nousee liian korkeaksi, zener -diodi kytkeytyy päälle ja pitää ylimääräisen jännitteen hallinnassa.Siksi sitä käytetään usein piireissä, jotka tarvitsevat vakaan jännitteen.Se on yksinkertainen ja hyödyllinen osa, joka auttaa suojaamaan muita komponentteja ja pitää asiat toimivia sellaisina kuin ne pitäisivät.

Zener -diodin toiminnot

Jännitesäätely

Zener -diodi auttaa pitämään jännitteen piirissä stabiilissa, vaikka tulojännite nousee ylös tai alas.Tämä on tärkeää piireissä, jotka tarvitsevat tasaisen jännitteen toimimaan kunnolla, kuten virtalähteet tai anturit.

Ylimääräiset suojelut

Kun piirin jännite nousee liian korkeaksi, zener -diodi kytkeytyy päälle ja antaa ylimääräisen virran virtata turvallisesti sen läpi.Tämä suojaa piirin muita osia vaurioitumiselta.

Jänniteviite

Zener -diodeja voidaan käyttää luomaan vakiojännite, jota piirin muut osat voivat seurata.Tämä on hyödyllistä, kun rakennusjärjestelmät, jotka tarvitsevat kiinteän ja tunnetun jännitteen muiden signaalien vertaamiseksi tai hallitsemiseksi.

Aaltomuoto

Zener -diodit voivat katkaista signaalin ylä- tai alaosan, jos se menee asetetun jännitteen yläpuolelle.Tämä auttaa muotoilemaan signaalin tai poistamaan ei -toivotut jännitepiikit.

Kytkentätoimet

Joissakin piireissä Zener -diodeja käytetään järjestelmän osien kääntämiseen päälle tai pois päältä jännitteestä riippuen.Kun jännite saavuttaa zener -tason, diodi alkaa johtaa, mikä voi laukaista muut piirin toimenpiteet.

Zener -diodien pääpiirteet

Toimii käänteisessä puolueellisuudessa

Zener -diodit saadaan toimimaan, kun jännite levitetään käänteiseen suuntaan, toisin kuin normaalit diodit, jotka toimivat vain eteenpäin suuntautuessa.

Vakaa rikkoutumisjännite

Heillä on kiinteä jännitepiste, nimeltään Zener -jännite, jossa ne alkavat johtaa päinvastaisesti.Tämä tekee niistä hyödyllisiä jännitteen tasaisen pitämisessä piireissä.

Nopea vastaus jännitemuutoksiin

Zener -diodit voivat nopeasti reagoida, kun jännite menee liian korkealle, mikä auttaa suojaa piiriä viipymättä.

Saatavana eri jänniteluokituksina

Löydät zener -diodeja, joilla on monia erilaisia ​​jännitteen tasoja, joten voit valita oikean piirisi tarpeita varten.

Pieni ja helppokäyttöinen

Niitä on kooltaan pieniä ja helppoja lisätä useimpiin elektronisiin projekteihin riippumatta siitä, käytätkö leipälautaa vai juotat niitä taululle.

Zener Diodes -piirikaavio

Kuva 2: Zener -diodien piirikaavio

Tämä on yksinkertainen zener -diodipiiri, jota käytetään tasaisen jännitteen ylläpitämiseen.Akku- tai virtalähde lähettää virtaa vastuksen kautta, mikä auttaa hallitsemaan virran virtauksia.Zener -diodi asetetaan käänteiseen suuntaan ja alkaa toimia vain, kun jännite saavuttaa tietyn tason.Kun se on kytketty päälle, se estää lähtöjännitteen (VOUT) menemästä korkeammalle kuin asetettu arvo.Vastus suojaa diodia lopettamalla liikaa virtaa virtaavuudesta.

Käyttämällä zener -diodia piirisuunnittelussa

Valitse oikea zener -diodi

Kuva 3: Valitse oikea zener -diodi

Valitse zener -diodi jakautumisjännitteellä, joka vastaa jännitteitä, jotka haluat pitää tasaisena piirissä.Esimerkiksi, jos tarvitset 5 V -lähtöä, käytä 5v Zener -diodia.

Kytke zener -diodi käänteisesti

Kuva 4: Kytke zener -diodi käänteisesti

Aseta zener -diodi käänteiseen esijännitykseen, kytke anodi negatiiviseen puoleen ja katodi positiiviselle puolelle, jossa haluat hallita jännitettä.

Lisää sarjavastus

Kuva 5: Lisää sarjavastus

Laita vastus sarjaan virtalähteen kanssa ennen Zener -diodia.Tämä vastus rajoittaa diodin läpi virtaavaa virtaa ja suojaa sitä vaurioilta.

Käytä tulojännitettä

Kuva 6: Käytä tulojännitettä

Kytke tasavirtajännite.Varmista, että tulojännite on korkeampi kuin Zener -jännite, jotta diodi voi säätää lähtöä oikein.

Mittaa lähtöjännite

Kuva 7: Mittaa lähtöjännite

Tarkista jännite Zener -diodin yli.Sen pitäisi pysyä lähellä diodin jakautumista, vaikka tulojännite muuttuu.

Zener -diodien sovellukset

Jännitesäätely

Zener -diodeja käytetään laajasti ylläpitämään vakiolähtöjännitettä virtalähteissä ja suojaamaan herkkiä komponentteja jännitteen vaihteluilta.

Ylivoimainen suojaus

Ne toimivat suojalaitteena jännitekeitä vastaan, mikä auttaa estämään piirejen vaurioita äkillisten nousujen aikana.

Kytkentätoimet

Digitaalisissa logiikkapiirissä Zener -diodeja käytetään kytkemiseen ja aaltomuodon leikkaamiseen signaalitasojen muodostamiseksi.

Jänniteviite

Zener-diodit tarjoavat vakaan referenssijänniteen käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimissa ja operatiivisissa vahvistinpiirissä.

Mittasuojaus

Ne auttavat suojaamaan mittauslaitteita vahingossa tapahtuvasta ylikuormituksesta kiinnittämällä ylimääräiset jännitteet.

Aaltomuoto

Leikkaamalla syöttöaaltomuotojen osat, zener -diodit auttavat signaalin muotoilussa ja ilmastoinnissa.

Zener -diodien edut ja haitat

Zener -diodien edut

• Tarkka jännitesäätely

Zener -diodit ylläpitävät vakaa jännite kuormitusten välillä, mikä tekee niistä parhaiten säänneltyihin virtalähteisiin.

• Yksinkertainen suunnittelu

Niitä on helppo käyttää ja integroida piireihin ilman monimutkaisia ​​komponentteja.

• Kustannustehokas

Zener-diodit ovat edullisia, joten ne sopivat laajamittaisiin ja budjettiystävällisiin sovelluksiin.

• Kompakti koko

Niiden pieni koko on täydellinen avaruusrajoitettuihin elektronisiin malliin.

• Kaksinkertainen toiminnallisuus

Ne voivat toimia sekä jännitesäätiminä että suojaavina elementeinä ylijännitteisesti.

Zener -diodien haitat

• Rajoitettu nykyinen kapasiteetti

He voivat käsitellä vain pieniä määriä virtaa, sopimattomia suuritehoisiin sovelluksiin.

• Lämpötilan herkkyys

Niiden suorituskyky voi vaihdella lämpötilan muutosten mukaan, mikä vaikuttaa jännitteen stabiilisuuteen.

• Ei hyvä tehokkuuteen

Zener-pohjainen säätely voi tuhlata tehoa suurempiin järjestelmiin jatkuvan virran virtauksen vuoksi.

• Meluntuotanto

Zener -diodit voivat tuoda esiin sähkökohinaa herkillä analogisilla piireissä.

Zener vs säännöllinen diodin vertailu

Ominaisuus	Säännöllinen diodi	Zener -diodi
Nykyinen suunta	Sallii virran yhteen suuntaan (eteenpäin)	Sallii virran molempiin suuntiin, mutta johtaa päinvastaisesti vasta hajoamisjännitteen jälkeen
Kääntöjännite	Estää käänteistä jännitettä;voi vaurioitua, jos ylittynyt	Suunniteltu toimimaan käänteisessä erittelyssä turvallisesti
Pääkäyttö	Korjaus	Jännitesäätely ja ylijännitesuojaus
Rikkoutumiskäyttäytyminen	Erittely on tuhoisa	Jakautuminen on hallittu ja hyödyllinen
Jännitteenohjaus	Ei hyvä jännitteen hallintaan	Ylläpitää kiinteää jännitettä käänteisenä puolueellisuudessa
Piirin sijainti	etukäteen puolueellinen	käänteisesti puolueeton

Yleisiä virheitä, joita vältetään työskennellessäsi Zener -diodien kanssa

• Ei sarjan vastusta: Jos et käytä vastusta zener -diodilla, liian paljon virtaa voi käydä sen läpi.Tämä voi vahingoittaa diodia.

• Zener -jännitteen alapuolella: Zener -diodi toimii vain, kun käänteinen jännite saavuttaa asetetun tason.Jos jännite on alhaisempi, se ei tee työtä.

• Väärä napaisuus: Zener -diodit on kytkettävä päinvastaisesti työhön.Jos yhdistät ne väärään suuntaan, he eivät säätele jännitettä.

• Teholuokituksen ylittäminen: Zener -diodit voivat käsitellä vain tietyn määrän tehoa.Jos liikaa virtaa läpi, diodi voi ylikuumentua ja lopettaa toiminnan.Varmista, että jännite ja virta pysyvät turvallisella alueella.

Johtopäätös

Zener -diodit auttavat pitämään jännitteen turvallisena ja tasaisena piirissä.Niitä on helppo käyttää, kooltaan pieniä ja toimivat hyvin monissa laitteissa.Koska ne ovat edullisia ja luotettavia, ne ovat hienoja irtotavarana.Jos haluat tilata Zener -diodeja, ota meihin yhteyttä saadaksesi lisätietoja.