Hvad er Zener Diode? Working principle of Zener Diode
Working principle of Zener Diode
Når en PN-forbindelsesdiode er omvendt forspændt, vil denudtømningslaget bliver bredere. Hvis denne omvendt forspændte spænding over dioden øges konstant, bliver udtømningslaget mere og mere bredere. På samme tid vil der være en konstant omvendt mætningsstrøm på grund af mindretalsbærere.
Efter visse reversspænding overkrydset får minoritetsbærerne tilstrækkelig kinetisk energi på grund af det stærke elektriske felt. Fri elektroner med tilstrækkelig kinetisk energi kolliderer med stationære ioner af udtømningslaget og slår ud mere fri elektroner. Disse nyoprettede frie elektroner får også tilstrækkelig kinetisk energi på grund af det samme elektriske felt, og de skaber flere fri elektroner ved kollision kumulativt. På grund af dette kommutative fænomen bliver meget gratis elektroner meget snart skabt i udtømningslaget, og hele dioden bliver ledende. Denne form for nedbrydning af udtømningslaget er kendt som lavineforstyrrelser, men denne sammenbrud er ikke ret skarp. Der er en anden form for nedbrydning i udtømningslaget, som er skarpere sammenlignet med lavineafbrydelse, og det kaldes Zener-sammenbrud. Når en PN-kryds er diode er meget doteret, vil koncentrationen af urenhedsatomer være høj i krystal. Denne højere koncentration af urenhedsatomer forårsager den højere koncentration af ioner i udtømningslaget således for samme anvendte omvendt forspændte spænding, idet bredden af udtømningslaget bliver tyndere end i en normalt doteret diode.
På grund af dette tyndere udtømningslag, spændinggradient eller elektrisk feltstyrke over udtømningslaget er ret høj. Hvis den tilbagevendte spænding fortsætter med at øge efter en bestemt påført spænding, kommer elektronerne fra de kovalente bindinger i udtømningsområdet ud og gør udløbsregionen ledende. Denne sammenbrud kaldes Zener-sammenbrud. Spændingen ved hvilken denne nedbrydning forekommer kaldes Zener spænding. Hvis den anvendte reversspænding på tværs af dioden er mere end Zener-spænding, giver dioden en ledende vej til strømmen igennem det, og der er derfor ingen chance for yderligere lavineforstyrrelser i den. Teoretisk set forekommer Zener-nedbrydning på et lavere spændingsniveau end lavin-nedbrydning i en diode, især doteret til Zener-sammenbrud. Zener-sammenbruddet er meget skarpere end lavinbrud. Zenerens spænding bliver justeret under fremstillingen ved hjælp af krævet og korrekt doping. Når en zener diode er forbundet over en spændingskilde, ogkildespænding er mere end Zener-spænding forbliver spændingen over en Zener-diode fast, uanset kildespændingen. Selvom strømmen gennem diode i denne tilstand kan være af en hvilken som helst værdi afhængig af den i forbindelse med dioden forbundne belastning. Derfor bruger vi en Zener diode hovedsagelig til styring af spænding i forskellige kredsløb.
Zener Diode Circuit
Zener Diode er intet andet end en enkelt diode forbundet i en omvendt bias, vi har allerede sagt det. En diod forbundet i omvendt bias position i et kredsløb er vist nedenfor,
Kretssymbolet for a Zener diode er også vist nedenfor.
Karakteristik af en Zener Diode
Nu diskuterer vi om diode kredsløbene, vi skal se igennem den grafiske repræsentation af driften af zener diode. Normalt kaldes det V-I karakteristika for en Zener diode.
Ovenstående diagram viser V-I karakteristikaaf en zener diode. Når dioden er forbundet i forspænding, virker denne diode som en normal diode, men når den omvendte forspændingsspænding er større end zener spænding, sker der en skarp sammenbrud. I V-I karakteristika over Vz er zener spændingen. Det er også knæspændingen, fordi på nuværende tidspunkt stiger strømmen meget hurtigt.