Zener Diode som spændingsregulator
En Zener diode er en af de specielt designetdioder, der overvejende virker i omvendt forudindstillede forhold. De er stærkere dopede end almindelige dioder, som de har en smal udtømningsregion. Mens regelmæssige dioder bliver beskadiget, når spændingen på tværs af dem overstiger omvendt spændingsspænding, arbejder Zener-dioder udelukkende i denne region. Udløbsregionen i Zener-diode går tilbage til sin normale tilstand, når reversspændingen fjernes. Denne særlige egenskab af Zener dioder gør det nyttigt som en strøm regulator. Lad os se, hvordan dette sker.
Lad os først forstå, hvordan en Zener-diode virker, før vi forstår Zener diode som spændingsregulator.
Når vi anvender en omvendt spænding til en Zener diode,en ubetydelig mængde strøm strømmer gennem kredsløbet. Når en spænding højere end Zener breakdown spænding påføres, forekommer Zener-nedbrydning. Zener-nedbrydning er et fænomen, hvor en betydelig strøm strømmer gennem diode med et ubetydeligt spændingsfald. Når vi øger den tilbagevendte spænding, forbliver spændingen over diode med samme værdi af Zener-nedbrydningsspændingen, mens strømmen igennem den fortsætter med at stige som vist i grafen ovenfor. Her i grafen Vz henviser til Zener-nedbrydningsspændingen. Zener-nedbrydningsspændingen kan typisk variere fra 1,2 V til 200 V afhængigt af dens anvendelse.
Den spændende del af denne diode er, at vi kanVælg Zener diode med en passende nedbrydningsspænding for at fungere som spændingsregulator i vores kredsløb. For eksempel ønsker vi at spændingen over en belastning i vores kredsløb ikke overstiger, lad os sige, at 12 volt. Så kan vi vælge en Zener diode med en spændingsspænding på 12 volt og forbinde den over belastningen. Så selvom indgangsspændingen overstiger denne værdi, vil spændingen over belastningen aldrig overstige 12 volt.
Lad os prøve at forstå det med et kredsløbsdiagram
Her er Zener-dioden forbundet over belastningen RL. Vi ønsker, at spændingen over belastningen skal reguleres og ikke overskride værdien af Vz. Afhængigt af vores krav vælger viEgnet Zener-diode med en Zener-nedbrydningsspænding nær den spænding, vi har brug for over belastningen. Vi forbinder Zener diode i omvendt bias tilstand. Når spændingen over dioden overstiger Zener-nedbrydningsspændingen, begynder en betydelig strømstrøm gennem diode. Da belastningen er parallel med dioden, er spændingsfaldet over belastningen ligeledes lig med Zener-spændingen. Zener-dioden giver en vej til strømmen, og dermed bliver belastningen beskyttet mod for store strømme. Zener diode tjener således to formål her: Zener diode som spændingsregulator såvel som det beskytter belastningen mod overdreven strøm.