Zener Diode jännitteen säätimeksi

Zener-diodi on yksi erityisesti suunnitelluistadiodit, jotka toimivat pääosin käänteisissä puolueellisissa olosuhteissa. Ne ovat dopattuja enemmän kuin tavalliset diodit, minkä vuoksi niillä on kapea tyhjennysalue. Säännölliset diodit vahingoittuvat, kun jännite niiden yli ylittää käänteisen jännitteen, Zener-diodit toimivat yksinomaan tällä alueella. Zener-diodin tyhjennysalue palaa normaaliin tilaansa, kun käänteinen jännite poistetaan. Tämä Zener-diodien erityinen ominaisuus tekee siitä käyttökelpoisen a jännitteensäädin. Katsotaanpa, miten tämä tapahtuu.

Ymmärretään ensin, miten Zener-diodi toimii ennen kuin ymmärrämme Zener-diodi jännitteen säätäjänä.

Kun käytämme kääntöjännitettä Zener-diodille,piirin läpi kulkee vähäinen määrä virtaa. Kun Zener-jännitettä käytetään ylijännitteellä, Zenerin hajoaminen tapahtuu. Zenerin hajoaminen on ilmiö, jossa diodin läpi kulkee huomattava määrä virtaa, jossa jännite on vähäinen. Kun nostamme taaksepäin jännitettä edelleen, diodin yli oleva jännite pysyy samassa Zener-katkaisujännitteen arvossa, kun taas sen läpi kulkeva virta kasvaa edelleen yllä olevan kaavion mukaisesti. Tässä kuviossa V_z viittaa Zenerin rikkoutumisjännitteeseen. Zenerin rikkoutumisjännite voi tyypillisesti vaihdella 1,2 V: sta 200 V: iin sen käyttötarkoituksen mukaan.

Tämän diodin jännittävä osa on, että voimmevalitse Zener-diodi, jolla on sopiva katkaisujännite toimiakseen jännitteensäätimeksi piirissämme. Haluamme esimerkiksi, että virtapiirimme kuorman välinen jännite ei ylitä, sanoa, 12 volttia. Sitten voimme valita Zener-diodin, jonka jännite on 12 volttia ja yhdistää se kuorman yli. Sitten vaikka tulojännite ylittäisi tämän arvon, kuorman yli oleva jännite ei koskaan ylitä 12 voltia.
Yrittäkäämme ymmärtää se piirikaavion avulla

Tässä Zener-diodi on kytketty kuorman R yli_L. Haluamme, että jännite yli kuorman on säädetty eikä ylitä V: n arvoa_z. Vaatimuksestamme riippuen valitsemmesopiva Zener-diodi, jonka Zener-jännite on lähellä jännitettä, jota tarvitsemme kuorman yli. Yhdistämme Zener-diodin käänteisennusteeseen. Kun diodin yli oleva jännite ylittää Zenerin katkaisujännitteen, diodin läpi virtaa huomattava määrä virtaa. Kuorman ollessa samansuuntainen diodin kanssa, jännitteen lasku kuorman poikki on yhtä suuri kuin Zenerin rikkoutumisjännite. Zener-diodi tarjoaa virran virtausreitille ja siten kuorma suojataan liiallisilta virroilta. Zener-diodi palvelee täten kahta tarkoitusta: Zener-diodi jännitteen säätäjänä samoin kuin se suojaa kuormaa liialliselta virralta.