Ce este dioda Zener? Principiul de lucru al diodei Zener
Principiul de lucru al diodei Zener
Atunci când o diodă de joncțiune PN este inversă părtinitoare,stratul de epuizare devine mai larg. Dacă această tensiune părtinitoare inversă în diodă crește continuu, stratul de epuizare devine din ce în ce mai amplu. În același timp, va exista un curent constant de saturație inversă din cauza transportatorilor minoritari.
După o anumită tensiune inversă pejoncțiunea, transportatorii minoritari obțin suficientă energie cinetică din cauza câmpului electric puternic. Electronii liberi cu energie cinetică suficientă se ciocnesc cu ionii staționari ai stratului de epuizare și distrug mai mulți electroni liberi. Acești electroni liberi noi, de asemenea, obțin suficientă energie cinetică datorită aceluiași câmp electric și creează mai mulți electroni liberi prin ciocnire cumulativ. Datorită acestui fenomen comutativ, foarte curând, în stratul de epuizare se creează un număr mare de electroni liberi, iar întreaga diodă va deveni conductivă. Acest tip de defalcare a stratului de epuizare este cunoscut sub numele de defalcare avalanșă, dar această defalcare nu este destul de ascuțită. Există un alt tip de defalcare în stratul de epuizare, care este mai ascuțit comparativ cu defalcarea avalanșelor, iar acest lucru se numește defalcare Zener. Atunci când o joncțiune PN este dioda este puternic dopată, concentrația atomilor de impuritate va fi ridicată în cristal. Această concentrație mai mare de atomi de impurități determină o concentrație mai mare de ioni în stratul de epuizare, prin urmare, pentru aceeași tensiune inversă aplicată inversă, lățimea stratului de epuizare devine mai subțire decât cea din dioda normală dopată.
Datorită acestui strat subțire de epuizare, tensiuneagradient sau intensitatea câmpului electric pe stratul de epuizare este destul de mare. Dacă tensiunea inversă continuă să crească, după o anumită tensiune aplicată, electronii din legăturile covalente din regiunea de epuizare ieșesc și fac ca regiunea de epuizare să fie conductivă. Această defalcare se numește defalcare Zener. Tensiunea la care are loc această defecțiune se numește tensiune Zener. Dacă tensiunea inversă aplicată pe diodă este mai mare decât tensiunea Zener, dioda oferă o cale conductivă a curentului prin ea, deci nu există nici o șansă de defectare a avalanșei în ea. Teoretic, defectarea Zener are loc la un nivel de tensiune mai scăzut, apoi o defalcare avalanșă într-o diodă, în special dopată pentru defectarea Zener. Defalcarea Zener este mult mai clară decât defalcarea avalanșelor. Tensiunea Zener a diodei este ajustată în timpul procesului de fabricație cu ajutorul dopajului necesar și adecvat. Când un diodă Zener este conectat pe o sursă de tensiune, șitensiunea sursei este mai mare decât tensiunea Zener, tensiunea pe o diodă Zener rămâne fixă, indiferent de tensiunea sursei. Deși în acea condiție curentul prin diodă poate fi de orice valoare în funcție de sarcina conectată cu dioda. De aceea, folosim o diodă Zener în principal pentru controlul tensiunii în diferite circuite.
Circuitul diodei Zener
Diodă Zener nu este altceva decât o singură diodă conectată într-o inversare inversă, am spus deja acest lucru. O diodă conectată în poziție de inversare inversă într-un circuit este prezentată mai jos,
Simbolul circuitului a diodă Zener este prezentat mai jos.
Caracteristicile unei diode Zener
Acum, discutând despre circuitele de diode ar trebui să ne uităm prin reprezentarea grafică a funcționării diodă Zener. În mod normal, se numește caracteristicile V-I ale unei diode Zener.
Diagrama de mai sus prezintă caracteristicile V-Ia unei diode zener. Atunci când dioda este conectat în bias înainte, această diodă acționează ca o diodă normală, dar atunci când tensiunea inversă părtinire este mai mare decât tensiunea zener, o defalcare ascuțită are loc. În caracteristicile V-I de mai sus Vz este tensiunea zener. Este, de asemenea, tensiunea genunchiului, deoarece în acest moment curentul crește foarte rapid.