Was ist Zener-Diode? Arbeitsprinzip der Zener-Diode

Zenerdiode ist im Grunde wie eine gewöhnliche PNVerbindungsdiode, aber normalerweise im Sperrzustand betrieben. Eine gewöhnliche PN-Sperrschichtdiode, die in Sperrrichtung geschaltet ist, wird jedoch praktisch nicht als Zenerdiode verwendet. Eine Zenerdiode ist eine speziell entwickelte, hochdotierte PN-Sperrschichtdiode.

Arbeitsprinzip der Zener-Diode

Wenn eine PN-Sperrschichtdiode in Sperrrichtung vorgespannt ist, wird dieDie Verarmungsschicht wird breiter. Wenn diese in Sperrrichtung vorgespannte Spannung über der Diode kontinuierlich erhöht wird, wird die Verarmungsschicht immer breiter. Gleichzeitig gibt es aufgrund von Minoritätsträgern einen konstanten umgekehrten Sättigungsstrom.

Nach gewisser Rückspannung amDie Minoritätsträger erhalten durch das starke elektrische Feld ausreichend kinetische Energie. Freie Elektronen mit ausreichender kinetischer Energie kollidieren mit stationären Ionen der Verarmungsschicht und schlagen mehr freie Elektronen aus. Diese neu erzeugten freien Elektronen erhalten aufgrund des gleichen elektrischen Feldes auch ausreichend kinetische Energie und erzeugen kumulativ mehr freie Elektronen durch Kollision. Aufgrund dieses kommutativen Phänomens werden sehr bald große freie Elektronen in der Verarmungsschicht erzeugt, und die gesamte Diode wird leitend. Diese Art des Zusammenbruchs der Verarmungsschicht wird als Lawinenzusammenbruch bezeichnet, aber dieser Zusammenbruch ist nicht sehr scharf. Es gibt noch eine andere Art der Aufteilung in der Verarmungsebene, die im Vergleich zur Lawinenaufteilung schärfer ist, und dies wird als Zener-Aufteilung bezeichnet. Wenn ein PN-Übergang hochdotiert ist, ist die Konzentration der Fremdatome im Kristall hoch. Diese höhere Konzentration an Fremdatomen verursacht die höhere Konzentration an Ionen in der Verarmungsschicht, daher wird bei gleicher angelegter Sperrspannung die Breite der Verarmungsschicht dünner als bei einer normal dotierten Diode.

Aufgrund dieser dünneren Verarmungsschicht SpannungGradient oder elektrische Feldstärke in der Verarmungsschicht ist ziemlich hoch. Wenn die Sperrspannung nach einer bestimmten angelegten Spannung weiter ansteigt, treten die Elektronen aus den kovalenten Bindungen innerhalb des Verarmungsbereichs aus und machen den Verarmungsbereich leitfähig. Dieser Zusammenbruch wird als Zener-Zusammenbruch bezeichnet. Die Spannung, bei der dieser Durchbruch auftritt, wird als Zener-Spannung bezeichnet. Wenn die an der Diode anliegende Sperrspannung höher ist als die Zenerspannung, stellt die Diode einen Stromweg für den Strom durch, so dass keine weitere Lawinenzerstörung besteht. Theoretisch tritt der Zenerdurchbruch bei einem niedrigeren Spannungspegel auf als der Lawinendurchbruch in einer Diode, der insbesondere für den Zenerdurchbruch dotiert ist. Der Zener-Zusammenbruch ist viel schärfer als der Lawinenzusammenbruch. Die Zenerspannung der Diode wird während der Herstellung mit Hilfe der erforderlichen und richtigen Dotierung eingestellt. Wenn ein Zenerdiode ist an eine Spannungsquelle angeschlossen und dieQuellenspannung über der Zenerspannung liegt, bleibt die Spannung über einer Zenerdiode unabhängig von der Quellenspannung konstant. In diesem Zustand kann der Strom durch die Diode jedoch in Abhängigkeit von der mit der Diode verbundenen Last einen beliebigen Wert haben. Deshalb verwenden wir hauptsächlich eine Zenerdiode, um die Spannung in verschiedenen Stromkreisen zu steuern.

Zener-Dioden-Schaltung

Zener-Diode ist nichts anderes als eine einzelne Diode, die in Sperrrichtung geschaltet ist, das haben wir bereits gesagt. Eine Diode, die in Sperrrichtung in einer Schaltung geschaltet ist, ist unten gezeigt.

Zener-Dioden-Schaltung

Das Schaltungssymbol von a Zenerdiode wird auch unten gezeigt.
Zenerdiode und ihr Symbol

Eigenschaften einer Zener-Diode

Wenn wir nun über die Diodenschaltungen diskutieren, sollten wir die grafische Darstellung der Funktionsweise der Diode durchsehen Zenerdiode. Normalerweise wird dies als V-I-Charakteristik einer Zenerdiode bezeichnet.

Eigenschaften einer Zener-Diode

Das obige Diagramm zeigt die V-I-Eigenschafteneiner Zenerdiode. Wenn die Diode in Durchlassrichtung geschaltet ist, wirkt diese Diode als normale Diode. Wenn jedoch die Sperrspannung in Sperrichtung größer ist als die Zener-Spannung, kommt es zu einem starken Durchbruch. In den V-I-Eigenschaften oberhalb von Vz ist die Zener-Spannung. Es ist auch die Kniespannung, da der Strom zu diesem Zeitpunkt sehr schnell ansteigt.

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