Zener-Diode als Spannungsregler

Eine Zenerdiode ist eine der speziell entwickeltenDioden, die vorwiegend in umgekehrter Richtung arbeiten. Sie sind stärker dotiert als gewöhnliche Dioden, weshalb sie einen engen Verarmungsbereich haben. Während reguläre Dioden beschädigt werden, wenn die Spannung über ihnen die Sperrspannung überschreitet, arbeiten Zenerdioden ausschließlich in diesem Bereich. Der Verarmungsbereich in der Zener-Diode kehrt in den Normalzustand zurück, wenn die Sperrspannung entfernt wird. Diese besondere Eigenschaft der Zener-Dioden macht es nützlich als Spannungsregler. Mal sehen, wie das passiert.

Lassen Sie uns zunächst verstehen, wie eine Zenerdiode funktioniert, bevor wir verstehen Zenerdiode als Spannungsregler.

Eigenschaften einer Zener-Diode

Wenn wir eine Sperrspannung an eine Zenerdiode anlegen,eine vernachlässigbare Menge an Strom fließt durch die Schaltung. Wenn eine Spannung angelegt wird, die höher als die Zener-Durchbruchspannung ist, tritt ein Zener-Durchbruch auf. Ein Zenerdurchbruch ist ein Phänomen, bei dem ein beträchtlicher Strombetrag mit einem vernachlässigbaren Spannungsabfall durch die Diode fließt. Wenn wir die Sperrspannung weiter erhöhen, bleibt die Spannung über der Diode auf dem gleichen Wert der Zener-Durchbruchsspannung, während der Strom durch sie weiter steigt, wie in der obigen Grafik dargestellt. Hier in der Grafik Vz bezieht sich auf die Zener-Durchbruchsspannung. Die Durchbruchspannung der Zener kann je nach ihrer Anwendung typischerweise im Bereich von 1,2 V bis 200 V liegen.

Der aufregende Teil dieser Diode ist, dass wir könnenWählen Sie die Zenerdiode mit einer geeigneten Durchbruchspannung, um als Spannungsregler in unserem Schaltkreis zu arbeiten. Zum Beispiel möchten wir, dass die Spannung über einer Last in unserem Stromkreis 12 Volt nicht überschreitet. Dann können wir eine Zener-Diode mit einer Durchbruchspannung von 12 Volt auswählen und an die Last anschließen. Selbst wenn die Eingangsspannung diesen Wert überschreitet, wird die Spannung über der Last niemals 12 Volt überschreiten.
Versuchen wir das mit einem Schaltplan zu verstehen


Hier ist die Zenerdiode über die Last R geschaltetL. Wir möchten, dass die Spannung über der Last reguliert wird und nicht den Wert von V überschreitetz. Je nach Anforderung wählen wir diegeeignete Zenerdiode mit einer Zenerdurchbruchspannung in der Nähe der Spannung, die wir über der Last benötigen. Wir verbinden die Zenerdiode in Sperrrichtung. Wenn die Spannung über der Diode die Zener-Durchbruchsspannung übersteigt, beginnt ein erheblicher Strom durch die Diode zu fließen. Da sich die Last parallel zur Diode befindet, ist der Spannungsabfall an der Last auch gleich der Zener-Durchbruchsspannung. Die Zenerdiode bietet einen Pfad für den Stromfluss und somit wird die Last vor übermäßigen Strömen geschützt. Die Zenerdiode dient also zwei Zwecken: Zenerdiode als Spannungsregler Außerdem schützt es die Last vor übermäßigem Strom.

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