زينر دايود - ما هو و ما هو؟

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

الصمام الثنائي زينر هو صمام ثنائي أشباه الموصلات بخصائص فريدة. إذا كان أحد أشباه الموصلات العادية عازلًا عند إعادة تشغيله ، فإنه يؤدي هذه الوظيفة حتى زيادة معينة في الجهد المطبق ، وبعد ذلك يحدث انهيار عكسي يشبه الانهيار الجليدي. مع زيادة أخرى في التيار العكسي المتدفق عبر الصمام الثنائي زينر ، يستمر الجهد في البقاء ثابتًا بسبب الانخفاض النسبي في المقاومة. بهذه الطريقة يمكن تحقيق وضع الاستقرار

في الحالة المغلقة ، يمر تيار تسرب صغير أولاً عبر الصمام الثنائي زينر. يتصرف العنصر كمقاوم ، تكون قيمته المقاومة كبيرة. أثناء الانهيار ، تصبح مقاومة الصمام الثنائي زينر ضئيلة. إذا واصلنا زيادة الجهد عند الإدخال ، يبدأ العنصر في التسخين وعندما يتجاوز التيار القيمة المسموح بها ، لا رجوع فيهالانهيار الحراري. إذا لم يتم إحضار الأمر إليه ، فعندما يتغير الجهد من صفر إلى الحد الأعلى لمنطقة العمل ، يتم الحفاظ على خصائص الصمام الثنائي زينر.

عندما يتم تشغيل الصمام الثنائي زينر مباشرة ، فإن الخصائص هي نفسها مثل الصمام الثنائي. عندما يتم توصيل علامة الجمع بالمنطقة p ، ويتم توصيل الطرح بالمنطقة n ، تكون مقاومة الانتقال صغيرة ويتدفق التيار خلالها بحرية. يرتفع مع زيادة جهد الدخل.

الصمام الثنائي زينر هو صمام ثنائي خاص متصل في الغالب بالاتجاه المعاكس. يكون العنصر في الحالة المغلقة أولاً. في حالة حدوث عطل كهربائي ، يحافظ الصمام الثنائي زينر على ثباته على مدى تيار واسع.

يطبق ناقص على الأنود ، وعلامة زائد على الكاثود. بعد الاستقرار (أقل من النقطة 2) ، يحدث ارتفاع في درجة الحرارة ويزداد احتمال فشل العنصر.

الميزات

معلمات زينر كما يلي:

• U_st- جهد التثبيت بالتيار المقنن I_st؛
• I_{stmin- الحد الأدنى لبدء الانهيار الكهربائي الحالي ؛}
• I_{stmax- الحد الأقصى الحالي المسموح به ؛}
• TKN - معامل درجة الحرارة.

على عكس الصمام الثنائي التقليدي ، فإن الصمام الثنائي زينر هو جهاز أشباه الموصلات حيث تكون مناطق الانهيار الكهربائي والحراري متباعدة تمامًا عن خاصية الجهد الحالي.

المرتبط بالحد الأقصى المسموح به حاليًا عبارة عن معلمة يتم تحديدها غالبًا فيالجداول - تبديد الطاقة:

P_max=I_stmax∙ U_st.

يمكن أن يكون الاعتماد على درجة حرارة الصمام الثنائي زينر موجبًا أو سلبيًا. من خلال ربط العناصر المتسلسلة بمعاملات علامات مختلفة ، يتم إنشاء ثنائيات زينر الدقيقة التي لا تعتمد على التسخين أو التبريد.

مخططات التضمين

دائرة نموذجية لمثبت بسيط ، تتكون من مقاومة الصابورة R_{bوصمام زينر يحول الحمل.}

في بعض الحالات هناك انتهاك للاستقرار

1. الخضوع لمثبت جهد كبير من مصدر الطاقة في وجود مكثف ترشيح عند الخرج. يمكن أن تؤدي الارتفاعات الحالية عند الشحن إلى فشل الصمام الثنائي زينر أو تدمير المقاوم R_b.
2. تحميل الاغلاق. عندما يتم تطبيق أقصى جهد على الدخل ، فقد يتجاوز تيار الصمام الثنائي الزينر المسموح به ، مما يؤدي إلى تسخينه وتدميره. من المهم هنا مراقبة منطقة جوازات العمل الآمنة.
تم تحديد
3. المقاومة R_{bصغيرة بحيث يكون الصمام الثنائي زينر في منطقة تنظيم العمل عند الحد الأدنى من جهد الإمداد الممكن والحد الأقصى للتيار المسموح به عند الحمل.}

دوائر حماية الثايرستور أو الصمامات تستخدم لحماية المثبت.

المقاوم R_{bيحسب بالصيغة:}

R_b=(U_pit- U_nom) (أنا st_{+ I}n _).

الحالييتم تحديد الصمام الثنائي zener I_stبين القيم القصوى والدنيا المسموح بها ، اعتمادًا على جهد الإدخال U_pitوتحميل التيار I_ن.

اختيار زينر

العناصر لها انتشار كبير في جهد التثبيت. للحصول على القيمة الدقيقة لـ U_{n، يتم تحديد ثنائيات زينر من نفس الدفعة. هناك أنواع ذات نطاق أضيق من المعلمات. مع تبديد الطاقة العالية ، يتم تثبيت العناصر على مشعات}

لحساب معلمات الصمام الثنائي زينر ، البيانات الأولية مطلوبة ، على سبيل المثال ، هذه:

• U_{pit=12-15 V - جهد الدخل ؛}
• U_{st=9 فولت - الجهد المستقر ؛}
• R_{n=50-100 مللي أمبير - تحميل.}

المعلمات نموذجية للأجهزة ذات استهلاك منخفض للطاقة.

لجهد دخل أدنى يبلغ 12 فولت ، يتم تحديد التيار عند الحمل إلى الحد الأقصى - 100 مللي أمبير. وفقًا لقانون أوم ، يمكنك إيجاد الحمل الكلي للدائرة:

R_{∑=12 فولت / 0.1 أمبير=120 أوم.}

عند الصمام الثنائي زينر ، انخفاض الجهد هو 9 فولت. بالنسبة للتيار 0.1 أمبير ، سيكون الحمل المكافئ:

R_{مكافئ=9 فولت / 0.1 أمبير=90 أوم.}

الآن يمكنك تحديد مقاومة الصابورة:

R_{b=120 أوم - 90 أوم=30 أوم.}

يتم تحديده من الصف القياسي ، حيث تكون القيمة هي نفسها المحسوبة.

يتم تحديد الحد الأقصى للتيار من خلال الصمام الثنائي zener مع مراعاة فصل الحمل بحيث لا يفشل إذا كان أي سلك غير ملحوم. سيكون انخفاض الجهد عبر المقاوم:

U_{R=15-9=6 ب.}

ثم يتم تحديد التيار من خلال المقاوم:

أنا_{R=6/30=0 ، 2 أ.}

نظرًا لأن الصمام الثنائي zener متصل في سلسلة معه ، فأنا_c=I_{R=0.2 A.}

سيكون تبديد الطاقة P=0.2 ∙ 9=1.8 W.

وفقًا للمعايير التي تم الحصول عليها ، يتم تحديد الصمام الثنائي Zener المناسب D815V.

متماثل زينر دايود

الثايرستور ذو الصمام الثنائي المتماثل هو جهاز تبديل يقوم بتوصيل التيار المتردد. تتمثل إحدى ميزات عملها في حدوث انخفاض في الجهد يصل إلى عدة فولت عند تشغيله في نطاق 30-50 فولت. تستخدم الأجهزة كعناصر تبديل.

التناظرية من الصمام الثنائي زينر

عندما لا يكون من الممكن العثور على عنصر مناسب ، يستخدمون نظيرًا من الصمام الثنائي زينر على الترانزستورات. ميزتها هي إمكانية تنظيم الجهد. يمكن استخدام مكبرات صوت متعددة المراحل للتيار المستمر.

يتم تثبيت مقسم جهد بمقاوم تشذيب R1 عند الإدخال. إذا زاد جهد الدخل ، يزداد أيضًا على أساس الترانزستور VT1. في الوقت نفسه ، يزداد التيار عبر الترانزستور VT2 ، مما يعوض الزيادة في الجهد ، وبالتالي يحافظ على ثباته عند الخرج.

تعليم ثنائيات زينر

يتم إنتاج ثنائيات زينر زجاجية وثنائيات زينر في علب بلاستيكية. في الحالة الأولى ، يتم تطبيق رقمين عليهما ، حيث يقع الحرف V بينهما. ويعني النقش 9V1 أنU_{st=9 ، 1 V.}

في العلبة البلاستيكية ، يتم فك رموز النقوش باستخدام ورقة بيانات ، حيث يمكنك أيضًا معرفة المعلمات الأخرى.

الحلقة المظلمة في العلبة تشير إلى الكاثود الذي تتصل به علامة الجمع.

الخلاصة

الصمام الثنائي زينر هو صمام ثنائي بخصائص خاصة. تتميز ثنائيات زينر بمستوى عالٍ من استقرار الجهد مع مجموعة واسعة من تغييرات تيار التشغيل ، فضلاً عن مخططات التوصيل البسيطة. لتثبيت جهد صغير ، يتم تشغيل الأجهزة في الاتجاه الأمامي ، وتبدأ في العمل مثل الثنائيات العادية.