Zenerdioder med skrueforbindelse
(13)Zener-dioder er en familie af halvlederelementer og en undergruppe af dioder, der er asymmetriske ledere, dvs. elementer, der udviser forskellige egenskaber afhængigt af deres polaritetsretning.
Zenerdioder har, når de er forspændt fremad, samme egenskaber som almindelige halvlederdioder. Det betyder et spændingsfald på ca. 0,7 V på deres udgange. Det, der er anderledes, er deres opførsel, når de er omvendt forspændt. I tilfælde af almindelige halvlederdioder vil overskridelse af producentens'specificerede spænding i modsat retning få dioden til at bryde sammen, hvilket, hvis den strøm, der flyder over dioden på dette tidspunkt, ikke reduceres, utvivlsomt vil føre til diodefejl. Selv med begrænset spænding kan komponenten desuden stadig blive ødelagt på grund af overophedning. Værdien af den omvendte spænding for almindelige halvlederdioder er dog ikke angivet med stor nøjagtighed, så forskellen mellem den værdi, der findes i dokumentationen, og den faktiske værdi kan være et par procent.
For en zenerdiode er værdien af den spænding, der får en omvendt pareret diode til at bryde sammen, angivet med meget større nøjagtighed. Den kaldes Zener-spænding eller lavine-nedbrydningsspænding. Hvis denne parameter overskrides, forbliver spændingen ved dens udgange næsten konstant for en meget bred vifte af strøm, der flyder over dioden, hvilket kan ses meget godt i den tredje kvadrant af ethvert eksempel karakteristik af en Zener-diode, i form af strøm-spændingsafhængighed. Som med almindelige dioder vil det ikke forårsage skade på dioden, hvis strømmen på nedbrydningstidspunktet for en Zener-diode er korrekt begrænset, og den effekt, der afgives af dioden, ikke er for høj. Zenerdioder er dog specielt fremstillet til at have en kontrolleret nedbrydning, så det er meget sværere at beskadige dem på denne måde. Hvis en Zenerdiode bruges i et elektronisk kredsløb, er den næsten altid beskyttet mod for høj strøm, fordi den forventes at flyde i omvendt forspænding ret ofte eller endda kontinuerligt, i modsætning til almindelige halvlederdioder.
Zenerdiode - egenskaber og anvendelser
Zener-dioder med lav bagudrettet spænding leder strøm i modsat retning på grund af den såkaldte Zener-effekt. Disse dioder har stærkt doterede p-n-overgange. For elementer med høj Zener-spænding sker der et såkaldt lavinesammenbrud. Det er værd at bemærke, at begge effekter forekommer for enhver diode af denne type, uanset den omvendte spænding, selv om en af dem kan være meget dominerende.
For bedre at illustrere Zener-diodernes opførsel skal vi se på et simpelt kredsløb, hvor en diode af denne type placeres mellem udgangene på en justerbar strømforsyning med en korrekt valgt modstand forbundet i serie med en af diodens udgange, hvilket begrænser strømmen, der flyder over den, til en passende værdi, hvor spændingsstabilisering vil være mest effektiv. Modstandsværdien for denne modstand er ofte angivet i dokumentationen for den elektroniske komponent. Når dioden er omvendt forspændt, og forsyningsspændingen øges, vil spændingsforskellen over diodeudgangene være identisk med den, der vises på strømforsyningsdisplayet. Men hvis denne værdi overskrides over diodens nedbrydningsspænding, vil spændingsforskellen ved dens udgange stadig være lig med Zener-spændingen, selv om du successivt øger den spænding, der genereres af strømforsyningen. Vi kan sige, at spændingen stabiliseres af Zener-dioden.
Zenerdioder bør dog ikke bruges til at stabilisere spændingen med henblik på at drive et elektronisk kredsløb. Til dette formål findes der dedikerede spændingsstabilisatorer som f.eks. den populære LM317-stabilisator. Den største forskel mellem disse to komponenter er den strøm, de kan lede. Mens det for LM317-stabilisatoren er omkring 1,5 A, vil disse værdier for Zener-dioder være fra omkring 5 mA, selvom det for stud mount Zener-dioder, som er meget større end deres SMD- eller THT-modstykker, er muligt at lede strømme i niveauet omkring 0,5 til 0,6 A. Disse værdier kan dog variere betydeligt afhængigt af den specifikke model, da man f.eks. kan finde THT Zener-dioder, der er i stand til at håndtere selv 1,5A.
På grund af de ovenfor beskrevne årsager bruges Zener-dioder relativt sjældent som en kilde til stabiliseret spænding og kun til systemer, der trækker lille strøm, mens deres vigtigste anvendelse er som en kilde til referencespænding, f.eks. i stabiliserede strømforsyninger, selvom de også bruges som et beskyttelses- og overspændingselement, f.eks. mod elektrostatisk udladning (ESD) eller andre kortvarige spændingsspidser.
Zener-dioder til montering på studs
Stud mount Zener-dioder er en specifik undertype af Zener-dioder, der har en af deres tilslutninger i form af en gevindstift, og derfor kaldes de "stud mount". Den anden tilslutning er en plade med et hul, der skal loddes på. Deres struktur er også specificeret og angiver, hvilken terminal der er på tappen (anode [+] eller katode [-]). De to pakker, som stud mount Zener-dioder er anbragt i, omfatter DO4 og DO5. Sammenlignet med SMD- eller THT-dioder tilbyder de også meget højere effekt, som de kan aflede, hvoraf de to mest populære værdier er 10W og 50W, mens Zener-spændingen for disse elementer kan variere fra ca. 3,9V til så meget som 200V. Det er værd at vide, at variationen i disse værdier er betydelig. Nogle eksempler omfatter 4,3V, 4,7V, 5,1V, 5,6V, 6V, 6,2V, 6,8V [...]. Som du kan se, er skalaen for omvendt spænding for Zener-dioder ret tæt, så det burde ikke være noget problem at finde den rigtige komponent til dit elektroniske kredsløb.
Lagerbygning:
