เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ซีเนอร์ไดโอดฉันได้รับคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการที่ส่วนประกอบเล็ก ๆ เหล่านี้จัดการเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ ดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะทำลายมันให้คุณในแบบที่เข้าใจง่าย
เริ่มต้นด้วยพื้นฐาน ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดชนิดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในภูมิภาคย้อนกลับ - ซึ่งแตกต่างจากไดโอดปกติที่ใช้เป็นหลักในการปล่อยให้กระแสไหลในทิศทางเดียวไดโอด Zener มีลักษณะเฉพาะที่ทำให้พวกเขามีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ไดโอดซีเนอร์ทำงานอย่างไร
เพื่อให้เข้าใจว่าไดโอดซีเนอร์รักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่อย่างไรก่อนอื่นเราต้องรู้เล็กน้อยเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของมัน ไดโอดซีเนอร์ประกอบด้วยทางแยก AP - N เช่นเดียวกับไดโอดปกติ แต่ระดับยาสลบในไดโอด Zener นั้นแตกต่างกัน ความแตกต่างในการเติมนี้เป็นสิ่งที่ให้คุณสมบัติพิเศษ
เมื่อไดโอดซีเนอร์เชื่อมต่อในอคติย้อนกลับ (นั่นหมายถึงขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับด้าน N - และขั้วลบเชื่อมต่อกับด้าน P -) ในตอนแรกมีกระแสการรั่วไหลย้อนกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ กระแสนี้เล็กมากจนเกือบจะเพิกเฉยต่อมัน แต่เมื่อเราเพิ่มแรงดันย้อนกลับข้ามไดโอดซีเนอร์สิ่งที่น่าสนใจเกิดขึ้น
เมื่อแรงดันย้อนกลับมาถึงค่าที่แน่นอนเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์ (VZ) ไดโอดจะเข้าสู่พื้นที่ย้อนกลับ - มีกลไกการแยกย่อยสองประเภทหลักในไดโอดซีเนอร์: การสลายตัวของเซนเนอร์และการพังทลายของหิมะถล่ม
เซเนอร์เบี่ยงเบน
การสลายตัวของเซนเนอร์เกิดขึ้นในไดโอดที่เจือจางอย่างหนัก ในทางแยก P - N อย่างหนักพื้นที่การพร่อง (พื้นที่รอบ ๆ ทางแยกที่ไม่มีสายการบินฟรี) แคบมาก เมื่อมีการใช้แรงดันย้อนกลับสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งในพื้นที่การพร่องแคบ ๆ นี้สามารถดึงอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า สิ่งนี้จะสร้างคู่อิเล็กตรอนจำนวนมาก - คู่รูและทันใดนั้นกระแสย้อนกลับที่สำคัญก็เริ่มไหล
สิ่งสำคัญเกี่ยวกับการสลายตัวของ Zener คือเมื่อเริ่มต้นแรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดจะยังคงอยู่เกือบคงที่แม้ว่ากระแสผ่านมันจะเปลี่ยนไป นี่เป็นเพราะสนามไฟฟ้าในภูมิภาคพร่องนั้นแข็งแกร่งพอที่จะสร้างคู่อิเล็กตรอนใหม่ - รูในอัตราที่ชดเชยการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน ดังนั้นไม่ว่ากระแสไฟฟ้าผ่านไดโอดซีเนอร์จะแตกต่างกันไป (ภายในช่วงที่กำหนด) แรงดันไฟฟ้าที่อยู่ใกล้กับแรงดันไฟฟ้าของ Zener
การแยกตัวของหิมะถล่ม
การสลายตัวของหิมะถล่มมักจะเกิดขึ้นในไดโอดเจือเบา ๆ เมื่อใช้แรงดันย้อนกลับอิเล็กตรอนอิสระในภูมิภาคพร่องจะได้รับพลังงานจากสนามไฟฟ้า ในขณะที่อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่พร่องพวกมันก็ชนกับอะตอมในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ การชนกันเหล่านี้สามารถทำให้อิเล็กตรอนอื่น ๆ ออกมาจากอะตอมของพวกเขาสร้างคู่อิเล็กตรอนใหม่ - รู อิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นใหม่เหล่านี้ยังได้รับพลังงานจากสนามไฟฟ้าและอาจทำให้เกิดการชนกันมากขึ้นซึ่งนำไปสู่ปฏิกิริยาลูกโซ่
เช่นเดียวกับในการสลายตัวของเซนเนอร์เมื่อการสลายหิมะถล่มเริ่มต้นแรงดันไฟฟ้าทั่วไดโอดยังคงค่อนข้างคงที่ การเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าเกิดจากการคูณของผู้ให้บริการประจุที่เกิดจากเอฟเฟกต์หิมะถล่ม แต่แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งไดโอดไม่เปลี่ยนแปลงตราบใดที่ขีด จำกัด การกระจายพลังงานของไดโอดไม่เกิน
การประยุกต์ใช้ไดโอด Zener สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าไดโอดซีเนอร์รักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่มาพูดคุยกันว่าทำไมสิ่งนี้ถึงมีประโยชน์มาก หนึ่งในแอพพลิเคชั่นที่พบบ่อยที่สุดของไดโอด Zener คือในวงจรการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ลองนึกภาพคุณมีแหล่งจ่ายไฟที่ให้แรงดันไฟฟ้าที่อาจแตกต่างกันไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าอินพุตหรือกระแสโหลด หากคุณเชื่อมต่อไดโอด Zener ควบคู่ไปกับการโหลดไดโอด Zener จะทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์ไดโอดซีเนอร์จะเข้าสู่พื้นที่ย้อนกลับ - และรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ทั่วทั้งโหลด
ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีไดโอด Zener ที่มีแรงดันไฟฟ้า Zener 5V หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตไปยังวงจรอยู่ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 6V ถึง 12V ไดโอดซีเนอร์จะทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าทั่วโหลดยังคงอยู่ที่ประมาณ 5V แรงดันไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกลดลงในตัวต้านทานซีรีย์ที่เชื่อมต่อกับไดโอด Zener
ไดโอด Zener ประเภทต่าง ๆ
เรานำเสนอไดโอด Zener ที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นไฟล์ไดโอด Zener ที่ปรับได้ช่วยให้คุณตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์ภายในช่วงที่กำหนด สิ่งนี้มีประโยชน์จริง ๆ เมื่อคุณต้องการแรงดันไฟฟ้าเฉพาะที่อาจไม่สามารถใช้ได้กับไดโอด Zener มาตรฐาน
ที่ไดโอด Zener แรงดันสูงได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับที่สูงขึ้นมากเมื่อเทียบกับไดโอดซีเนอร์ทั่วไป สิ่งเหล่านี้ใช้ในการใช้งานที่จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าสูงเช่นในแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม
แล้วก็มีไดโอด Zener ที่แม่นยำ- ไดโอดเหล่านี้ทำด้วยความคลาดเคลื่อนที่แน่นมากซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์จริงใกล้เคียงกับค่าที่ระบุมาก พวกเขาจะใช้ในการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญเช่นในเครื่องมือวัดอิเล็กทรอนิกส์
ข้อ จำกัด และข้อควรพิจารณา
ในขณะที่ไดโอด Zener นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าพวกเขามีข้อ จำกัด บางประการ หนึ่งในข้อ จำกัด หลักคือการกระจายพลังงาน พลังงานที่กระจายไปในไดโอดซีเนอร์นั้นได้รับจากผลิตภัณฑ์ของแรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์และกระแสผ่านมัน (p = vz * iz) หากการกระจายพลังงานเกินคะแนนสูงสุดของไดโอดไดโอดสามารถร้อนเกินไปและได้รับความเสียหาย
อีกสิ่งที่ต้องพิจารณาคือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าเซนเนอร์ของไดโอดซีเนอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิ ในบางแอปพลิเคชันอุณหภูมินี้ - การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอาจเป็นปัญหาและคุณอาจต้องใช้ไดโอดซีเนอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำหรือใช้อุณหภูมิ - เทคนิคการชดเชย
บทสรุป
ดังนั้นคุณมีมัน! นั่นเป็นวิธีที่ซีเนอร์ไดโอดรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ ไม่ว่าจะผ่านการสลายตัวของ Zener หรือการสลายหิมะถล่มส่วนประกอบเล็ก ๆ เหล่านี้มีความสำคัญต่อการรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย
หากคุณอยู่ในตลาดไดโอด Zener เรามีคุณครอบคลุม เรานำเสนอไดโอด Zener คุณภาพสูงในประเภทและข้อกำหนดที่แตกต่างกันเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องการไฟล์ไดโอด Zener ที่ปรับได้,ไดโอด Zener แรงดันสูงหรือกไดโอด Zener ที่แม่นยำเราสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมให้คุณได้
หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือต้องการหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณอย่าลังเลที่จะติดต่อ เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยคุณค้นหาโซลูชัน Zener Diode ที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ
การอ้างอิง
- Neamen, DA (2019) ฟิสิกส์และอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์: หลักการพื้นฐาน McGraw - Hill Education
- Streetman, BG, & Banerjee, S. (2006) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของโซลิดสเตต Prentice Hall
