Teoriden Uygulamaya: Güvenilir aşırı gerilim koruması için Zener diyotlarının kullanılması
2024-05-15 9345

1930'da Harvard Üniversitesi'nden doktorasından sonra Amerikan fizikçi Clarence Melvin Zener tarafından 20. yüzyılın başlarında geliştirilen Zener Diots, elektronik bileşenlerde önemli bir ilerleme kaydetti.Bu makale, güçlü elektrik alanlarının bulunduğu çok ince tükenme bölgeleri oluşturmak için ağır bir şekilde katkılı olan bu diyotların spesifik özelliklerini detaylandırmaktadır.Bu alan, Zener bozulması için 5V'den az veya çığ arızası için 5V'nin üzerinde olabilen diyotun parçalanma voltajına ulaştığında, elektronları atomik bağlarından çıkaracak ve bir elektrik akımı üretecek kadar güçlüdür.Bu keşif, elektronik devreleri kontrol etmek için yeni bir yol sağlayarak, arıza voltajı 1V'nin altına 250V'den fazla değişen ve% 1 ila% 20 arasında toleranslar ile elektronik tasarımlarda hassasiyeti kolaylaştırdı.

Katalog

Şekil 1: Gerçek PCB'de Zener Diyotu

Zener diyot nedir?

Zener diyotları, ters taraflı olduğunda PN kavşağının arıza özelliklerinden yararlanır ve akım önemli ölçüde dalgalandığında terminal voltajlarının stabilitesini korumada daha büyük bir rol oynayabilir.Diyotun voltajı, giriş voltajındaki herhangi bir V ariat iyonundan sabit kalır ve etkilenmez.Bu stabilite, elektrik kaynağı dalgalanmalarından veya benzeri rahatsızlıklardan kaynaklanabilecek devre voltajındaki değişikliklere karşı koymak için elektronik devre tasarımlarında yararlıdır.Zener diyotlarını stratejik noktalara dağıtarak, tasarımcılar voltajı yükler boyunca güvenilir bir şekilde stabilize edebilir ve elektronik bileşenlerin tutarlı performansını sağlayabilir.Zener diyotlarının bu basit ama sofistike işlevi, onları modern devrenin ayrılmaz bir parçası haline getirerek voltaj üzerinde hassas kontrolü kolaylaştırır ve elektrik sistemlerinin genel güvenilirliğini artırır.

Ek olarak, Zener diyotunun elektrik sembolü sıradan diyot sembolünden farklıdır.Devre diyagramlarında, sinyal diyotları veya güç diyotları gibi geleneksel diyotlar, Zener diyotları için kullanılanlardan farklı olan standart sembollerle tasvir edilir.

Şekil 2: Normal diyot

Şekil 3: Zener diyotu

Geçici voltaj bastırma (TV'ler) için özel olarak tasarlanmış Zener diyotları söz konusu olduğunda, bunlar genellikle tek bir cihazda birleştirilir.Bu kombinasyon cihazı, şemalarda, onu tek Zener diyotlarından ve diğer diyot türlerinden görsel olarak farklılaştıran farklı bir sembolle temsil edilir.Bu özel sembol, teknisyenlerin ve mühendislerin cihazın bir devredeki işlevini ve özelliklerini hızlı bir şekilde tanımlamasına yardımcı olur, bu da doğru ve verimli devre tasarımı ve sorun giderme sağlar.

Şekil 4: İki TV Zener diyotunun kombinasyonu

Ortak Zener diyot değerleri ve parça numaraları

Bir Zener diyotu seçerken, etkili voltaj regülasyonu ve korunması sağlamak için devrenizin ihtiyaçlarına uygun voltaj derecesine sahip bir tane seçmek çok önemlidir.İşte yaygın olarak kullanılan Zener diyotlarının, tipik uygulamalarının ve parça numaralarının bir dökümü.

3.3V 1N5226

Mikrodenetleyicilerde ve dijital sinyal işlemcilerde (DSP) yaygın olarak bulunan 3.3V mantık devrelerinde voltajı stabilize etmek için idealdir.Bu diyotlar, doğru çalışma voltajını koruyarak tutarlı performans sağlar.

5.1V 1N5231

5V dijital ve mantık devrelerinde sıkça kullanılan bu diyot, tipik TTL (transistör-transistör mantığı) ve CMOS (tamamlayıcı metal-oksit-semik iletken) devreleri için mükemmeldir.Voltaj dalgalanmalarından hassas elektronik bileşenleri koruyarak güvenilir voltaj regülasyonu sağlar.

Şekil 5: 1N5231 Zener diyot ölçümü

6.8V 1N5235

Bu diyot, 5V'nin biraz üzerinde çalışan analog devreler için uyarlanmıştır, bu da özel sensörler veya daha eski mantık IC'leri (entegre devreler) için ek koruma sağlar (voltajda bir tampon güvenli ve etkili bir şekilde çalışması gerekir.

9.1V 1N5239

Taşınabilir amplifikatörler veya kablosuz modüller gibi 9V pille çalışan cihazlar için optimal.Bu cihazların performanslarını ve güvenilirliğini artırarak istikrarlı bir güç kaynağı almasını sağlar.

11.0V 1N5241

Bazı analog devreler de dahil olmak üzere standart mantık seviyelerinin biraz üzerinde bir voltaja ihtiyaç duyan devreler için uygundur.Ayrıca 12V sistemleri için aşırı gerilim koruması sağlar ve bu da bir dizi uygulama için çok yönlü hale getirir.

13.0V 1N5243

12V güç kaynağı sistemlerinde, özellikle otomotiv elektroniğinde veya endüstriyel kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.Sisteme zarar verebilecek potansiyel voltaj ani artışlara karşı koruyan sağlam aşırı gerilim koruması sunar.

15.0V 1N5245

Bu diyot, operasyonel amplifikatörler için güç kaynakları veya daha yüksek operasyonel voltaj seviyelerine sahip elektronik sistemlerde temel koruma gibi 15V voltaj stabilitesinin gerekli olduğu yerlerde kullanılır.

Zener diyotunun çalışma prensibi

Zener diyotu, ağır doping içeren benzersiz fiziksel yapısı nedeniyle tipik yarı iletken diyotlardan farklı prensipler üzerinde çalışır.Bu doping, çok daha ince bir tükenme bölgesi ile sonuçlanır, bu da elektrik alanını sıradan diyotlara kıyasla daha yoğun hale getirir.

Bir Zener diyotu ters taraflı olduğunda, dar tükenme bölgesindeki güçlü elektrik alanı, değerlik elektronlarını Zener voltajı olarak bilinen belirli bir voltajda iletim bandına doğrudan uyarabilir.Bu doğrudan uyarma, tipik olarak daha az katkılı diyotlarda görülen çığ arızasından farklı bir fenomen olan Zener bozulmasına yol açar.Çığ arızasında, tükenme bölgesi, ters voltaj azınlık taşıyıcılarına enerji verecek kadar yüksek olana kadar ters önyargı altında genişler.Bu taşıyıcılar, kafes iyonlarıyla çarpışacak, daha fazla elektronun serbest bırakılması ve akımı keskin bir şekilde arttıran bir zincir reaksiyonu ayarlamak için yeterli enerji kazanırlar.

Şekil 6: Zener diyotu ileri akım

Şekil 7: Zener diyotu aşırı gerilim koruma devresi prensibi

Bununla birlikte, Zener bozulması, öncelikle çığ arızası koşulları karşılanmadan önce bile meydana gelen yoğun elektrik alanının neden olduğu kuantum tünellemesinden kaynaklanmaktadır.Bu kritik fark, Zener diyotunun, voltaj stabilizasyonu için devre tasarımında kaldırılan anahtar bir özellik olan değişen akım seviyeleri varlığında terminalleri arasında kararlı bir voltaj korumasına izin verir.

Şekil 8: Zener Diyotu Zener ve Çığ Arızası Diyagramı

Şekil 9: Zener diyotunun çığ dağılmasının şematik diyagramı

Pratik uygulamalar için, Zener diyotları, Zener voltajlarına bağlı olarak Zener Arızası veya Çığ Arızası'nı kullanacak şekilde tasarlanmıştır.Alt Zener voltajlarına sahip, tipik olarak 6V altında, öncelikle Zener dağılımı geçirerek, daha düşük voltajlarda voltaj stabilitesi gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.Tersine, 6V'nin üzerinde daha yüksek Zener voltajlarına sahip diyotların, daha yüksek voltaj aralıklarının işlenmesi için daha uygun olan çığ arızası yaşama olasılığı daha yüksektir.Bu esneklik, Zener diyotlarının geniş bir elektronik uygulamalar yelpazesinde kullanılmasına izin vererek güvenilir voltaj kontrolü sağlar ve elektronik devrelerin genel uyarlanabilirliğini arttırır.

Zener diyotu ile bir sinyal diyot arasındaki fark

Zener diyotları ve sinyal diyotları, elektronik devrelerde kullanılan yarı iletken cihazlardır, ancak özellikle ters taraflı olduğunda fonksiyon ve yapıda önemli ölçüde farklılık gösterirler.

Şekil 10: Zener Diyot Vs.Sinyal diyot

Zener Diyotlar— Voltaj Kararlılığı ve Koruması

Bu cihazlar, yarı iletken malzemenin ağır doping yoluyla ters sapma koşullarını işlemek için özel olarak tasarlanmıştır.Bu yüksek doping seviyesi, tükenme bölgesindeki elektrik alanını yoğunlaştırarak PN kavşağının genişliğini azaltır.Sonuç olarak, ters voltaj Zener arıza voltajına (VZ) ulaştığında, Zener diyotunun akımın hasar görmeden ters yönde akmasına izin verir.Bu özellik, stabil bir voltajın korunması veya hassas bileşenlerin korunması gereken voltaj regülasyonu ve aşırı gerilim koruması gibi uygulamalar için çok önemlidir.Örneğin, bir voltaj düzenleme senaryosunda, devre voltajı Zener voltajını aştığında, Zener diyot aktive eder, akımı iletir ve elektronik bileşenlere zarar verebilecek dalgalanmaları önlemek için voltajı stabilize eder.

Sinyal Diyotları —— Verimli sinyal işleme ve düzeltme

Buna karşılık, sinyal diyotları minimal ters akım sızıntısı ile verimli ileri iletim için tasarlanmıştır.Tipik olarak, çoğu uygulama için ihmal edilebilir olan, ters önyargılı olduğunda - genellikle sadece nanoamperes - mikroamperlere - çok az akımın akmasına izin verirler.Bununla birlikte, ters voltaj bozulma voltajlarını aşarsa bu diyotlar hasar görebilir ve bu da potansiyel açık veya kısa devrelere yol açar.Birincil uygulamaları arasında ileri iletimin gerekli olduğu sinyal şekillendirme, anahtarlama ve düşük güç düzeltmesi ve paraziti önlemek için ters akımın en aza indirilmesi gerekir.

Hem Zener hem de Sinyal diyotları, önyargılı olduğunda anottan katota akım akışına izin verirken, ters eğilimli davranışları farklı ihtiyaçlara hitap eder.Zener diyotları, voltajın kontrol edilmesi gereken veya bileşenlerin voltaj artışlarına karşı korumaya ihtiyaç duyduğu devrelerde vazgeçilmezdir.Hasarsız tersine davranma yetenekleri, bu tür koruyucu roller için benzersiz ve gereklidir.Tersine, sinyal diyotları, ters sapma sırasında sağlam izolasyon ile verimli ileri akım iletimi gerektiren uygulamalarda mükemmeldir.

Bir Zener diyotu ile bir sinyal diyotu arasındaki seçim, uygulamanın spesifik gereksinimlerine bağlıdır - voltaj stabilizasyonu ve eski için koruma, etkili sinyal taşıma ve ikincisi için düzeltme.Her diyot türü, devre tasarımı ve uygulamasındaki farklı rollere uygun hale getiren özel faydalar sunar.

Zener aşırı gerilim koruma devresinin (OVP) avantajları ve dezavantajları

Avantajlar

İlk olarak, bir Zener aşırı gerilim koruma devresi, öncelikle bir seri dirençle eşleştirilmiş bir Zener diyotundan oluşan oldukça basittir.Bu minimalist tasarım, çeşitli elektronik kurulumlara kolay entegrasyonu kolaylaştırır, bu da temel teknik becerilere sahip olanlar için bile erişilebilir olmasını sağlar.İlgili birkaç bileşen nedeniyle korunması da kolaydır.

Daha sonra, aşırı gerilim koruması için Zener diyotlarının kullanılması ekonomik olarak avantajlıdır.Hem diyotların hem de ilişkili bileşenler ucuz ve yaygın olarak mevcuttur.Bu, Zener diyot devrelerini önemli bir finansal yatırım olmadan etkili voltaj düzenlemesi için cazip bir seçenek haline getirir.

Dahası, Zener diyotları, belirtilen arıza voltajlarında kararlı bir çıkış sunmak için tasarlanmıştır.Bu stabilite, voltajı güvenli seviyelerle sınırlamak için çok önemlidir, bu da hassas devre bileşenlerine zarar verebilecek voltaj artışlarına karşı güvenilir koruma sağlar.

Dezavantajları

Önemli bir dezavantaj, devrenin çalışma sırasında önemli güç tüketme eğilimidir.Zener diyot voltajı kelepçelemek için aktive ettikçe, akımın geçmesine izin verir, bu da direnç nedeniyle ısı üretir.Bu ısı aslında enerjiye duyarlı uygulamalarda bir zorluk oluşturan enerjidir.

Daha sonra, iletkenken Zener diyotu tarafından üretilen ısı, devre içinde daha yüksek sıcaklıklara yol açabilir.Isıyı verimli bir şekilde dağıtmak ve güvenli bileşen sıcaklıklarını korumak için ısı lavaboları veya fanlar gibi ek soğutma önlemlerinin uygulanması gerekebilir.

Bununla birlikte, Zener diyotları voltaj regülasyonunda mükemmel olsa da, doğal olarak güçlü aşırı akım koruması sağlamazlar.Arıza koşullarında meydana gelebilecek aşırı akımlara karşı korunmak için, Zener diyotlarını sigortalar veya devre kesiciler gibi diğer koruyucu bileşenlerle eşleştirmek, devre tasarımını zorlaştırabilir ve maliyete katkıda bulunabilir.

Zener diyotunun işlevi

Bir aşırı gerilim koruma devresinin birincil işlevi, devre voltajını sürekli olarak izlemek ve güvenlik eşiğini aşarsa hızlı bir şekilde yanıt vermek, böylece elektronik bileşenlere potansiyel hasarı önlemektir.Zener diyotları da bu rolü oynar, çünkü normal çalışma koşullarında yüksek direnç göstererek, devrenin uygun şekilde işleyişine müdahale etmemelerini sağlayarak belirli bir ters arıza voltajında stabil iletimi koruyabilirler.

İlk olarak, normal çalışma voltajını ve devre bileşenlerine zarar verebilecek maksimum voltaj eşiğini tanımlayın.Normal çalışma voltajının biraz üzerinde ancak maksimum voltaj eşiğinin altında bir Zener voltajı olan bir Zener diyotu seçin.Bu kurulum, diyotun elektriği sadece voltaj normal aralığını aştığında aktive etmesini sağlar, böylece aşırı gerilime karşı korunur.

İkincisi, seçilen Zener diyotunu, korumak istediği bileşenle paralel olarak devreye entegre edin.Diyotun fazla voltajı hassas bileşenden uzaklaştırmasına izin verdiği için hassas yerleştirme gereklidir.Zener diyotu ile seri olarak akım sınırlayıcı bir direnç ekleyin.Bu dirençin amacı, aktif olduğunda akım akışını kontrol etmek, aşırı akımdan kaynaklanan hasarı önlemek ve devrenin aşırı gerilim koşulları altında sabit ve güvenli kalmasını sağlamaktır.

Operasyonel örnek

Geliştirilmiş gürültü yoğunluğu ölçümü için tasarlanmış bir devre düşünün.Burada, düşük gürültülü güç kaynağından sonra bir Zener diyotu yerleştirilir, herhangi bir dalgalanmayı uygulamak için tipik besleme voltajının hemen üzerinde bir arıza voltajı ile.Zener diyot, voltaj sivri uçlarını emmek ve çıkış voltajını sonraki devrelere stabilize etmek için hareket eder.Çeşitli yük koşulları altında Zener diyotunu korumak ve tutarlı voltaj çıkışını sağlamak için dikkatle hesaplanmış bir akım sınırlayıcı direnç kullanılır.

Gürültü sinyallerini işlemek için, DC bileşenlerini filtrelemek ve yalnızca AC gürültü sinyalini izin vererek DC girişimden arınmış olmasını sağlamak için bir DC bloke kondansatörü ekleyin.Gürültü sinyali daha sonra düşük gürültülü bir amplifikatör kullanılarak ve muhtemelen bütünlüğünü değiştirmeden sinyali güçlendirmek için çok aşamalı amplifikasyon yoluyla amplifiye edilir.Bu sinyal daha sonra, sadece hedef frekans aralığında gürültüyü izole etmek ve ölçmek için 1kHz ve 3KHz arasında ayarlanmış bir bant geçiren filtreden geçirilir, böylece tespit ve ölçümde hassasiyet sağlar.

Son olarak, sinyal, yüksek doğruluk ve stabilite sunan gerçek bir RMS voltmetre kullanılarak ölçülür.Zener voltajını dikkatlice seçerek ve akım sınırlayıcı direnci yapılandırarak, bir Zener diyot aşırı gerilim koruma devresi, elektronik ekipmanı beklenmedik yüksek voltaj olaylarından korumak için sağlam bir çözüm sağlar, böylece elektronik cihazların dayanıklılığını ve kararlı çalışmasını sağlar.

Şekil 11: gürültü yoğunluğu ölçüm devresinde kullanılan Zener diyotu

Devreler aşırı gerilimden nasıl korunur?

Mikrodenetleyiciler gibi hassas elektronik bileşenlerin aşırı voltajlardan korunması devre tasarımında çok önemlidir.Tipik olarak, mikrodenetleyici G/Ç pimleri maksimum voltaj toleransı vardır - genellikle 5V.Bu sınırı aşmak, mikrodenetleyiciye zarar verme riskini taşır.Bu bileşenleri korumak için pratik bir yöntem, Zener diyotları kullanarak bir aşırı gerilim koruması (OVP) devresinin oluşturulmasını içerir.

Normal çalışma voltajının 5V yakınında olduğu bir devre için, 5.1V gibi biraz daha yüksek arıza voltajına sahip bir Zener diyot idealdir.Bu, normal koşullar altında (5.1V'nin altındaki voltajlar), Zener diyotunun iletken kalmadığını ve devre çalışmasına müdahale etmemesini sağlar.Giriş voltajı 5.1V'yi aştığında, Zener diyot aktive eder, akım iletir ve devre bileşenlerine herhangi bir hasar önlemek için voltajı yaklaşık 5.1V'a kenetler.

Tasarımı doğrulamak için Cadence Pspice gibi Spice yazılımını kullanarak OVP devresini simüle edin.Simülasyonu bir voltaj kaynağı (V1), akım sınırlayıcı bir direnç (R1) ve seçilen Zener diyotu (D2) ile ayarlayın.Bu senaryoda, test için 6.8V Zener diyotu (örn., 1N4099) varsayalım.V1'in voltajı 6.8V'yi aşarsa, simülasyon, çıkış voltajının etkili bir şekilde 6.8V veya daha azıyla sınırlı olduğunu göstermeli ve diyotun koruyucu kapasitesini onaylamalıdır.

6V giriş voltajı ile çıkış, normal çalışmayı göstererek sabit ve girişe yakın kalmalıdır.6.8V'de çıkış, diyotun etkileşimini ve voltaj stabilizasyonunu göstererek Zener voltajının biraz altında hizalanmalıdır.Girişin 7.5V'ye (aşırı gerilim koşulu) arttırılması üzerine, çıkış, aşırı gerilime karşı etkili koruma göstererek 6.883V civarında girişin önemli ölçüde altında kalmalıdır.Devrenin spesifik ihtiyaçlarına bağlı olarak, 3.3V, 5.1V, 9.1V veya 10.2V gibi çeşitli arıza voltajlarına sahip Zener diyotları seçilebilir.Bu esneklik, tasarımcıların aşırı voltaj korumasını uygulamanın kesin gereksinimlerine göre uyarlayarak optimum koruma sağlayarak izin verir.

Uygun Zener diyotunu dikkatlice seçerek ve farklı voltaj koşulları altında davranışını doğru bir şekilde simüle ederek, tasarımcılar sağlam aşırı gerilim koruması sağlayabilir.Bu yaklaşım sadece hassas devre bileşenlerine zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda elektronik cihazların genel güvenilirliğini ve performansını da artırır.

Şekil 12: Zener diyot devre şeması

Uygun aşırı gerilim koruması Zener Diyotu nasıl seçilir?

Aşırı gerilim koruması için etkili bir Zener diyotunun seçilmesi, devrenin her koşulda güvenli ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için birkaç kritik adım gerektirir.

Uygun Zener voltajını belirleyin

Devrenin kullanması gereken maksimum voltajı tanımlayın.Örneğin, tasarım voltajın 6.8V'yi geçmemesi gerektiğini belirtirse, 6.8V arıza voltajına sahip bir Zener diyot ideal olacaktır.

Gerekli Zener voltajı için kesin bir eşleşme mevcut değilse, en yakın değeri tercih edin.Örneğin, 7V kadar yüksek gerilimlere karşı korumak için, 6.8V Zener diyotu, voltajı maksimum eşiğin hemen altına etkili bir şekilde kenetleyerek uygun bir yaklaşım olacaktır.

Yük ve sapma akımını hesaplayın

Tipik olarak yükten akacak akımı hesaplayarak başlayın;50mA olduğunu varsayalım.Zener diyotunun operasyonu için gerekli önyargı akımını bu şekle ekleyin.Zener diyot 10mA'lık bir sapma akımı gerektiriyorsa, toplam akım gereksinimi 60mA (50mA yük akımı artı 10mA sapma akımı) olacaktır.

Zener diyotunun güç derecesini belirleyin

Zener voltajını ve toplam akımı kullanarak güç dağılmasını hesaplayın.6.8V'lik bir Zener voltajı ve toplam 60mA akımı ile güç dağılımı 6.8V x 0.060a = 0.408 watt olarak hesaplanacaktır.Güvenilirlik ve güvenliği sağlamak için hesaplanan değerden daha yüksek bir güç derecesine sahip bir Zener diyotu seçin.500MW derecesine sahip bir diyot yeterli marj sağlar.

Geçerli sınırlayıcı dirençin değerini hesaplayın

13V, devrenin yaşayabileceği maksimum voltajı tespit edin.Kaynak voltajı ile Zener voltajı arasındaki fark olan direnç üzerindeki voltaj düşüşünü hesaplayın: 13V - 6.8V = 6.2V.OHM yasasını kullanarak, gereken direnç değerini hesaplayın: voltaj düşüşü / toplam akım = 6.2V / 0.060A ≈ 103Ω.Bunu pratik amaçlar için 100Ω gibi standart bir direnç değerine yuvarlayabilirsiniz.

Zener diyotunun tespit yöntemi

Zener diyotlarının polaritesini tanımlamak için, görünümlerini inceleyerek başlayabilir.Metal kapsüllenmiş Zener diyotları genellikle polariteyi uç yüzlerinin şeklinden ayırır: düz uç tipik olarak pozitif elektrotu gösterirken, yarım dairesel uç negatif elektrotu işaret eder.Plastik kapsüllenmiş Zener diyotları için, negatif terminalde polarite için hızlı bir görsel kılavuz sunan bir renk işareti arayın.

Daha hassas bir yöntem için, diyot testine ayarlanmış bir multimetre ayarlaması veya Rx1K gibi düşük direnç ayarı etkilidir.Multimetre problarını, her bir terminale - diyota bağlayın.Görüntülenen direnci not edin, ardından probları değiştirin ve tekrar ölçün.Daha düşük direnç gösteren kurulum, pozitifte siyah prob ve negatif terminalde kırmızı olacaktır.Her iki ölçümde çok yüksek veya çok düşük bir direnç, diyotun hasar gördüğünü ve doğru çalışmadığını gösterebilir.

Şekil 13: Zener diyotları

Bir Zener diyotunun voltaj regülasyon değerini ölçerken, sürekli ayarlanabilir bir DC güç kaynağı kullanılması tavsiye edilir.13V altında derecelendirilen Zener diyotları için güç kaynağını 15V olarak ayarlayın.Diyotu, katot ve güç kaynağının pozitif çıkışı ve anot arasında negatif çıkışa 1.5kΩ akım sınırlayıcı bir dirençle bağlayın.Bir multimetre kullanarak diyot boyunca voltajı ölçün;Görüntülenen değer diyotun voltaj düzenleme değeri olacaktır.

Şekil 14: Ortak Zener diyot şekilleri

15V'nin üzerinde düzenleme değerleri olan Zener diyotları için, doğru ölçüm sağlamak için güç kaynağının çıkışını 20V'nin üzerine çıkarın.Alternatif olarak, yüksek voltajlı Zener diyotları için, 1000V'a kadar teslim edebilen bir megohmetre kullanılabilir.MegohMeter’in pozitif yolunu diyotun negatif terminaline ve olumsuz yönde pozitif terminale bağlayın.MegohMeter'in tutamağını tutarlı bir hızda döndürün ve diyotun düzenleme voltajında stabilize olana kadar bir multimetre kullanarak diyot boyunca voltajı okuyun.

Bu testler sırasında voltaj değerindeki dalgalanmalar veya kararsızlık gözlenirse, diyotun ya tutarsız bir şekilde performans gösterdiğini veya hasar gördüğünü gösterebilir, bu da değiştirilmesini gerektirir.

Zener Diyot Paket Boyutu

Şekil 15: Zener diyot paketi boyutları

Zener diyotlarıyla çalışırken, fiziksel boyutlarına ve ambalajlarına aşina olmalıdır.Bu diyotların boyutları tipik olarak belirli üretim standartları ve endüstri tercihlerine göre inç olarak sağlanır, ancak milimetre boyutları da referans için mevcuttur.

Paket Anahat Detayları

Hem çapı (BD) hem de uzunluk (BL) içeren bir Zener diyot paketinin dış boyutları, belirtilen sınırlar içinde ayarlanabilir.Bu esneklik, özellikle termal yönetim endişe olduğunda, çeşitli uygulamalarda özel olarak takılmaya izin verir.Zener diyot paketi, ısı iletimini diyottan uzaklaştırmak için kullanılan termal macun içeriyorsa, bu eleman toplam paket boyutunda dikkate alınmalıdır.Bununla birlikte, termal macun söz konusu olduğunda çapı (BD) için olağan minimum boyut kısıtlamaları uygulanmaz.Uzunluk ölçümü (BL) tüm paketi kapsamalı, termal macun dahil.

Pim çapı V ariat iyonları

Zener diyotlarında, pimlerin çapı paket içinde farklılık gösterebilir.Bu V ariat iyonu, termal macun içermeyen bölümlerdeki pim kaplamasındaki usulsüzlükleri veya sapmaları barındırır.Kaplama kalınlığı veya küçük üretim anormallikleri gibi faktörler, tasarım ve montaj işlemleri sırasında dikkate alınması gereken pim boyutunda farklılıklara yol açabilir.

Çap için sembol gösterimi

Mühendislik tasarımları arasında belgeler ve tutarlılıkta netliği sağlamak için, Zener diyotları için çizimler ve özelliklerdeki çap boyutu ASME Y14.5M standardına bağlıdır.Bu standart, "φx" sembolünün çapları temsil etmek, mühendislik çizimlerinde homojenliği ve hassasiyeti teşvik etmek ve üretim spesifikasyonlarında tutarlılığın korunmasına yardımcı olmak için kullanımını belirler.

Çözüm

Zener diyotlarının gelişimi, özellikle voltaj regülasyonu ve aşırı gerilim korumasında, modern elektroniklerde vazgeçilmez hale getirmiştir.Eşsiz Zener ve Çığ arızası özellikleri, voltaj dalgalanmalarını etkili bir şekilde işlemelerini sağlar.Yapılarını ve işlemlerini sinyal diyotlarıyla karşılaştırmak, devre tasarımlarındaki özel uygulamaları hakkındaki anlayışımızı derinleştirir.Bununla birlikte, Zener diyotları verimli, uygun maliyetli aşırı gerilim koruması sunarken, yüksek enerji tüketimi ve etkili termal yönetime ihtiyaç gibi zorluklar da sunarlar.Bu sorunlar, Zener diyotlarının tam potansiyelinden yararlanmak için elektronik devre tasarımında devam eden inovasyon ve optimizasyon gerekliliğini vurgulamaktadır.

Sık Sorulan Sorular (SSS]

1. Bir Zener diyotu ne için kullanılır?

Bir Zener diyotu öncelikle voltaj regülasyonu için kullanılır, besleme voltajı dalgalansa bile, Zener diyotundaki voltajın stabil kalmasını sağlar.Hassas elektronikleri voltaj ani artışlardan koruyarak aşırı gerilim koruması için de kullanılır.

2. Aşırı gerilim koruması nedir?

Aşırı gerilim koruması, aşırı voltajın zararlı elektronik bileşenlere zarar vermesini önleyen bir devre koruma mekanizmasıdır.Voltaj seviyelerinin devrenin bileşenleri için güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlar.

3. Aşırı gerilim koruma devreleri nelerdir?

Aşırı gerilim koruma devreleri, aşırı voltajın bileşenlere ulaşmasını ve zarar görmesini önlemek için tasarlanmıştır.Bu devreler tipik olarak voltaj sivri uçları sırasında voltajı güvenli seviyelere sıkıştırmak için Zener diyotları, varistörler veya geçici voltaj baskılayıcı (TV'ler) diyotlar gibi bileşenleri kullanır.

4. Normal diyot ve bir Zener diyotu arasındaki fark nedir?

Ana fark, ters voltajın işlenmesinde yatmaktadır.Normal diyotlar ters yönde akımı engeller ve ters voltaj belirli bir eşiği aşarsa hasar görebilir.Buna karşılık, Zener diyotları sadece ters akımı engellemekle kalmaz, aynı zamanda ters voltaj, Zener voltajı olarak bilinen önceden belirlenmiş bir seviyeyi aştığında da güvenli bir şekilde yürütülür.

5. Zener diyotunun çalışma prensibi nedir?

Bir Zener diyotu, voltaj Zener voltajını aştığında akımın ters yönde akmasına izin vererek çalışır.Bunun nedeni, dar bir tükenme bölgesi oluşturan ağır katkılı P-N kavşağından kaynaklanmaktadır.Bu kavşaktaki yüksek elektrik alanları, Zener diyotunun hasar görmeden tersine davranmasına izin verir, böylece voltaj stabilitesini korur.Bu özellik, voltaj düzenlemesi ve devrelerde koruma için kullanılır.