반도체 다이오드에는 많은 "직업"이 있습니다. 전압을 정류하고 전기 회로를 풀고 부적절한 전원 공급 장치로부터 장비를 보호할 수 있습니다. 그러나 단방향 전도의 특성이 매우 간접적으로 사용될 때 다이오드의 "일"과 같은 일반적인 종류는 없습니다. 노멀 모드가 역바이어스인 반도체 소자를 제너 다이오드라고 한다.
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제너 다이오드 란 무엇이며 어디에 사용되며 무엇입니까?
제너 다이오드 또는 제너 다이오드(이 반도체 장치의 특성을 최초로 연구하고 설명한 미국 과학자의 이름을 따서 명명됨)는 p-n 접합이 있는 기존 다이오드입니다.그 특징은 음의 바이어스가있는 특성 섹션, 즉 전압이 역 극성으로 적용될 때 작동합니다. 이러한 다이오드는 부하 전류의 변화와 입력 전압의 변동에 관계없이 소비자 전압을 일정하게 유지하는 독립적인 안정기로 사용됩니다. 또한 제너 다이오드의 노드는 회로가 개발된 다른 안정 장치의 기준 전압 소스로 사용됩니다. 덜 일반적으로 역 다이오드는 펄스 형성 요소 또는 서지 보호기로 사용됩니다.
기존의 제너 다이오드와 2 양극 다이오드가 있습니다. 2 양극 제너 다이오드는 하나의 하우징에 2개의 다이오드가 연속적으로 연결된 것입니다. 적절한 구성표에 따라 이를 포함하여 두 개의 개별 장치로 교체할 수 있습니다.
제너 다이오드의 볼트 - 암페어 특성 및 작동 원리
제너 다이오드의 작동 원리를 이해하려면 일반적인 전류-전압 특성(CVC)을 연구해야 합니다.
제너에 순방향으로 전압을 인가하면 기존 다이오드와 마찬가지로 기존 다이오드처럼 동작합니다. 약 0.6V(실리콘 장치의 경우) 전압에서 I-V 특성의 선형 섹션이 열리고 들어갑니다. 기사 주제에서 제너 다이오드의 동작은 역 극성의 전압이 적용될 때 더 흥미 롭습니다(특성의 음의 분기). 첫째, 저항이 급격히 증가하고 장치가 전류 전달을 중지합니다. 그러나 특정 전압 값에 도달하면 항복이라고 하는 전류의 급격한 증가가 발생합니다. 눈사태 특성이 있으며 전원이 제거되면 사라집니다.역 전압을 계속 증가시키면 pn 접합이 가열되기 시작하고 열 항복 모드로 들어갑니다. 열 파괴는 되돌릴 수 없으며 제너 다이오드의 고장을 의미하므로 다이오드를 이 모드로 설정하면 안 됩니다.
눈사태 항복 모드에서 반도체 장치의 흥미로운 작동 영역. 모양이 선형에 가깝고 경사도가 높습니다. 이는 전류 변화(ΔI)가 크면 제너 다이오드 양단의 전압 강하 변화가 상대적으로 작다(ΔU)는 것을 의미합니다. 그리고 이것은 안정화입니다.
역 전압을 적용할 때의 이러한 동작은 모든 다이오드에서 일반적입니다. 그러나 제너 다이오드의 특성은 CVC의 이 섹션에 있는 매개변수가 정규화된다는 것입니다. 안정화 전압과 기울기가 제공되며(특정 스프레드와 함께) 회로에서 장치의 적합성을 결정하는 중요한 매개변수입니다. 참고 도서에서 찾을 수 있습니다. 일반 다이오드는 제너 다이오드로 사용할 수도 있습니다. CVC를 제거하고 그 중 적절한 특성이 있는 경우. 그러나 이는 결과가 보장되지 않는 길고 힘든 과정입니다.
제너 다이오드의 주요 특성
기존 용도로 제너 다이오드를 선택하려면 몇 가지 중요한 매개변수를 알아야 합니다. 이러한 특성은 작업을 해결하기 위해 선택한 장치의 적합성을 결정합니다.
정격 안정화 전압
선택할 때주의해야 할 제너의 첫 번째 매개 변수는 눈사태 항복의 시작점에 의해 결정되는 안정화 전압입니다. 회로에 사용할 장치를 선택하는 것으로 시작됩니다.일반 제너 다이오드의 다른 예에 대해 동일한 유형의 경우에도 전압은 몇 퍼센트의 영역에서 확산되며 정밀한 다이오드의 경우 차이가 더 낮습니다. 공칭 전압을 알 수 없는 경우 간단한 회로를 조립하여 결정할 수 있습니다. 다음을 준비해야 합니다.
- 안정기 저항 1 ... 3kOhm;
- 조정 가능한 전압원;
- 전압계(테스터를 사용할 수 있음).
전압계를 사용하여 제너 다이오드의 전압 증가를 제어하여 전원의 전압을 0에서 올려야합니다. 입력 전압이 더 증가하더라도 어느 시점에서 중지됩니다. 이것은 실제 안정화 전압입니다. 조정된 소스가 없으면 Ustabilization보다 분명히 높은 일정한 출력 전압을 갖는 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다. 측정 방식과 원리는 동일하게 유지됩니다. 그러나 과도한 동작 전류로 인해 반도체 장치가 고장날 위험이 있습니다.
제너 다이오드는 2 ... 3V ~ 200V의 전압으로 작동하는 데 사용됩니다. 이 범위 미만의 안정적인 전압을 형성하기 위해 다른 장치(CVC의 직접 섹션에서 작동하는 안정기)가 사용됩니다.
작동 전류 범위
제너 다이오드가 기능을 수행하는 전류는 위와 아래에서 제한됩니다. 아래에서 CVC의 역 분기 선형 섹션의 시작 부분에 의해 제한됩니다. 더 낮은 전류에서 특성은 정전압 모드를 제공하지 않습니다.
상한 값은 반도체 장치가 할 수 있는 최대 전력 손실에 의해 제한되며 설계에 따라 다릅니다. 금속 케이스의 제너 다이오드는 더 많은 전류를 위해 설계되었지만 방열판 사용을 잊지 마십시오.그것들이 없으면 최대 허용 소산 전력이 훨씬 낮아집니다.
차동 저항
제너 다이오드의 작동을 결정하는 또 다른 매개변수는 차동 저항 Rst입니다. 이는 전압 변화 ΔU 대 전류 변화 ΔI의 비율로 정의됩니다. 이 값은 저항 치수를 가지며 옴 단위로 측정됩니다. 그래픽으로 이것은 특성의 작업 섹션 기울기의 탄젠트입니다. 분명히 저항이 낮을수록 안정화 품질이 더 좋습니다. 이상적인(실제로 존재하지 않는) 제너 다이오드의 경우 Rst는 0과 같습니다. 전류의 증가는 전압의 변화를 일으키지 않으며 I–V 특성 섹션은 y축과 평행합니다.
제너 다이오드 마킹
메탈 케이스에 국내 및 수입 제너 다이오드가 심플하고 명확하게 표기되어 있습니다. 그들은 장치의 이름과 도식 지정 형태로 양극과 음극의 위치로 표시됩니다.
플라스틱 케이스의 장치는 음극과 양극 면에 다양한 색상의 고리와 점으로 표시되어 있습니다. 문자의 색상과 조합으로 기기의 종류를 알 수 있는데, 이를 위해서는 참고서나 계산기 프로그램을 이용해야 합니다. 둘 다 인터넷에서 찾을 수 있습니다.
때때로 저전력 제너 다이오드에 안정화 전압이 가해집니다.
제너 다이오드 스위칭 회로
제너 다이오드를 켜기 위한 주 회로는 다음과 직렬로 연결됩니다. 저항기, 반도체 장치를 통해 전류를 설정하고 초과 전압을 취합니다. 두 가지 요소가 공약수. 입력 전압이 변하면 제너 다이오드 양단의 강하는 일정하게 유지되는 반면 저항 양단의 강하는 변합니다.
이러한 회로는 독립적으로 사용할 수 있으며 매개변수 안정기라고 합니다. 입력 전압 또는 끌어온 전류의 변동에도 불구하고 부하에서 전압을 일정하게 유지합니다(특정 한계 내에서). 비슷한 블록은 기준 전압 소스가 필요한 보조 회로로도 사용됩니다.
이러한 포함은 또한 전원 또는 측정 라인(일정하거나 임의의 임펄스)에 고전압이 비정상적으로 발생하는 것으로부터 민감한 장비(센서 등)를 보호하는 데 사용됩니다. 반도체 장치의 안정화 전압보다 높은 것은 "차단"됩니다. 이러한 계획을 "제너 장벽"이라고 합니다.
이전에는 전압 피크를 "차단"하는 제너 다이오드의 특성이 펄스 셰이퍼 회로에 널리 사용되었습니다. 두 개의 양극 장치는 교류 회로에 사용되었습니다.
그러나 트랜지스터 기술의 발달과 집적 회로의 출현으로 이 원리는 거의 사용되지 않았습니다.
원하는 전압에 대한 제너 다이오드가 없으면 2개로 구성할 수 있습니다. 총 안정화 전압은 두 전압의 합과 같습니다.
중요한! 작동 전류를 증가시키기 위해 제너 다이오드를 병렬로 연결하지 마십시오! 전류-전압 특성의 확산으로 인해 하나의 제너 다이오드가 열 항복 영역으로 출력되고 두 번째 다이오드는 부하 전류의 초과로 인해 실패합니다.
소련 시대의 기술 문서에서는 허용되지만 평행한 포함 제너는 병렬로 연결되지만 장치는 동일한 유형이어야 하며 작동 중 총 실제 손실 전력은 단일 제너 다이오드의 허용치를 초과해서는 안 됩니다. 즉, 이 조건에서 동작 전류의 증가는 달성될 수 없습니다.
허용 부하 전류를 증가시키기 위해 다른 방식이 사용됩니다. 파라 메트릭 안정기는 트랜지스터로 보완되며 이미 터 회로의 부하와 안정적인 이미터 팔로워를 얻습니다. 트랜지스터 베이스 전압.
이 경우 스태빌라이저의 출력 전압은 이미 터 접합에서 전압 강하의 양으로 안정화보다 작습니다. 실리콘 트랜지스터의 경우 약 0.6V입니다. 이 감소를 보상하기 위해 다이오드를 직렬로 켤 수 있습니다. 순방향의 제너 다이오드.
이러한 방식으로(하나 이상의 다이오드를 켜서) 작은 범위 내에서 안정기의 출력 전압을 위쪽으로 조정할 수 있습니다. Uout을 근본적으로 증가시켜야 하는 경우 직렬로 제너 다이오드를 하나 더 켜는 것이 좋습니다.
전자 회로에서 제너 다이오드의 범위는 광범위합니다. 선택에 대한 의식적인 접근으로 이 반도체 장치는 개발자에게 할당된 많은 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.
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