제너 다이오드 - 정의, 회로 기호 및 응용 프로그램.

전류가 양극에서 음극으로 흐르도록 허용하는 것 외에도, 제너 다이오드는 또한 전류가 제너 전압에 도달하면 다른 방향으로 흐르는 것을 허용합니다. 제너 다이오드는 특징으로 인해 가장 널리 사용되는 반도체 다이오드입니다. 

제너 다이오드 정의

반대로 작동하기 위해 생성 된 강하게 도핑 된 반도체 장치는 Zener 다이오드이며 때로는 고장 다이오드라고도합니다. Zener 다이오드의 접합부가 무너지고 터미널 사이의 전압이 역전되고 잠재적 인 Zener 전압 (무릎 전압이라고도 함)에 접근 할 때 전류가 반대 방향으로 흐릅니다. 제너 효과는이 현상의 이름입니다.

제너 다이오드 회로

제너 다이오드를 생성하는 데 사용되는 제너 전압은 몇 볼트에서 수백 볼트 사이 일 수 있습니다. 기존의 탄소 원인 저항 값과 유사하게,이 제너 전압은 온도에 따라 다소 다양하며 제조업체의 요구 사항에서 5%에서 10% 사이로 벗어날 수 있습니다. 제너 다이오드는 일반적인 우수한 안정성과 정밀성으로 인해 아래 다이어그램에 표시된 표준 전원 공급 장치에서 전압 조절기로 사용됩니다.

제너 전압은 제너 다이오드 조절기 회로에서 12.6 볼트입니다.

Zener 다이오드의 작동 위의 회로의 제너 다이오드는 의도적으로 역 방향으로 바이어스됩니다. 다이오드는 일반적인 정류 다이오드와 마찬가지로 "표준"방향에 배치 된 경우 0.7 볼트 만 떨어집니다. 리버스 고장 기능을 사용하려면 리버스 바이어스 모드 에서이 다이오드를 사용해야합니다. 제너 다이오드를 가로 질러 떨어지는 전압은 전원 공급 전압이 제너 전압보다 높으면 (이 경우 12.6 볼트).

제너 다이오드는 모든 반도체 장치와 마찬가지로 온도에 민감합니다. 고온은 제너 다이오드를 파괴 할 것이며, 전류를 운반하고 전압을 줄이기 때문에 Joule의 법칙 (P =IE)에 따라 열이 발생합니다. 이 때문에 다이오드의 최대 전력 소실에 도달하지 않도록 조절기 회로를 구축해야합니다. Zener가 높은 전력 손실로 인해 오작동을 다이오드 할 때 종종 열기보다는 부족하다는 점에 주목하는 것은 흥미 롭습니다. 와이어 길이와 같이 어느 쪽이든 바이어스되면 실패한 다이오드는 실제로 공칭 전압을 떨어 뜨려 식별하기 쉽습니다.

Zener 다이오드 조절 회로를 수학적으로 분석

모든 전압, 전류 및 전력 소실을 확인하기 위해 제너 다이오드 회로 조절 회로를 수학적으로 분석 해 봅시다. 아래 그림 (a)의 모든 숫자를 "근사치"로 자격을 갖추려면 이전에 표시된 동일한 종류의 회로와 1000 값의 일련의 저항, 12.6 볼트의 제너 전압 및 45V 전원 공급 전압을 사용하여 계산을 실행합니다.

전원 공급 전압이 45 볼트이고 제너 다이오드의 전압이 12.6 볼트 인 경우 저항을 통해 32.4 볼트가 손실됩니다 (45 볼트 - 12.6 볼트 =32.4 볼트). 32.4 볼트가 1000 개에 적용되면 32.4 mA의 회로 전류가 발생합니다. (그림 b) 아래)

(a) 1000 저항 및 제너 전압 조절기. (b) 전류 및 전압 계산은 감소합니다.

 전류 시간 전압은 전력 (P =IE)과 같으므로 저항과 제너 다이오드의 전력 소산을 결정하는 것은 간단합니다.

presistor =(32.4ma) (32.4v) presistor =1.0498W

p _다이오드 =(324a) (12.6v) p _다이오드 =4.0824MW

1.5 또는 2 와트 소산 등급의 저항 및 전력 등급의 0.5 인 제너 다이오드가 적합합니다.

회로

과도한 전력 소산이 유해한 경우 Zener 다이오드 회로가 가능한 최소한의 전력을 소비하도록 계획하지 않겠습니까? 왜 매우 높은 저항 값을 위해 저항을 단순히 크기를 크기로 크기로, 전류를 심각하게 제한하고 전력 소산 수치가 부족한가?

 1K 저항을 100K 저항으로 바꾸는 것을 제외 하고이 회로를 고려하십시오. 다음 그림의 다이오드의 제너 전압 및 전원 공급 전압은 이전 예제의 전원 전압과 유사합니다.

100K 저항 장착 된 제너 조절기.

presistor =(3244a) (32.4v) presistor =10.498mw

p _다이오드 =(324a) (12.6v) p _다이오드 =4.0824MW

전류가 이전의 것의 1/100 일 때 두 전력 소산 값은 모두 100 배 더 적어야합니다 (32.4 ma와 달리 324 A) :

Zener 다이오드의 V-I 기능

역 바이어스 전압이 제너 다이오드에 사용되면 전압이 제너 전압 아래로 떨어질 때까지 매우 적은 양의 누출 전류 만 흐를 수 있습니다.

Zener 다이오드의 V-I 속성은 다음과 같이 두 가지 범주로 분류 될 수 있습니다.

• 포워드 기능
• 리버스 기능

제너 다이오드 전방 특성

제너 다이오드의 전방 특성은 그래프의 상단 사분면에 표시됩니다. 우리는 차트에서 대담한 특성이 다른 P-N 정션 다이오드와 동일하다는 것을 추론 할 수 있습니다.

제너 다이오드는 특성을 역전시킵니다

역 전압이 제너 전압에 적용될 때 IO라는 적당한 역 포화 전류는 다이오드를 가로 질러 실행됩니다. 열적으로 생산 된 소수 캐리어는이 전류의 원인입니다. 역전 전압의 양에 따라 역 전압이 상승함에 따라 역 전류가 극적으로 갑자기 증가합니다. 이것은 고장이 발생했다는 신호입니다. Zener 전압으로도 알려진이 전압 파괴 전압은 VZ 기호로 표시됩니다.

사양

다음은 자주 사용되는 제너 다이오드의 사용입니다.

• Zener/Breakdown 전압-리버스 붕괴 전압의 범위는 2.4V ~ 200V이며, 드문 경우에는 1kV이며 표면 장착 장치의 경우 최대 47V입니다.
• 현재 IZ (max) :이 전류는 정격 제너 전압에서 200a에서 200a입니다.
• 전류 iz (min)는 다이오드가 실패하는 데 필요한 최소 전류입니다.
• 제너 다이오드의 전력 등급은 소산 할 수있는 가장 많은 양의 전력을 나타냅니다. 다이오드의 전압을 전류로 나누어 결정됩니다.
• 5V의 다이오드는 온도 안정성이 가장 높습니다.
• zener 저항 (Rz)은 제너 다이오드가 보여주는 저항입니다. 전압 공차는 일반적으로 5%입니다.

제너 다이오드의 적용

다음은 Zener 다이오드 애플리케이션 및 Zener 다이오드 사용의 예입니다.

• 전압 조정
• 과전압에 대한 보호 조치
• 클립
회로에 사용됩니다
• 전압을 변경하는 데 사용됩니다

제너 다이오드는 다이오드를 가로 지르는 전압 강하가 광범위한 전압에 걸쳐 일정하기 때문에 전압 제어에 적합합니다.

제너 다이오드는 전압을 조절합니다

직렬 연결 저항기는로드 전압이 분해 전압과 일치 할 때 다이오드가 전도 될 때 과량의 전압이있을 때 다이오드를 통한 전류를 제어합니다. 다이오드는 프로세스에서 약간의 노이즈를 생성하며, 디퍼 커플 링 커패시터를 다이오드 전체에 고전압으로 연결하여 감소 될 수 있습니다.

제너 다이오드는 과전압을 보호합니다

다이오드를 통해 흐르는 전류는 입력 전압이 Zener 고장 지점으로 올라갈 때 저항을 가로 질러 전압이 떨어집니다. 결과적으로 지구로의 단락이 시작됩니다.

클리핑 회로는 제너 다이오드를 사용합니다

Clipper 회로는 입력 신호에 영향을 미치지 않고 출력 신호가 특정 값을 초과하는 것을 중지합니다. Zener Diodes는 AC 파형을 클립하는 궤적을 변경하고 모양을 만들 수 있습니다. 클리핑 회로는 AC 파형의 일부를 제한하여 파형을 보호하거나 형성합니다. 이 회로는 일반적으로 간섭을 줄이기 위해 TV 및 FM 송신기에서 발견됩니다.

Zener 다이오드를 사용하여 전압을 이동할 수 있습니다