제너 다이오드
제너 다이오드는 PN 접합 다이오드와 매우 유사합니다. 그러나 일반적으로 리버스 바이어스 모드에서 작동합니다. 이것은 특히 생성 된 심하게 도핑 된 PN 접합 다이오드입니다. 결과적으로, 제너 다이오드는 반대 방향으로 작동하도록 설계된 고도로 도핑 된 반도체 다이오드입니다.
제너 다이오드는 또한 분해 영역을 최대화하기 위해 구체적으로 구축 된 다이오드입니다. 다이오드의 N 형 재료는 전원 공급 장치의 양극 단자와 연결되어 있음을 나타냅니다. P 형 재료는 또한 전원 공급 장치의 네거티브 엔드와 연결되어 있습니다. 강하게 도핑 된 반도체 재료로 인해, 다이오드의 고갈 영역은 매우 얇습니다.
제너 다이오드 사양
제너 다이오드는 공칭 작동 전압, 전력 소실, 최대 역전 전류 및 포장을 포함한 다양한 구성으로 제공됩니다. 다음은 가장 자주 사용되는 제너 다이오드 사양 중 일부입니다.
1. 전압 (V z ) : 2.4V에서 약 200V까지의 역 분해 전압을 제너 전압이라고합니다. 그럼에도 불구하고 표면 장착 장치의 최대 전압은 약 47 v.
인 반면 1kV에 도달 할 수 있습니다.2.current (i z -max.) : 정격 제너 전압 VZ에서 최대 전류는 200 마이크로 암프에서 200 암페어까지입니다.
3.current (i z -min.) : 다이오드를 분해하는 데 필요한 최소 전류는 5 ~ 10 ma입니다.
4. 파워 등급 : 다이오드를 가로 지르는 전압의 생성물과이를 통해 흐르는 전류는 제너 다이오드에 의해 소산 될 수있는 최대 전력을 결정합니다. 400MW, 500MW, 1W 및 5W는 일반적인 수량입니다.
5. 일반적으로 5%의 전압 공차가 사용됩니다.
6. 다이오드의 온도 안정성은 약 5V입니다.
7. 서면 마운트 및 리드 장치는 별도의 장치 또는 통합 회로의 일부로 사용할 수 있습니다.
8. 제너 저항 (즉, r z ) : 다이오드는 또한 저항 값을 가지며 I-V 특성에서 볼 수 있습니다.
제너 다이오드의 작업
제너 다이오드에 적용되는 역 전압이 증가함에 따라, Zener 전류가 높은 값에 도달하는 분해 전압에 도달합니다. 역전 전압의 추가 증가는 분해 영역의 제너 다이오드를 가로 질러 전압을 상승시키지 않습니다. 대신, 그들은 전류를 증가시킬 것입니다. 공급 전압이 변경되면 Zener 다이오드에서 Zener 전압 (VZ)이라는 상수 값이 유지됩니다. 결과적으로 전압 조절기 역할을합니다.
음의 x 축을 따라 역전 전압을 취하고 음의 y 축을 따라 역전 전류를 사용하면 역 특성이 생성됩니다. 역전 전압이 특정 값에 도달함에 따라 역 전류는 막대한 값으로 증가하지만 다이오드의 전압은 일정하게 유지됩니다. VZ는 회로가 분해되는 전압입니다.
v-i 특성 Zener 다이오드의 곡선
제너 다이오드는 여기에 설명 된 여러 단계 또는 구역을 통과합니다.
(a) Zener 다이오드는 특성 곡선의 오른쪽 절반에 양극 및 음극 단자를 가로 질러 양의 전압 인 전방 전압을 수신합니다. 이 영역에서는 다이오드가 앞으로 바이어스됩니다. 전압은 전압이 임계 값 전압으로 알려진 특정 지점에 도달 할 때까지 한동안 작습니다.
(b) 제너 다이오드에있을 때, 특성 곡선의 왼쪽 절반이 더 필수적입니다. 제너 다이오드는이 시점에서 음극 및 양극 단자를 가로 질러 양의 전압을 수신합니다. 이 영역에서 다이오드는 역 바이어스됩니다. 역전 전압을받을 때 전류는 초기에 상당히 낮습니다. 다이오드는 누출 전류라고 알려진 작은 전류 만 있습니다. 분해 전압에 도달하면 현재 스카이 락. 극단적 인 피크 때문에이 전류는 눈사태 전류로 알려져 있습니다.
(c) 분해 전압 지점은 눈사태 전류로 인해뿐만 아니라 제너 다이오드의 전압 이이 지점에 도달하면 전류가 전류가 극적으로 증가하더라도 해당 전압에서 일정하게 유지되기 때문에 매우 중요합니다. 이것은 전압 조절 응용 분야에서 Zener 다이오드를 가치있게 만듭니다.
(d) 제너의 전압이 제너 다이오드의 제너 전압 인 VZ라고도하는이 분해 전압에 도달하면 제너가 자체적으로 낮은 전압이 자라지 않을 것입니다. 제너 다이오드의 제너 전압이 5.1V이고 다이오드를 공급하는 전압이 약 5.1V 인 경우, 제너는 단자에서 5.1V를 떨어 뜨립니다. 전압 (및 전류) 전원이 계속 증가하더라도 12V로 계속 증가하더라도 제너 다이오드는 제너 전압을 5.1V로 유지합니다.
(e). 이것은 Zener 다이오드의 가장 중요한 단일 기능으로, 앞서 언급했듯이 회로에서 전압 조절기로 작동 할 수 있습니다. 회로의 전압 또는 전류가 증가하더라도 위의 I-V 특성 곡선으로 표시된 것처럼 제너를 가로 질러 낮은 전압이 붕괴 또는 제너 전압을 능가하지 않습니다.
제너 고장
고장은 Zener 파괴 현상으로 인해 발생하며, 이는 전압이 5.5 볼트 미만으로 떨어질 때 발생합니다. 또한 5.5 볼트에서 발생하는 이온화에 영향을 줄 수 있습니다. 두 프로세스 모두 동일한 결과를 제공하므로 별도의 회로가 필요하지 않습니다. 그러나 각 공정의 온도 계수는 다릅니다. 제너 효과의 온도 계수는 음수 인 반면, 충격 효과의 온도 계수는 양수입니다. 두 온도 효과는 거의 동일하기 때문에 서로를 취소합니다. 이로 인해 제너 다이오드는 큰 온도 범위에서 가장 안정적입니다.
눈사태 고장
역 포화 전류는 눈사태 분해 메커니즘을 담당합니다. PN- 접합은 P- 타입 및 N- 타입 재료로 구성된다. P 및 N 형 재료가 만나는 시점에서 고갈 영역이 형성됩니다.
PN 접합부의 P 및 N- 형 재료는 이상적이지 않으며, P- 타입 재료의 전자 및 N- 타입 재료의 구멍과 같은 불순물을 함유한다. 고갈 영역의 너비는 다양합니다. 폭은 P 및 N 지역의 터미널에 주어진 바이어스에 의해 결정됩니다.
고갈 구역을 가로 지르는 전기장은 역 바이어스에 의해 증가된다. 강한 전기장이 고갈에 걸쳐 우세 할 때, 소수 충전 운송 업체의 속도는 고갈 영역을 가로 질러 증가합니다. 이 캐리어는 크리스탈의 원자와 충돌합니다. 충전 캐리어는 강력한 충돌로 인해 전자를 원자에서 끌어 당깁니다.
충돌의 결과로 전자 구멍 쌍이 증가합니다. 전자 구멍 쌍은 높은 전기장에서 유도 할 때 결정의 다른 원자와 신속하게 분할되고 분쇄된다. 공정이 진행 중이며 전기장이 증가함에 따라 PN 접합부에서 역 전류가 흐르기 시작합니다. 눈사태 고장은이 과정의 이름입니다. 다이오드가 완전히 태워 졌기 때문에 정션은 고장 후에 이전 위치로 되돌릴 수 없습니다.
결론
제너 다이오드는 실리콘으로 만들어진 반도체 장치로 전류가 양방향으로 흐를 수 있습니다. 특정 전압에 도달하면 다이오드의 특수한 도핑 된 P-N 접합은 다른 방향으로 수행하도록 설계되었습니다. 제너 다이오드는 잘 정의 된 리버스 브레이크 다운 전압을 가지고 있으며, 이는 전류를 수행하기 시작하고 손상없이 반전 바이어스 모드로 작동 할 수 있습니다. 또한, 다이오드를 가로 지르는 전압 강하는 광범위한 전압에 걸쳐 일정하게 유지되므로 제너 다이오드는 전압 조절에 이상적입니다.
