Zener -diode: functies, gebruik en tips

Een Zener -diode is een klein onderdeel dat in circuits wordt gebruikt om de spanning stabiel te houden.Het werkt omgekeerd en gaat aan wanneer de spanning te hoog wordt.Dit maakt het nuttig om andere onderdelen te beschermen en een vaste spanning te geven.In dit artikel leert u wat Zener Dodes doet, hoe ze te gebruiken en waarom ze nuttig zijn in elektronische projecten.

Catalogus

Figuur 1: Zener -diode

Overzicht van Zener Diode

A Zener -diode is een speciaal type diode waarmee stroom omgekeerd kan stromen zodra de spanning een bepaalde drempel bereikt, gewoonlijk aangeduid als de Zener -diode spanning, dat het punt definieert waar de regelgeving begint.Normale diodes blokkeer elektriciteit van omgekeerd stromen, maar Zener -diodes worden gemaakt om het veilig te hanteren.Dit helpt de spanning stabiel te houden in een circuit.Wanneer de spanning te hoog wordt, gaat de Zener -diode aan en houdt de extra spanning onder controle.Daarom wordt het vaak gebruikt in circuits die een stabiele spanning nodig hebben.Het is een eenvoudig en nuttig onderdeel dat helpt bij het beschermen van andere componenten en dingen aan het werk houdt zoals ze zouden moeten.

Functies van Zener -diode

Spanningsregeling

Een Zener -diode helpt de spanning in een circuit stabiel te houden, zelfs als de ingangsspanning omhoog of omlaag gaat.Dit is belangrijk voor circuits die een gestage spanning nodig hebben om goed te werken, zoals voedingen of sensoren.

Overspanningsbeveiliging

Wanneer de spanning in een circuit te hoog wordt, schakelt de Zener -diode in en laat de extra stroom er veilig doorheen stromen.Dit beschermt andere delen van het circuit tegen beschadigd raken.

Spanningsreferentie

Zener -diodes kunnen worden gebruikt om een ​​constante spanning te creëren die andere delen van het circuit kunnen volgen.Dit is handig bij het bouwen van systemen die een vaste en bekende spanning nodig hebben om andere signalen te vergelijken of te regelen.

Golfvorm knippen

Zener -diodes kunnen de boven- of onderkant van een signaal afsnijden als het boven een ingesteld spanningsniveau gaat.Dit helpt het signaal vorm te geven of ongewenste spanningspieken te verwijderen.

Schakelbewerkingen

In sommige circuits worden Zener -diodes gebruikt om delen van het systeem in of uit te zetten, afhankelijk van de spanning.Wanneer de spanning het Zener -niveau bereikt, begint de diode te voeren, die andere acties in het circuit kan activeren.

Belangrijkste kenmerken van Zener -diodes

Werkt in omgekeerde bias

Zener -diodes worden gemaakt om te werken wanneer de spanning in de omgekeerde richting wordt toegepast, in tegenstelling tot normale diodes die alleen werken in voorwaartse bias.

Stabiele afbraakspanning

Ze hebben een vast spanningspunt, de Zener -spanning genoemd, waar ze omgekeerd beginnen te leiden.Dit maakt ze nuttig om de spanning in een circuit stabiel te houden.

Snelle reactie op spanningswijzigingen

Zener -diodes kunnen snel reageren wanneer de spanning te hoog wordt, waardoor het circuit zonder vertraging wordt beschermen.

Beschikbaar in verschillende spanningsbeoordelingen

U kunt Zener -diodes vinden met veel verschillende spanningsniveaus, zodat u de juiste kunt kiezen voor uw circuitbehoeften.

Klein en gemakkelijk te gebruiken

Ze zijn klein van formaat en eenvoudig toe te voegen aan de meeste elektronische projecten, of u nu een breadboard gebruikt of in een bord soldeert.

Zener Diodes circuitdiagram

Afbeelding 2: Zener Diodes Circuit Diagram

Dit is een eenvoudig Zener -diodecircuit dat wordt gebruikt om een ​​gestage spanning te behouden.De batterij of stroombron verzendt stroom door de weerstand, wat helpt regelen hoeveel stroom stroomt.De Zener -diode wordt in omgekeerde richting geplaatst en begint alleen te werken wanneer de spanning een bepaald niveau bereikt.Zodra het wordt ingeschakeld, voorkomt het dat de uitgangsspanning (VOUT) hoger gaat dan de ingestelde waarde.De weerstand beschermt de diode door te voorkomen dat te veel stroom stroomt.

Met behulp van een Zener -diode in circuitontwerp

Kies de rechter Zener -diode

Afbeelding 3: Kies de rechter Zener -diode

Kies een Zener -diode met een afbraakspanning die overeenkomt met de spanning die u in uw circuit stabiel wilt houden.Als u bijvoorbeeld een 5V -uitgang nodig hebt, gebruikt u een 5V Zener -diode.

Sluit de Zener -diode omgekeerd aan

Afbeelding 4: Sluit de Zener -diode omgekeerd aan

Plaats de Zener -diode in omgekeerde bias, sluit de anode aan op de negatieve zijde en kathode met de positieve kant van waar u de spanning wilt regelen.

Voeg een serieweerstand toe

Figuur 5: Voeg een serieweerstand toe

Zet een weerstand in serie met de voeding vóór de Zener -diode.Deze weerstand beperkt de stroom die door de diode stroomt en beschermt deze tegen schade.

Pas de ingangsspanning toe

Afbeelding 6: Pas de ingangsspanning toe

Sluit de DC -spanningsbron aan.Zorg ervoor dat de ingangsspanning hoger is dan de Zener -spanning, zodat de diode de uitgang correct kan reguleren.

Meet de uitgangsspanning

Figuur 7: Meet de uitgangsspanning

Controleer de spanning over de Zener -diode.Het moet dicht bij de afbraakspanning van de diode blijven, zelfs als de ingangsspanning verandert.

Toepassingen van Zener -diodes

Spanningsregeling

Zener -diodes worden veel gebruikt om een ​​constante uitgangsspanning in voedingen te behouden en gevoelige componenten te beschermen tegen spanningsschommelingen.

Overspanningsbeveiliging

Ze fungeren als een beschermend apparaat tegen spanningspieken en helpen schade aan circuits te voorkomen tijdens plotselinge pieken.

Schakelbewerkingen

In digitale logische circuits worden Zener -diodes gebruikt voor het schakelen en golfvorm knippen om signaalniveaus te vormen.

Spanningsreferentie

Zener-diodes bieden een stabiele referentiespanning voor gebruik in analoge-naar-digitale converters en operationele versterkingscircuits.

Meter bescherming

Ze helpen bij het beschermen van meetinstrumenten van toevallige overspanning door overtollige spanningsniveaus te klemmen.

Golfvorm knippen

Door delen van invoergolfvormen af ​​te knippen, helpen Zener -diodes bij signaalvorming en conditionering.

Voor- en nadelen van Zener -diodes

Voordelen van Zener -diodes

• Nauwkeurige spanningsregeling

Zener -diodes behouden een stabiele spanning over de belastingen, waardoor ze het beste zijn voor gereguleerde voedingen.

• Eenvoudig ontwerp

Ze zijn gemakkelijk te gebruiken en te integreren in circuits zonder gecompliceerde componenten.

• kosteneffectief

Zener-diodes zijn betaalbaar, waardoor ze geschikt zijn voor grootschalige en budgetvriendelijke applicaties.

• Compacte maat

Hun kleine formaat is perfect voor ruimte-beperkte elektronische ontwerpen.

• Dubbele functionaliteit

Ze kunnen zowel als spanningsregelgevers als als beschermende elementen tegen overspanning werken.

Nadelen van Zener -diodes

• Beperkte huidige capaciteit

Ze kunnen slechts kleine hoeveelheden huidige, ongeschikt voor krachtige toepassingen aan.

• Temperatuurgevoeligheid

Hun prestaties kunnen variëren met temperatuurveranderingen, wat de spanningsstabiliteit beïnvloedt.

• Niet goed voor hoge efficiëntie

Op Zener gebaseerde verordening kan het vermogen verspillen in grotere systemen, vanwege de continue stroomstroom.

• Ruisgeneratie

Zener -diodes kunnen elektrische ruis introduceren in gevoelige analoge circuits.

Zener versus regelmatige diode -vergelijking

Functie	Gewone diode	Zener -diode
Huidige richting	Laat stroom in één richting (vooruit) toe	Laat stroom in beide richtingen toe, maar Geleid alleen omgekeerd na de afbraakspanning
Omgekeerde spanning	Blokkeert omgekeerde spanning;kan beschadigd raken als overtroffen	Ontworpen om te werken in omgekeerde afbraak veilig
Hoofdgebruik	Rectificatie	Spanningsregeling en overspanningsbeveiliging
Afbraakgedrag	Breakdown is destructief	Uitbreiding wordt gecontroleerd en nuttig
Spanningsregeling	Niet goed voor spanningsregeling	Onderhoudt een vaste spanning in omgekeerde bias
Circuitpositie	Voorwaartse bevooroordeeld	Reverse Biased

Veel voorkomende fouten om te vermijden bij het werken met Zener -diodes

• Geen serieweerstand: Als u geen weerstand met de Zener -diode gebruikt, kan te veel stroom erdoorheen gaan.Dit kan de diode beschadigen.

• Onderstaande Zener -spanning gebruiken: Een Zener -diode werkt alleen wanneer de omgekeerde spanning zijn ingestelde niveau bereikt.Als de spanning lager is dan dat, zal deze niet zijn werk doen.

• Onjuiste polariteit: Zener -diodes moeten omgekeerd worden aangesloten om te werken.Als u ze op de verkeerde manier verbindt, reguleren ze de spanning niet.

• ONTWIKKELING VAN DE POWER: Zener -diodes kunnen slechts een bepaalde hoeveelheid stroom verwerken.Als er te veel doorheen stroomt, kan de diode oververhit raken en stoppen met werken.Zorg ervoor dat de spanning en de stroom binnen het veilige bereik blijven.

Conclusie

Zener -diodes helpen de spanning veilig en stabiel te houden in een circuit.Ze zijn gemakkelijk te gebruiken, klein van formaat en werken goed op veel apparaten.Omdat ze goedkoop en betrouwbaar zijn, zijn ze geweldig voor bulkgebruik.Als u de Zener -diodes wilt bestellen, neem dan contact met ons op voor details.