Hướng dẫn cơ bản về điốt Zener vào năm 2021

Diode Zener rất hữu ích khi điều chỉnh và ổn định các biến thể của tải hoặc nguồn cung cấp so với nguồn điện áp và các ứng dụng khác. Bạn biết gì về diode Zener? 

Hướng dẫn này sẽ giới thiệu định nghĩa của Diode Zener, các đặc điểm, thông số kỹ thuật, ứng dụng, cách hoạt động và ký hiệu của nó trong sơ đồ mạch. Nếu bạn là người đam mê thiết bị điện tử hoặc tiếp xúc với Diode Zener trong công việc thì có thể hiểu rõ hơn về Diode Zener qua bài chia sẻ này. Hãy tiếp tục đọc!

Chia sẻ là quan tâm!

Nội dung

● Điốt Zener là gì?

● 3 Đặc điểm chính của Diode Zener

● Thông số kỹ thuật của Diode Zener

● Các ứng dụng của Diode Zener là gì?

● Diode Zner hoạt động như thế nào?

● Ký hiệu Diode Zener là gì?

● Câu Hỏi Thường Gặp

● Kết luận

Điốt Zener là gì? 

Điốt Zener là thiết bị bán dẫn rời rạc dựa trên silicone cho phép dòng điện chạy theo hai chiều - ngược hoặc xuôi. Điốt bao gồm một điểm nối silicone PN pha tạp nhiều, được thiết kế để dẫn theo hướng ngược lại khi một ngưỡng điện áp cụ thể đã được đáp ứng.

Điốt Zener có điện áp đánh thủng ngược được đặt. Khi đạt đến điều này, chúng bắt đầu dẫn dòng điện và tiếp tục hoạt động không ngừng theo hướng phân cực ngược mà không gây ra thiệt hại. Một trong những lợi ích chính của điốt Zener là một dải điện áp khác nhau sẽ vẫn duy trì điện áp giảm liên tục trên điốt. Do đó, điốt Zener có thể được sử dụng cho các ứng dụng điều chỉnh điện áp.

Giới thiệu về điốt Zener giải thích cách chúng hoạt động

3 Đặc điểm chính của Diode Zener

Điốt Zener hoạt động tương tự như điốt thông thường khi ở chế độ thiên vị chuyển tiếp. 

● Chúng có điện áp bật phân cực trong khoảng từ 0.3 đến 0.7V. Khi kết nối ở chế độ ngược lại, có một dòng điện rò rỉ nhỏ trong hầu hết các ứng dụng. 

● Khi điện áp ngược tăng đến điện áp đánh thủng đã đặt, sẽ có dòng điện chạy qua điốt. Khi dòng điện tăng đến cực đại (được xác định bởi các điện trở mắc nối tiếp), khi đó nó sẽ ổn định và không đổi trên một phạm vi rộng của điện áp đặt vào.

● Không phụ thuộc vào giá trị dòng điện chạy qua diode, điện áp gần như không đổi. Đây cũng là trường hợp có sự thay đổi dòng điện lớn, với điều kiện dòng điện điốt nằm giữa dòng điện cực đại và dòng điện đánh thủng.

Khả năng tự kiểm soát mạnh mẽ của diode Zener rất hữu ích khi điều chỉnh và ổn định các biến thể của tải hoặc nguồn cung cấp so với nguồn điện áp. Điều này làm cho nó trở thành một đặc tính chính vì nó cho phép diode được sử dụng trong nhiều ứng dụng điều chỉnh điện áp khác nhau.

Thông số kỹ thuật của Diode Zener

Một số thông số kỹ thuật sẽ khác nhau giữa các điốt Zener riêng lẻ. Chúng bao gồm tiêu tán công suất, điện áp làm việc danh định và dòng điện ngược tối đa. Các thông số kỹ thuật phổ biến bổ sung bao gồm:

● Điện áp Zener - điều này liên quan đến điện áp đánh thủng ngược. Phạm vi này từ 2.4V đến 200V, tùy thuộc vào diode cụ thể

● Dòng điện (tối đa) - dòng điện tối đa ở điện áp Zener định mức. Điều này có thể nằm trong khoảng từ 200uA đến 200A

● Dòng điện (tối thiểu) - dòng điện tối thiểu cần thiết ở điện áp Zener để diode phá vỡ. Điều này thường là giữa 5mA và 10mA

● Đánh giá công suất - đánh giá mức tiêu tán công suất tối đa của diode, bao gồm cả dòng điện chạy qua diode và điện áp trên nó. Các giá trị tiêu chuẩn bao gồm 400mW, 500mW, 1W và 5W. Với điốt gắn trên bề mặt, các giá trị điển hình là 200mW, 350mW, 500mW và 1W

● Dung sai điện áp - thường là ± 5%

● Nhiệt độ ổn định - điốt ổn định nhất thường xấp xỉ 5V

● Điện trở Zener - điện trở được hiển thị bởi điốt

Các ứng dụng của Diode Zener là gì? 

Điốt Zener được sử dụng cho một loạt các ứng dụng, bao gồm:

● Điều chỉnh điện áp

● Tham chiếu điện áp

● Ức chế xung đột

● Chuyển đổi ứng dụng

● Mạch Clipper

Có thể sử dụng một diode Zener để tạo ra điện áp đầu ra có độ gợn sóng thấp ổn định trong điều kiện dòng tải thay đổi. Khi một điện trở hạn chế dòng điện phù hợp được sử dụng để truyền một dòng điện nhỏ từ nguồn điện áp qua diode, dòng điện đủ sẽ được dẫn để duy trì điện áp rơi theo yêu cầu. Khi giá trị tải bị thay đổi, đầu ra điện áp trung bình cũng thay đổi. Tuy nhiên, việc bổ sung một diode Zener có thể tạo ra một đầu ra điện áp đồng đều.

Như đã nói, cũng cần lưu ý rằng đôi khi điốt Zener có thể tạo ra nhiễu điện trên nguồn DC khi chúng hoạt động để ổn định điện áp. Điều này là tốt trong phần lớn các ứng dụng, nhưng thêm một giá trị cao tụ tách đầu ra của diode có thể khắc phục sự cố bằng cách cung cấp thêm độ mịn.

Vì điốt Zener có thể hoạt động trong điều kiện phân cực ngược, chúng có thể được sử dụng trong các mạch điều chỉnh điện áp để duy trì đầu ra điện áp DC không đổi. Điện áp không đổi này có thể được duy trì mặc dù có bất kỳ sự thay đổi điện áp đầu vào hoặc thay đổi dòng tải nào.

Mạch điều chỉnh điện áp này bao gồm một điện trở hạn chế dòng điện được mắc nối tiếp với điện áp đầu vào. Diode và tải sau đó nên được kết nối song song. Đầu ra điện áp ổn định và điện áp đánh thủng của diode sẽ luôn giống nhau.

Diode Zener hoạt động như thế nào?

Nguyên tắc đằng sau hoạt động của một diode Zener được xác định bởi nguyên nhân của sự cố của diode trong điều kiện phân cực ngược. Thông thường có hai loại - sự cố Zener và sự cố do tuyết lở.

Sự cố Zener

Đánh thủng Zener xảy ra với điện áp phân cực ngược giữa 2V và 8V. Cường độ điện trường đủ để tác dụng lực lên các electron hóa trị, tách chúng ra khỏi hạt nhân - ngay cả ở hiệu điện thế thấp này. Quá trình này tạo thành các cặp electron-lỗ trống di động, do đó làm tăng dòng điện.

Sự cố Zener thường xảy ra đối với các điốt pha tạp chất cao với điện trường lớn và điện áp đánh thủng thấp. Các điện tử hóa trị thu được nhiều năng lượng hơn khi nhiệt độ tăng, do đó đòi hỏi điện áp ra ngoài ít hơn. Điều này cũng có nghĩa là điện áp đánh thủng Zener giảm cùng với nhiệt độ.

Sự cố tuyết lở

Đánh thủng điện áp cũng xảy ra trong điều kiện phân cực ngược, tối thiểu là 8V, đối với điốt pha tạp ánh sáng có điện áp đánh thủng lớn. Các điện tử chạy qua điốt va chạm với các điện tử trong liên kết cộng hóa trị, phá vỡ nó. 

Vận tốc của các electron tăng lên khi hiệu điện thế cũng tăng, có nghĩa là các liên kết cộng hóa trị có thể bị phá vỡ dễ dàng hơn. Cũng cần lưu ý rằng điện áp đánh thủng tuyết lở tăng cùng với nhiệt độ.

Ký hiệu Diode Zener là gì? 

Các hình ảnh dưới đây mô tả biểu tượng điốt Zener tiêu chuẩn được sử dụng trong sơ đồ mạch. Biểu tượng này cho thấy sự hiện diện của một diode Zener sẽ được ghi nhận như thế nào trong sơ đồ mạch. Tương tự, nếu bạn nhìn thấy biểu tượng này trong sơ đồ mạch, điều đó có nghĩa là tại điểm đó trong mạch có một diode Zener.

Sơ đồ này sau đó được xây dựng dựa trên phần trên, hiển thị thêm thông tin về diode Zener. Dòng trên cùng của sơ đồ hiển thị biểu tượng diode cộng với âm và dương vì nó liên quan đến cực dương và cực âm. Dòng dưới cùng của sơ đồ cũng hiển thị như vậy, ngoại trừ phiên bản đơn giản hóa của một diode thực tế trái ngược với biểu tượng diode Zener.

Những câu hỏi thường gặp

1. Q: Có thể kết nối nhiều điốt Zener trong chuỗi không?

Đáp: Nhiều điốt zener có thể được mắc nối tiếp, thường để đạt được một điện áp zener cụ thể. Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng nhiều điốt, bạn cũng phải theo dõi Dòng điện Zener và đảm bảo rằng giá trị lớn nhất không bị vượt quá. 

Điều này là do Dòng Zener tối đa cho phép bằng với diode thấp nhất được mắc nối tiếp. Điều này cũng có nghĩa là khi hai điốt zener được mắc nối tiếp, nếu các điốt không có cùng thông số Dòng điện Zener, chúng sẽ không hiển thị Dòng điện hoặc điện áp Zener được chỉ định.

2. Hỏi: Sự khác biệt giữa Diode Zener và Diode là gì?

A: Diode là linh kiện bán dẫn dẫn điện một chiều (một chiều). Điốt Zener cũng là thiết bị bán dẫn, nhưng điểm khác biệt chính là chúng có thể dẫn điện trong các điều kiện phân cực thuận và nghịch. 

Một sự khác biệt quan trọng khác giữa hai loại là cường độ pha tạp. Điốt truyền thống thường được pha tạp vừa phải, trong khi điốt zener được pha tạp nhiều hơn để đạt được điện áp đánh thủng cao hơn.

3. Q: Điốt Zener được sử dụng ở đâu?

Diode Zener được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử khác nhau và là một trong những thành phần cơ bản của mạch điện tử. Chúng được sử dụng để tạo đường ray điện ổn định công suất thấp từ điện áp cao hơn và cung cấp điện áp tham chiếu cho mạch, đặc biệt là nguồn cung cấp điện ổn định chẳng hạn như tòa nhà trong Bộ điều chỉnh DC / DC để bảo vệ quá áp.

4. Q: Ưu điểm của Điốt Zener là gì?

Diode Zener rẻ hơn diode khác. Diode có thể dùng để điều chỉnh và ổn định điện áp trong mạch. Các điốt này có tiêu chuẩn hiệu suất cao. Kiểm soát dòng điện chạy qua.

Kết luận

Nói đến đây, chúng ta cùng tìm hiểu những thông tin cơ bản về diode Zener, bao gồm định nghĩa, đặc điểm, thông số kỹ thuật, ứng dụng, cách thức hoạt động và cách ghi chú trong sơ đồ mạch. Hiểu rõ hơn về diode Zener có thể giúp bạn sử dụng chúng tốt hơn trong mạch điện áp điều chỉnh. Bạn nghĩ gì về Diode Zener? Để lại bình luận của bạn bên dưới và chúng tôi sẽ trả lời bạn ngay khi có thể. Nếu bạn thấy chia sẻ này hữu ích cho mình thì đừng quên chia sẻ nhé!

Cũng đọc

● Những điều bạn không nên bỏ lỡ về Facebook Meta và Metaverse

● Sự khác biệt giữa AM và FM là gì?

● Làm thế nào LTM8022 μModule Regulator cung cấp thiết kế tốt hơn cho nguồn điện?

● Làm thế nào để phát hiện bộ điều chỉnh điện áp dựa trên diode Zener?

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn