Estabilitrona - isso é o que é e para que serve?

O diodo zener é um diodo semicondutor compropriedades únicas. Se um semicondutor convencional é um isolador quando é ligado de novo, ele executa essa função até um certo aumento da tensão aplicada, após o que ocorre uma quebra reversível semelhante a uma avalanche. Com o aumento adicional da corrente de retorno que flui através do diodo zener, a tensão continua a permanecer constante devido a uma diminuição proporcional na resistência. Desta forma, é possível alcançar um regime de estabilização.

No estado fechado através de um diodo zener, primeiroexiste uma pequena corrente de fuga. O elemento se comporta como um resistor cuja magnitude de resistência é grande. Na quebra, a resistência do diodo zener torna-se insignificante. Se continuarmos a aumentar a voltagem na entrada, o elemento começa a aquecer e se a corrente exceder o valor permissível, ocorre uma quebra térmica irreversível. Se o assunto não for trazido até ele, quando a tensão mudar de zero para o limite superior da área de trabalho, as propriedades do diodo zener permanecem.

Quando o diodo zener é ligado diretamente,As características não diferem do diodo. Quando o mais está conectado à região p e ao menos para a região n, a resistência da transição é pequena e a corrente flui livremente através dela. Aumenta com o aumento da tensão de entrada.

O diodo zener é um diodo especial conectadoprincipalmente na direção oposta. O elemento é fechado pela primeira vez. No caso de uma quebra elétrica, um diodo zener de tensão mantém constante em uma grande faixa de corrente.

O ânodo é alimentado com menos, e o cátodo mais. Fora da estabilização (abaixo do ponto 2), ocorre superaquecimento e aumenta a probabilidade de falha de um elemento.

Características

Os parâmetros do diodo zener são os seguintes:

• U_art. - Tensão de estabilização na corrente nominal I_art.;
• Eu_{art. min} - a corrente mínima do início da avaria elétrica;
• Eu_{art. máximo} - a corrente máxima admissível;
• ТКН - coeficiente de temperatura.

Ao contrário de um diodo convencional, um diodo zener édispositivo semicondutor, que na característica de tensão de corrente da região de degradação elétrica e térmica estão suficientemente distantes um do outro.

Com a corrente máxima permitida, um parâmetro é freqüentemente associado, muitas vezes indicado nas tabelas - a dissipação de energia:

P_máximo = Eu_{art. máximo}∙ U_art..

Dependência do diodo zener na temperaturapode ser com TKN positivo ou negativo. No caso de conexão em série de elementos com diferentes coeficientes, são criados diodos zener de precisão, independentemente do aquecimento ou arrefecimento.

Esquemas de inclusão

Um circuito estabilizador simples típico consiste de uma resistência de lastro R_b e um diodo zener, desviando a carga.

Em alguns casos, há uma violação da estabilização.

1. Alimentando ao estabilizador de alta tensão deFonte de alimentação na presença de um capacitor de filtro na saída. Picos de corrente ao carregá-lo podem causar um mau funcionamento do diodo zener ou um resistor R_b.
2. Desconexão de carga. Quando a tensão máxima é aplicada à entrada, a corrente do diodo zener pode exceder o valor permissível, o que levará ao seu aquecimento e destruição. É importante observar a área do passaporte de operação segura.
3. Resistência R_b é selecionado pequeno, de modo que, na tensão de alimentação mais baixa possível e a corrente máxima permitida na carga, o diodo zener esteja na zona de controle de trabalho.

Os circuitos ou fusíveis de proteção do tiristor são usados ​​para proteger o estabilizador.

Resistor R_b calculado pela fórmula:

R_b = (U_cova - U_nom ) (Eu_art. + Eu_Sr.).

Corrente do diodo Zener I_art. é selecionado entre os valores máximos e mínimos permitidos, dependendo da tensão na entrada U_cova e carregar corrente I_Sr..

Seleção do diodo Zener

Os elementos têm uma ampla difusão na tensão de estabilização. Para obter o valor exato de U_Sr., os diodos zener são selecionados de um lote. Existem tipos com um intervalo mais restrito de parâmetros. Em alto poder de dissipação, os elementos são montados nos radiadores.

Para o cálculo dos parâmetros do diodo zener, os dados iniciais são necessários, por exemplo, o seguinte:

• U_cova = 12-15 V - tensão de entrada;
• U_art. = 9 V - tensão estabilizada;
• R_Sr. = 50-100 mA - a carga.

Os parâmetros são típicos para dispositivos com baixo consumo de energia.

Para uma tensão de entrada mínima de 12 V, a corrente na carga é selecionada em um máximo de 100 mA. Pela lei de Ohm, pode-se encontrar a carga total da cadeia:

R_Σ = 12 V / 0,1 A = 120 Ohm.

No diodo zener, a queda de tensão é de 9 V. Para uma corrente de 0,1 A, a carga equivalente é:

R_equiv = 9 V / 0,1 A = 90 Ohm.

Agora você pode determinar a resistência do lastro:

R_b = 120 ohms - 90 ohms = 30 ohms.

É selecionado da série padrão, onde o valor coincide com o valor calculado.

A corrente máxima através do diodo zener é determinada levando em conta o corte de carga, de modo que não falhe no caso de algum fio desaparecer. A queda de tensão no resistor é:

U_R = 15 - 9 = 6 V.

Então a corrente através do resistor é determinada:

Eu_R = 6/30 = 0,2 A.

Como o diodo zener está conectado a ele em série, eu_c = Eu_R = 0,2 A.

A dissipação de energia será P = 0,2 ∙ 9 = 1,8 W.

De acordo com os parâmetros obtidos, é seleccionado um díodo Zener adequado D815B.

Diodo zener simétrico

O tiristor de diodo simétrico édispositivo de comutação de corrente alternada. Uma característica de seu trabalho é a queda de tensão para vários volts quando ligado na faixa de 30-50 V. Ele pode ser substituído por dois diodos zener convencionais contra-conectados. Dispositivos são usados ​​como elementos de comutação.

Analógico de um diodo zener

Quando você não consegue encontrar o item certo,use um diodo zener analógico nos transistores. Sua vantagem é a possibilidade de regulação de tensão. Para isso, amplificadores DC com vários estágios podem ser usados.

Na entrada, um divisor de tensãoaparador R1. Se a tensão de entrada aumenta, também aumenta com base no transistor VT1. Isso aumenta a corrente através do transistor VT2, que compensa o aumento da tensão, mantendo assim sua saída estável.

Marcação de diodos zener

Estão disponíveis diodos zener de vidro e diodos zener em caixas plásticas. No primeiro caso, são colocados 2 dígitos, entre os quais se encontra a letra V. A inscrição 9V1 significa que U_art. = 9,1 V.

Na caixa de plástico, as inscrições são decifradas com a ajuda da folha de dados, onde você também pode descobrir outros parâmetros.

O anel escuro no corpo denota o cátodo, ao qual o plus está conectado.

Conclusão

O diodo zener é um diodo com propriedades especiais. A vantagem dos diodos zener é um alto nível de estabilização de tensão para uma ampla gama de variação de corrente de operação, bem como esquemas de conexão simples. Para estabilizar os dispositivos de baixa tensão, eles são direcionados para frente e começam a funcionar como diodos comuns.