Zener Diode: Funktioner, användningar och tips

En zenerdiode är en liten del som används i kretsar för att hålla spänningen stadig.Det fungerar i omvänd riktning och slås på när spänningen blir för hög.Detta gör det användbart för att skydda andra delar och ge en fast spänning.I den här artikeln kommer du att lära dig vad Zener -dioder gör, hur man använder dem och varför de är till hjälp i elektroniska projekt.

Katalog

Bild 1: Zener -diod

Översikt över Zener Diode

En Zenerdiod är en speciell typ av diod som gör det möjligt för ström att flyta i omvänd riktning när spänningen når en viss tröskel, ofta kallad Zenerdiodspänning, som definierar den punkt där regleringen börjar.Normala dioder blockerar elektricitet från att flyta i omvänd riktning, men zenerdioder är gjorda för att hantera den säkert.Detta hjälper till att hålla spänningen stabil i en krets.När spänningen blir för hög, slås Zener -dioden på och håller den extra spänningen under kontroll.Det är därför det ofta används i kretsar som behöver en stabil spänning.Det är en enkel och användbar del som hjälper till att skydda andra komponenter och fortsätter att fungera som de borde.

Funktioner av Zener Diode

Spänningsreglering

En zenerdiode hjälper till att hålla spänningen i en kretsstabil, även om ingångsspänningen går upp eller ner.Detta är viktigt för kretsar som behöver en stadig spänning för att fungera korrekt, som strömförsörjning eller sensorer.

Överspänningsskydd

När spänningen i en krets blir för hög, slås Zener -dioden på och gör att den extra strömmen flyter säkert genom den.Detta skyddar andra delar av kretsen från att skadas.

Spänningsreferens

Zener -dioder kan användas för att skapa en konstant spänning som andra delar av kretsen kan följa.Detta är användbart när man bygger system som behöver en fast och känd spänning för att jämföra eller kontrollera andra signaler.

Vågformklipp

Zener -dioder kan klippa av toppen eller botten av en signal om den går över en inställd spänningsnivå.Detta hjälper till att forma signalen eller ta bort oönskade spänningsspikar.

Byte

I vissa kretsar används Zener -dioder för att slå på eller stänga av systemen beroende på spänningen.När spänningen når zenernivån börjar dioden genomföra, vilket kan utlösa andra åtgärder i kretsen.

Huvudfunktioner i Zener -dioder

Fungerar i omvänd förspänning

Zener -dioder görs för att fungera när spänningen appliceras i omvänd riktning, till skillnad från normala dioder som bara arbetar i framåtförspänning.

Stabil nedbrytningsspänning

De har en fast spänningspunkt, kallad Zener -spänningen, där de börjar genomföra omvänd.Detta gör dem användbara för att hålla spänningen stadig i en krets.

Snabbt svar på spänningsförändringar

Zener -dioder kan snabbt reagera när spänningen går för högt, vilket hjälper till att skydda kretsen utan dröjsmål.

Finns i olika spänningsbetyg

Du kan hitta Zener -dioder med många olika spänningsnivåer, så att du kan välja rätt för dina kretsbehov.

Liten och lätt att använda

De är små i storlek och enkla att lägga till de flesta elektroniska projekt, oavsett om du använder en brödskiva eller löd dem till ett bräde.

Zener Diodes Circuit Diagram

Bild 2: Zener Diodes Circuit Diagram

Detta är en enkel zenerdiodkrets som används för att upprätthålla en stadig spänning.Batteriet eller strömkällan skickar ström genom motståndet, vilket hjälper till att kontrollera hur mycket strömflöden.Zener -dioden placeras i omvänd riktning och börjar fungera endast när spänningen når en viss nivå.När den tänds hindrar den utspänningen (Vout) från att gå högre än dess inställda värde.Motståndet skyddar dioden genom att stoppa för mycket ström från att flyta.

Använda en Zener -diod i kretsdesign

Välj rätt zenerdiode

Bild 3: Välj rätt zenerdiode

Välj en Zener -diod med en nedbrytningsspänning som matchar den spänning du vill hålla sig stabil i din krets.Om du till exempel behöver en 5V -utgång använder du en 5V Zener -diod.

Anslut Zener -dioden i omvänd riktning

Bild 4: Anslut Zener -dioden i omvänd riktning

Placera Zener -dioden i omvänd förspänning, anslut sin anod till den negativa sidan och katode till den positiva sidan där du vill styra spänningen.

Lägg till ett seriemotstånd

Bild 5: Lägg till ett seriemotstånd

Sätt ett motstånd i serie med strömförsörjningen före Zener -dioden.Detta motstånd begränsar strömmen som strömmar genom dioden och skyddar den från skador.

Applicera ingångsspänning

Bild 6: Applicera ingångsspänning

Anslut DC -spänningskällan.Se till att ingångsspänningen är högre än zenerspänningen så att dioden kan reglera utgången ordentligt.

Mät utspänningen

Bild 7: Mät utspänningen

Kontrollera spänningen över Zener -dioden.Den bör hålla sig nära diodens nedbrytningsspänning, även om ingångsspänningen ändras.

Tillämpningar av Zener -dioder

Spänningsreglering

Zenerdioder används ofta för att upprätthålla en konstant utgångsspänning i kraftförsörjningen och skydda känsliga komponenter från spänningsfluktuationer.

Spökskydd

De fungerar som en skyddande anordning mot spänningsspikar, vilket hjälper till att förhindra skador på kretsar under plötsliga överspänningar.

Byte

I digitala logikkretsar används Zener -dioder för att växla och vågformklippning för att forma signalnivåer.

Spänningsreferens

Zener-dioder ger en stabil referensspänning för användning i analoga till digitala omvandlare och operativa förstärkarkretsar.

Mätarskydd

De hjälper till att skydda mätinstrument från oavsiktlig överspänning genom att klämma på överskott av spänningsnivåer.

Vågformklipp

Genom att klippa av delar av inmatningsvågformer hjälper Zener -dioderna med signalformning och konditionering.

Fördelar och nackdelar med Zener -dioder

Fördelar med Zener -dioder

• Exakt spänningsreglering

Zener -dioder upprätthåller en stabil spänning över belastningar, vilket gör dem bäst för reglerade strömförsörjningar.

• Enkel design

De är enkla att använda och integreras i kretsar utan komplicerade komponenter.

• Kostnadseffektiv

Zener-dioder är överkomliga, vilket gör dem lämpliga för storskaliga och budgetvänliga applikationer.

• Kompakt storlek

Deras lilla storlek är perfekt för rymdbegränsade elektroniska mönster.

• Dubbelfunktionalitet

De kan arbeta både som spänningsregulatorer och som skyddande element mot överspänning.

Nackdelar med Zener -dioder

• Begränsad nuvarande kapacitet

De kan bara hantera små mängder nuvarande, olämpliga för högeffekt.

• Temperaturkänslighet

Deras prestanda kan variera med temperaturförändringar, vilket påverkar spänningsstabiliteten.

• Inte bra för hög effektivitet

Zenerbaserad reglering kan slösa bort kraft i större system på grund av kontinuerligt strömflöde.

• Bullergenerering

Zener -dioder kan introducera elektriskt brus i känsliga analoga kretsar.

Zener vs regelbunden diodjämförelse

Särdrag	Regelbunden diod	Zenerdiod
Nuvarande riktning	Tillåter ström i en riktning (framåt)	Tillåter ström i båda riktningarna, men leder omvänd först efter nedbrytningsspänningen
Bakspänning	Blockerar omvänd spänning;kan skadas om överskridit	Utformad för att arbeta i omvänd nedbrytning säkert
Huvudanvändning	Rektifiering	Spänningsreglering och överspänningsskydd
Nedbrytningsbeteende	Uppdelningen är förstörande	Uppdelningen är kontrollerad och användbar
Spänningsstyrning	Inte bra för spänningsstyrning	Upprätthåller en fast spänning i omvänd förspänning
Kretsposition	fram- partisk	omvänd partisk

Vanliga misstag att undvika när du arbetar med Zener -dioder

• Inget seriemotstånd: Om du inte använder ett motstånd med Zener -dioden kan för mycket ström gå igenom den.Detta kan skada dioden.

• Använda nedan Zener -spänning: En Zener -diod fungerar bara när den omvända spänningen når sin inställda nivå.Om spänningen är lägre än så gör den inte sitt jobb.

• Felaktig polaritet: Zener -dioder måste anslutas i omvändelse för att arbeta.Om du ansluter dem på fel sätt kommer de inte att reglera spänningen.

• Överskridande strömbetyg: Zener -dioder kan bara hantera en viss kraft.Om för mycket rinner igenom kan dioden överhettas och sluta fungera.Se till att spänningen och strömmen håller dig inom det säkra området.

Slutsats

Zener -dioder hjälper till att hålla spänningen säker och stadig i en krets.De är enkla att använda, små i storlek och arbeta bra på många enheter.Eftersom de är billiga och pålitliga är de bra för bulkanvändning.Om du vill beställa Zener -dioderna, kontakta oss för mer information.