Frá kenningum til æfinga: Að nota Zener díóða til áreiðanlegrar verndar
2024-05-15 9308

Zener Diodes, þróaður snemma á 20. öld af bandaríska eðlisfræðingnum Clarence Melvin Zener eftir doktorsgráðu hans frá Harvard háskóla árið 1930, markaði veruleg framfarir í rafrænum íhlutum.Þessi grein greinir frá sértækum einkennum þessara díóða, sem eru mjög dópaðir til að búa til mjög þunnt eyðingarsvæði þar sem sterk rafsvið eru til staðar.Þegar þessi reitur nær sundurliðunarspennu díóða, sem getur verið minna en 5V fyrir sundurliðun Zener eða yfir 5V fyrir snjóflóðun, er það nógu sterkt til að losa sig við rafeindir úr atómböndum þeirra og búa til rafstraum.Þessi uppgötvun gaf nýja leið til að stjórna rafrænum hringrásum, á bilinu bilunarspennu frá undir 1V til meira en 250V, með vikmörk milli 1% og 20%, og auðvelda nákvæmni í rafrænum hönnun.

Vörulisti

Mynd 1: Zener díóða í alvöru PCB

Hvað er Zener díóða?

Zener díóða nýta sér sundurliðunareinkenni PN-mótanna þegar þeir eru öfugir hlutdrægir og geta gegnt stærra hlutverki við að viðhalda stöðugleika lokaspennu þeirra þegar straumurinn sveiflast verulega.Spennan á díóða yfir þá er stöðug og ekki áhrif á hvaða v ariat jónir í inntaksspennunni.Þessi stöðugleiki er gagnlegur í rafrænum hringrásarhönnun til að vinna gegn breytingum á hringrásarspennu sem getur stafað af sveiflum í aflgjafa eða svipuðum truflunum.Með því að beita Zener díóða á stefnumótandi stöðum geta hönnuðir á áreiðanlegan hátt stöðugt spennuna yfir álag og tryggt stöðuga afköst rafrænna íhluta.Þessi einfalda en fágaða virkni Zener díóða gerir þá að órjúfanlegum hluta nútíma rafrásar, auðveldar nákvæma stjórn á spennu og auka heildar áreiðanleika rafkerfa.

Að auki er rafmagnstákn Zener díóða frábrugðið venjulegu díóða tákninu.Í hringrásarmyndum er hefðbundnum díóða, svo sem merkisdíóða eða afldíóða, lýst með stöðluðum táknum sem eru frábrugðin þeim sem notuð eru fyrir zener díóða.

Mynd 2: Venjulegur díóða

Mynd 3: Zener díóða

Þegar kemur að Zener díóða sem eru hannaðir sérstaklega fyrir tímabundna spennubælingu (sjónvörp) eru þetta oft sameinuð í eitt tæki.Þetta samsetningartæki er táknað í skýringarmyndum með sérstakt tákn sem aðgreinir það sjónrænt frá stökum Zener díóða og öðrum tegundum af díóða.Þetta sérhæfða tákn hjálpar tæknimönnum og verkfræðingum fljótt að bera kennsl á virkni tækisins og einkenni tækisins í hringrás og tryggja nákvæma og skilvirka hringrásarhönnun og bilanaleit.

Mynd 4: Samsetning tveggja sjónvörp Zener díóða

Algeng Zener díóða gildi og hlutanúmer

Þegar þú velur Zener díóða er lykilatriði að velja einn með spennueinkunn sem passar við þarfir hringrásarinnar til að tryggja árangursríka spennu reglugerð og vernd.Hér er sundurliðun á algengum Zener díóða, dæmigerð forrit þeirra og hlutanúmer.

3.3V 1N5226

Tilvalið til að koma á stöðugleika spennu í 3,3V rökrásum, sem eru almennt að finna í örstýringum og stafrænum merkisvinnsluaðilum (DSP).Þessar díóða tryggja stöðuga afköst með því að viðhalda réttri rekstrarspennu.

5.1V 1N5231

Þetta díóða er oft notað í 5V stafrænum og rökfræðilegum hringrásum og er fullkomið fyrir dæmigerða TTL (transistor-transistor rökfræði) og CMOS (viðbótar málm-oxíð-blóðleiðara) hringrás.Það veitir áreiðanlega spennureglugerð, sem verndar viðkvæma rafeinda hluti frá spennusveiflum.

Mynd 5: 1n5231 Zener díóða mæling

6.8V 1N5235

Þessi díóða er sérsniðin að hliðstæðum hringrásum sem starfa aðeins yfir 5V, sem býður upp á viðbótarvörn fyrir sérhæfða skynjara eða eldri rökfræði (samþætta hringrás) sem krefjast jafnalausn í spennu til að starfa á öruggan og áhrifaríkan hátt.

9.1V 1N5239

Besta fyrir 9V rafknúna tæki, svo sem flytjanlega magnara eða þráðlausar einingar.Það tryggir að þessi tæki fái stöðugt aflgjafa og eykur afköst þeirra og áreiðanleika.

11.0V 1N5241

Hentar fyrir hringrásir sem þurfa spennu aðeins yfir stöðluðum rökstigum, þar með talið ákveðnum hliðstæðum hringrásum.Það veitir einnig yfirspennuvörn fyrir 12V kerfi, sem gerir það fjölhæf fyrir margvísleg forrit.

13.0V 1N5243

Algengt er að nota í 12V aflgjafa kerfum, sérstaklega í rafeindatækni eða iðnaðarstjórnarkerfi.Það býður upp á öfluga verndun yfirspennu, verndar gegn hugsanlegum spennum sem gætu skemmt kerfið.

15.0V 1N5245

Þessi díóða er notaður þar sem 15V spennustöðugleiki er nauðsynlegur, svo sem í aflgjafa fyrir rekstrar magnara eða sem grunnvörn í rafeindakerfum með hærra rekstrarspennu.

Vinnuregla Zener díóða

Zener díóða starfar á meginreglum aðgreind frá dæmigerðum hálfleiðara díóða vegna einstaka líkamlegrar uppbyggingar, með mikilli lyfjamisnotkun.Þetta lyfjamisnotkun hefur í för með sér talsvert þynnri eyðingarsvæði, sem gerir rafsviðið ákafara miðað við það í venjulegum díóða.

Þegar zener díóða er öfug hlutdræg getur sterkur rafsvið innan þröngs eyðingarsvæði þess beint spennt gildisrafeindir að leiðslubandinu við ákveðna spennu sem kallast Zener spennan.Þessi beina örvun leiðir til sundurliðunar Zener, fyrirbæri aðgreint frá snjóflóðaskiptingunni sem venjulega er séð í minna þungum dópuðum díóða.Við sundurliðun snjóflóða víkkar eyðingarsvæðið undir öfugri hlutdrægni þar til öfug spenna er nógu mikil til að orka minnihluta burðarefni.Þessir flutningsaðilar öðlast næga orku til að rekast á grindarjónir, frelsa fleiri rafeindir og setja af stað keðjuverkun sem eykst verulega.

Mynd 6: Zener díóða áfram straumur

Mynd 7: Meginregla Zener díóða yfirspennu verndarrásar

Skipting Zener stafar hins vegar fyrst og fremst af skammtagöngum af völdum ákafa rafsviðs og kemur fram jafnvel áður en skilyrðum fyrir sundurliðun snjóflóða er uppfyllt.Þessi mikilvægi munur gerir Zener díóða kleift að viðhalda stöðugri spennu yfir skautunum í viðurvist mismunandi straumstigs, lykilatriði sem er skuldsett í hringrásarhönnun fyrir spennu stöðugleika.

Mynd 8: Zener Diode Zener og Avalanche sundurliðunarmynd

Mynd 9: Skematísk skýringarmynd af sundurliðun Zener díóða

Fyrir hagnýt forrit eru zener díóða hannaðar til að nota annaðhvort Zener sundurliðun eða sundurliðun snjóflóða, allt eftir Zener spennu þeirra.Díóða með lægri zener spennu, venjulega undir 6V, gangast fyrst og fremst í sundur Zener, sem gerir þær henta fyrir forrit sem krefjast spennu stöðugleika við lægri spennu.Aftur á móti eru líklegra að díóða með hærri zener spennu, yfir 6V, upplifi snjóflóða, sem hentar betur til að meðhöndla hærri spennusvið.Þessi sveigjanleiki gerir kleift að nota Zener -díóða yfir breitt svið rafrænna notkunar, tryggja áreiðanlega spennustýringu og auka heildaraðlögunarhæfni rafrásar.

Mismunur á zener díóða og merki díóða

Zener díóða og merki díóða eru hálfleiðara tæki sem notuð eru í rafrænum hringrásum, en þau eru mjög frábrugðin virkni og uppbyggingu, sérstaklega þegar hún er öfug hlutdræg.

Mynd 10: Zener Diode Vs.Merki díóða

Zener díóða—— Spenna stöðugleiki og vernd

Þessi tæki eru sérstaklega hönnuð til að takast á við öfug hlutdrægni með miklum lyfjamisnotkun á hálfleiðara efninu.Þetta háa lyfjameðferð dregur úr breidd PN mótunarinnar og eykur rafsviðið innan eyðingarsvæðisins.Fyrir vikið, þegar öfug spenna nær Zener sundurliðunarspennu (VZ), gerir Zener díóða kleift að streyma í öfugri átt án skemmda.Þessi eiginleiki skiptir sköpum fyrir notkun eins og spennu reglugerð og verndun yfirspennu, þar sem það er nauðsynlegt að viðhalda stöðugri spennu eða vernda viðkvæma íhluti.Til dæmis, í spennueftirlitssvið, þegar hringrásarspennan fer yfir Zener spennuna, virkjar zener díóða, leiðir straum og stöðugir spennuna til að koma í veg fyrir sveiflur sem gætu skemmt rafeindahluta.

Merki díóða —— Skilvirk merkisvinnsla og leiðrétting

Aftur á móti eru merkisdíóða hönnuð fyrir skilvirka framleiðslu með lágmarks öfugum straumi.Venjulega leyfa þeir mjög litlum straumi að renna þegar öfugt hlutdræg - oft bara nanoamperes til ördýra - sem er hverfandi fyrir flest forrit.Hins vegar geta þessar díóða skemmst ef öfug spenna fer yfir sundurliðunarspennu þeirra, sem leiðir til hugsanlegra opinna eða skammhlaups.Aðalforrit þeirra fela í sér merkis mótun, rofi og litlum krafti, þar sem lágmarksleiðni er nauðsynleg og þarf að lágmarka öfugan straum til að koma í veg fyrir truflanir.

Þó að bæði zener og merki díóða leyfi straumflæði frá rafskautaverksmiðju til bakskauts þegar þeir eru framsæknir, þá er andstæða hlutdræg hegðun þeirra koma til móts við sérstakar þarfir.Zener díóða er ómissandi í hringrásum þar sem þarf að stjórna spennu eða þar sem íhlutir þurfa vörn gegn spennutoppum.Geta þeirra til að framkvæma öfugt án tjóns er einstök og nauðsynleg fyrir slík verndarhlutverk.Aftur á móti, merki díóða skara fram úr í forritum sem krefjast skilvirkrar framleiðslu með öflugri einangrun meðan á öfugri hlutdrægni stendur.

Valið á milli Zener díóða og merkis díóða er háð sérstökum kröfum forritsins - stöðugleika og verndun fyrir fyrri, skilvirka merkjameðferð og leiðréttingu fyrir það síðarnefnda.Hver tegund af díóða býður upp á sérsniðna ávinning sem gerir það að verkum að þeir henta mismunandi hlutverkum við hönnun og útfærslu hringrásar.

Kostir og gallar Zener ofspennuvarnarrásar (OVP)

Kostir

Í fyrsta lagi er Zener -spennuvarnarrás einkum einföld, sem samanstendur fyrst og fremst af Zener díóða sem er parað við röð viðnám.Þessi naumhyggjuhönnun auðveldar auðvelda samþættingu í ýmsum rafrænum uppsetningum, sem gerir það aðgengilegt jafnvel fyrir þá sem eru með grunntækni.Það er einnig auðvelt að viðhalda vegna fárra íhluta sem taka þátt.

Næst er efnahagslega hagkvæmt að nota Zener díóða til að vernda yfir spennu.Bæði díóða sjálfir og tilheyrandi íhlutir eru ódýrir og víða aðgengilegir.Þetta gerir Zener díóða hringrás aðlaðandi valkost fyrir árangursríka spennu reglugerð án verulegrar fjárhagslegrar fjárfestingar.

Það sem meira er, Zener Diodes eru hannaðir til að bjóða upp á stöðugan framleiðsla á tiltekinni sundurliðunarspennu þeirra.Þessi stöðugleiki skiptir sköpum fyrir að takmarka spennu við öruggt stig og tryggja áreiðanlega vörn gegn spennutoppum sem annars gætu skaðað viðkvæma hringrásarhluta.

Ókostir

Einn verulegur galli er tilhneiging hringrásarinnar til að neyta talsverðs krafts meðan á notkun stendur.Þegar zener díóða virkjar að klemmast spennuna, gerir það einnig kleift að fara framhjá, sem býr til hita vegna viðnáms.Þessi hiti er í meginatriðum sóun á orku og skapar áskorun í orkusælum forritum.

Síðan getur hitinn sem myndast við zener díóða þegar leiðsögn getur leitt til hærra hitastigs innan hringrásarinnar.Að innleiða viðbótar kælingarráðstafanir, svo sem hitavask eða viftur, getur verið nauðsynlegt til að dreifa hitanum á skilvirkan hátt og viðhalda öruggum hitastigi íhluta.

En þó að Zener díóða skara fram úr við spennu reglugerð, veita þeir ekki í eðli sínu sterka yfirstraumvernd.Til að verja gegn óhóflegum straumum sem gætu komið fram við bilunaraðstæður er oft bráðnauðsynlegt að para Zener díóða við aðra hlífðarhluta eins og öryggi eða aflrofa, sem geta flækt hringrásarhönnunina og bætt við kostnaðinn.

Virkni Zener díóða

Aðalhlutverk yfirspennuvarnarrásar er að fylgjast stöðugt með hringrásarspennu og svara skjótt ef það fer yfir öryggisþröskuldinn og koma þannig í veg fyrir hugsanlegt tjón á rafeindum íhlutum.Zener díóða gegna þessu hlutverki líka, þar sem þeir geta viðhaldið stöðugu leiðni við ákveðna öfugri sundurliðunarspennu meðan þeir sýna mikla mótstöðu við venjulegar rekstrarskilyrði og tryggja að þeir trufli ekki rétta virkni hringrásarinnar.

Í fyrsta lagi, auðkenndu venjulega rekstrarspennu og hámarksspennuþröskuld sem gæti skemmt hringrásina.Veldu zener díóða með zener spennu aðeins yfir venjulegri spennuspennu en undir hámarks spennuþröskuld.Þessi uppsetning tryggir að díóða virkji til að framkvæma rafmagn aðeins þegar spenna fer yfir eðlilegt svið og verndar þannig gegn spennu.

Í öðru lagi skaltu samþætta valinn Zener díóða í hringrásina samhliða hlutanum sem hann er ætlaður til að vernda.Nákvæm staðsetning er nauðsynleg þar sem hún gerir díóða kleift að hylja umframspennu frá viðkvæmum íhlutum.Bættu við núverandi takmörkunarviðnám í röð með Zener díóða.Tilgangurinn með þessum viðnám er að stjórna straumi straumsins í gegnum díóða þegar hann er virkur, koma í veg fyrir skemmdir vegna óhóflegs straums og tryggja að hringrásin haldist stöðug og örugg við yfirspennuaðstæður.

Rekstrardæmi

Hugleiddu hringrás sem er hönnuð fyrir bætta mælingu á hávaða.Hér er zener díóða settur á eftir lágu hávaða aflgjafa, með sundurliðun spennu rétt yfir dæmigerða framboðsspennu til að takast á við allar sveiflur.Zener díóða virkar til að taka upp spennu toppa og koma á stöðugleika framleiðsluspennunnar í síðari hringrás.Vandlega reiknuð núverandi takmarkandi viðnám er notað til að verja Zener díóða við ýmsar álagsaðstæður og tryggja stöðuga spennuframleiðslu.

Til að takast á við hávaðamerki skaltu fylgja DC hindrunarþétti til að sía út DC íhluti og leyfa aðeins AC hávaðamerkið í gegn, sem tryggir að það sé laust við DC truflun.Hávaðamerkið er síðan magnað með því að nota lágan hávaða magnara og hugsanlega með fjölþrepa mögnun til að styrkja merkið án þess að breyta heiðarleika þess.Þetta merki er síðan komið í gegnum bandpassasíu sem er stillt á milli 1kHz og 3kHz til að einangra og mæla hávaða aðeins innan tíðnisviðsins og tryggja þannig nákvæmni í uppgötvun og mælingu.

Að lokum er merkið mælt með því að nota sannan RMS voltmeter, sem býður upp á mikla nákvæmni og stöðugleika.Með því að velja vandlega Zener spennuna og stilla núverandi takmarkandi viðnám veitir Zener díóða yfirspennuvarnarrás öflug lausn til að vernda rafeindabúnað gegn óvæntum háspennuviðburðum og tryggja þannig endingu og stöðugan rekstur rafeindatækja.

Mynd 11: Zener díóða notaður í hávaðaþéttleika mælingarrás

Hvernig á að verja hringrás gegn spennu?

Að vernda viðkvæma rafeindahluta, eins og örstýringar, frá óhóflegum spennum skiptir sköpum í hringrásarhönnun.Venjulega hafa I/O pinnar örstýringar hámarks spennuþol - oft 5V.Að fara yfir þessi mörk áhættu sem skemmir örstýringuna.Hagnýt aðferð til að vernda þessa íhluti felur í sér að smíða ofurspennuvörn (OVP) hringrás með zener díóða.

Fyrir hringrás þar sem venjuleg rekstrarspenna er nálægt 5V, er zener díóða með aðeins hærri bilunarspennu, svo sem 5,1V, tilvalin.Þetta tryggir að við venjulegar aðstæður (spennu undir 5.1V) er Zener díóða áfram ekki leiðandi og truflar ekki hringrásaraðgerðina.Þegar inntaksspennan fer yfir 5,1V virkjar Zener díóða, leiðir strauminn og klemmir spennuna í um það bil 5,1V til að koma í veg fyrir skemmdir á hringrásarhlutunum niður.

Til að staðfesta hönnunina, herma eftir OVP hringrásinni með kryddhugbúnaði, svo sem PSPICE Cadence.Settu upp uppgerðina með spennuuppsprettu (V1), núverandi takmarkandi viðnám (R1) og valinn Zener díóða (D2).Í þessari atburðarás skaltu gera ráð fyrir 6,8V Zener díóða (t.d. 1N4099) til prófunar.Ef spenna V1 fer yfir 6,8V ætti uppgerðin að sýna að framleiðsla spenna er í raun takmörkuð við um 6,8V eða minna, sem staðfestir verndandi getu díóða.

Með inntaksspennu 6V ætti framleiðslan að vera stöðug og nálægt inntakinu, sem gefur til kynna eðlilega notkun.Við 6.8V ætti framleiðslan að samræma aðeins undir Zener spennunni og sýna þátttöku díóða og spennu stöðugleika.Þegar framleiðslan er aukið í 7,5V (yfirspennuástand) ætti framleiðslan að vera verulega undir inntakinu, um 6.883V, sem sýnir árangursríka vernd gegn yfirspennu.Það fer eftir sérstökum þörfum hringrásarinnar, er hægt að velja zener díóða með ýmsum bilunarspennum eins og 3,3V, 5,1V, 9,1V eða 10,2V.Þessi sveigjanleiki gerir hönnuðum kleift að sníða umspennuvernd að nákvæmum kröfum forritsins og tryggja bestu vernd.

Með því að velja vandlega viðeigandi Zener díóða og líkja nákvæmlega eftir hegðun sinni við mismunandi spennuskilyrði geta hönnuðir tryggt öfluga verndun yfirspennu.Þessi aðferð kemur ekki aðeins í veg fyrir skemmdir á viðkvæmum hringrásarhlutum heldur eykur einnig heildar áreiðanleika og afköst rafeindatækja.

Mynd 12: Zener díóða hringrás skýringarmynd

Hvernig á að velja viðeigandi spennuvörn Zener díóða?

Að velja árangursríka Zener díóða til verndar yfirspennu þarf nokkur mikilvæg skref til að tryggja að hringrásin gangi á öruggan og skilvirkan hátt við allar aðstæður.

Ákveðið viðeigandi Zener spennu

Þekkja hámarksspennu sem hringrásin ætti að takast á við.Til dæmis, ef hönnunin tilgreinir að spennan ætti ekki að fara yfir 6,8V, væri Zener díóða með sundurliðun 6,8V tilvalin.

Ef nákvæm samsvörun fyrir nauðsynlega zener spennu er ekki tiltækt skaltu velja nánasta hærra gildi.Til dæmis, til að verja gegn spennu allt að 7V, væri 6,8V Zener díóða viðeigandi nálgun og klemmdi í raun spennuna rétt undir hámarksþröskuldinum.

Reiknaðu álag og hlutdrægni straum

Byrjaðu á því að reikna strauminn sem mun venjulega renna í gegnum álagið;Segjum sem svo að það sé 50mA.Bættu hlutdrægni núverandi sem er nauðsynlegur fyrir notkun Zener díóða við þessa mynd.Ef zener díóða krefst hlutdrægni 10mA, þá væri heildarstraumskreytingin 60mA (50mA álagsstraumur auk 10mA hlutdrægni straumur).

Ákveðið aflmati fyrir Zener díóða

Reiknið afldreifingu með Zener spennunni og heildarstraumnum.Með zener spennu 6,8V og heildarstraumi 60mA, yrði afldreifing reiknuð sem 6,8V x 0,060a = 0,408 vött.Veldu Zener díóða með aflmati hærra en reiknað gildi til að tryggja áreiðanleika og öryggi.Díóða með 500MW einkunn myndi veita næga framlegð.

Reiknið gildi núverandi takmarkandi viðnám

Gakktu úr skugga um hámarksspennuna sem hringrásin gæti upplifað, segjum 13V.Reiknið spennufallið yfir viðnám, sem er munurinn á upprunaspennunni og zener spennu: 13V - 6,8V = 6,2V.Notaðu lög Ohm, reiknaðu viðnámsgildið sem þarf: spennufall / heildarstraumur = 6,2V / 0,060a ≈ 103Ω.Þú getur hringt í þetta að venjulegu viðnámsgildi eins og 100Ω í hagnýtum tilgangi.

Greiningaraðferð Zener díóða

Til að bera kennsl á pólun zener díóða er hægt að byrja á því að skoða útlit þeirra.Málm-umlyktar zener díóða aðgreina oft pólun í gegnum lögun enda andlitsins: Flat endinn gefur venjulega til kynna jákvæða rafskautið, á meðan hálfhringlaga endinn markar neikvæða rafskautið.Leitaðu að litamerki á neikvæðu flugstöðinni og bjóða upp á skjótan sjónrænan handbók um pólun fyrir plasthylkin díóða.

Fyrir nákvæmari aðferð er árangursríkt að nota multimeter stillt á díóðaprófið eða lág viðnámstillingu, svo sem RX1K.Tengdu multimeter rannsaka við díóða - einn við hverja flugstöð.Athugið viðnámið sem birtist, skiptu síðan á rannsakana og mældu aftur.Uppsetningin sem sýnir lægri viðnám mun hafa svartan rannsaka á jákvæðu og rauðu á neikvæðu flugstöðinni.Mjög mikil eða mjög lítil viðnám í báðum mælingum gæti bent til þess að díóða sé skemmd og virki ekki rétt.

Mynd 13: Zener díóða

Þegar það er mælt með spennu reglugerðargildi Zener díóða er ráðlegt að nota stöðugt stillanlegt DC aflgjafa.Fyrir Zener díóða sem metin voru undir 13V, stilltu aflgjafa á 15V.Tengdu díóða í röð við 1,5 kΩ straumtakmarkandi viðnám milli bakskautsins og jákvæðrar afköst aflgjafa og rafskautsins við neikvæða framleiðsluna.Mæla spennuna yfir díóða með multimeter;Gildið sem birtist verður spennu gildi díóða.

Mynd 14: Algeng zener díóða form

Fyrir zener díóða með reglugerðargildi yfir 15V skaltu auka framleiðsla aflgjafans í yfir 20V til að tryggja nákvæma mælingu.Að öðrum kosti, fyrir háspennu zener díóða, er hægt að nota megohmmeter sem er fær um að skila allt að 1000V.Tengdu jákvæða forystu Megohmmeter við neikvæða flugstöð díóða og neikvæða leiða til jákvæðu flugstöðvarinnar.Snúðu handfangi Megohmmeter á stöðugum hraða og lestu spennuna yfir díóða með því að nota multimeter þar til það stöðugar við stjórnunarspennu díóða.

Ef sveiflur eða óstöðugleiki í spennugildinu sést við þessar prófanir, gæti það bent til þess að díóða sé annað hvort að framkvæma ósamræmi eða skemmast, og þarfnast þess.

Zener díóða pakkastærð

Mynd 15: Zener díóða pakkavíddir

Þegar þú vinnur með Zener díóða verður maður að þekkja líkamlegar víddir þeirra og umbúðir.Mál þessara díóða eru venjulega til staðar í tommum, í kjölfar ákveðinna framleiðslustaðla og óskir iðnaðarins, þó að millimetra víddir séu einnig fáanlegar til viðmiðunar.

Upplýsingar um pakka

Hægt er að stilla ytri víddir zener díóða, sem innihalda bæði þvermál (BD) og lengd (BL), innan tiltekinna marka.Þessi sveigjanleiki gerir kleift að passa sérsniðna í ýmsum forritum, sérstaklega þegar hitastjórnun er áhyggjuefni.Ef Zener díóða pakkinn inniheldur hitauppstreymi, notaður til að auka hitaleiðni frá díóða, ætti að íhuga þennan þátt í heildarpakkastærðinni.Hins vegar eiga venjulegar lágmarksstærðartakmarkanir fyrir þvermál (BD) ekki þegar hitauppstreymi er að ræða.Lengd mælingin (BL) ætti að ná yfir allan pakkann, hitauppstreymi innifalinn.

Pinna þvermál V ariat jóna

Í Zener díóða getur þvermál pinna verið mismunandi innan pakkans.Þessi v ariat jón rúmar öll óreglu í pinna áferð eða frávikum á köflum sem innihalda ekki hitauppstreymi.Þættir eins og málmþykkt eða minniháttar framleiðsluafbrigði geta leitt til munar á stærð pinna, sem er mikilvægt að hafa í huga meðan á hönnun og samsetningarferlum stendur.

Táknmynd fyrir þvermál

Til að tryggja skýrleika í skjölum og samkvæmni milli verkfræðingahönnunar festist þvermál í teikningum og forskriftum fyrir zener díóða við ASME Y14.5m staðalinn.Þessi staðall ræður notkun „φx“ táknsins til að tákna þvermál, stuðla að einsleitni og nákvæmni í verkfræðiteikningum og hjálpa til við að viðhalda samræmi í framleiðsluforskriftum.

Niðurstaða

Þróun Zener Diodes hefur gert þá ómissandi í nútíma rafeindatækni, sérstaklega í spennueftirliti og verndun yfirspennu.Sérstakir eiginleikar þeirra í Zener og Avalanche gera þeim kleift að takast á við spennusveiflur á áhrifaríkan hátt.Með því að bera saman mannvirki þeirra og aðgerðir við merki díóða dýpkar skilning okkar á sérstökum forritum þeirra í hringrásarhönnun.En þó að Zener Diodes bjóði upp á skilvirka, hagkvæma verndun yfirspennu, bjóða þeir einnig upp á áskoranir eins og mikla orkunotkun og þörfina fyrir árangursríka hitastjórnun.Þessi mál varpa ljósi á nauðsyn fyrir áframhaldandi nýsköpun og hagræðingu í rafrænum hringrásarhönnun til að nýta fullan möguleika Zener díóða.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Hvað er Zener díóða notaður?

Zener díóða er fyrst og fremst notaður við spennu reglugerð, sem tryggir að jafnvel þó að framboðsspennan sveiflast, þá er spenna yfir Zener díóða stöðug.Það er einnig notað til að vernda yfirspennu og vernda viðkvæma rafeindatækni gegn spennutoppum.

2. Hvað er ofspennuvörn?

Yfirspennuvörn er hringrásarvörn sem kemur í veg fyrir að óhófleg spenna skemmist rafrænum íhlutum.Það tryggir að spennustig haldist innan öruggra marka fyrir íhluti hringrásarinnar.

3. Hverjar eru yfirspennuvarnarrásirnar?

Forvarnarrásir umspennu eru hönnuð til að koma í veg fyrir að óhófleg spennu nái og skemma íhluti.Þessar hringrásir nota venjulega íhluti eins og zener díóða, varistors eða tímabundna spennubælingu (TVS) díóða til að klemmast spennuna í öruggt stig meðan á spennutoppum stendur.

4. Hver er munurinn á venjulegu díóða og Zener díóða?

Helsti munurinn liggur í meðhöndlun á öfugri spennu.Venjuleg díóða hindra strauminn í öfugri átt og geta skemmst ef öfug spenna fer yfir ákveðinn þröskuld.Aftur á móti eru zener díóða hannaðar til að hindra ekki aðeins öfugan straum heldur einnig til að framkvæma á öruggan hátt þegar öfug spenna er meiri en fyrirfram ákveðið stig, þekkt sem Zener spenna, án skemmda.

5. Hver er vinnuregla Zener díóða?

Zener díóða starfar með því að leyfa straumnum að renna í öfugri átt þegar spenna fer yfir Zener spennu hans.Þetta er vegna mjög dópaðs P-N mótum sem skapar þröngt eyðingarsvæði.Hátt rafsviðin á þessum mótum leyfa Zener díóða að framkvæma í öfugum hætti án þess að skemmast og viðhalda þannig spennu stöðugleika yfir það.Þessi eign er notuð til spennu reglugerðar og verndar í hringrásum.