2. Dioda Zenera

1. Dioda Zenera - jest odmianą diody półprzewodnikowej której zadaniem jest stabilizacja napięcia głównie napięcia stałego.

2. Najczęściej jest to dioda krzemowa ( ze względu na wysoką dopuszczalną temperaturę pracy ) o specjalnie ukształtowanej charakterystyce prądowo-napięciowej w zakresie polaryzacji zaporowej. W tym zakresie polaryzacji charakterystyka prądowo napięciowa początkowo przebiega podobnie jak charakterystyka zwykłej diody prostowniczej tzn. Można przyjąć, że nie przewodni prądu ( prąd zwrotny rzędu mikroamperów ) Lecz przy pewnej wartości napięcia zaporowego, nazywanego napięciem przebicia lub napięciem Zenera (U), jej charakterystyka ulega gwałtownemu zakrzywieniu i dioda zaczyna przewodzić prąd. Nagły wzrost wartości płynącego prądu następuje na skutek zjawiska przebicia. Polega ono na pojawieniu się dużej ilości nośników ładunku (elektronów) w obszarze typu n diody po niewielkim przekroczeniu przez jej napięcie polaryzacji wartości napięcia przebicia

3. Zjawisko przebicia ma różny charakter w zależności od wartości napięcia przebicia. Zawsze jednak przy niewielkim przekroczeniu przez napięcie polaryzacji wartości napięcia przebicia (rys. 14.24) prąd płynący przez diodę zmienia się w bardzo dużych granicach, a powoduje to na jej zaciskach tylko nieznaczne wahania napięcia od Uzmin do Uzmax Tę właściwość diody Zenera wykorzystuje się do stabilizacji napięcia wyjściowego układów zasilających

4. Schemat takiego układu przedstawiono na rysunku 14.25. Diodę Zenera polaryzuje się zaporowo, łącząc jej anodę z biegunem ujemnym zasilania, i ustala wartość napięcia pracy na poziomie napięcia Zenera danej diody (na rys. 14.25 wynosi ono 5 V). Przy tym napięciu dioda, pomimo polaryzacji zaporowej, przewodzi prąd dzięki zjawisku przebicia

5. Jednak niekontrolowany wzrost prądu przebicia może zniszczyć diodę wskutek nad- miernej ilości wydzielonej mocy na złączu p-ni przekroczenia dopuszczalnej temperatury pracy. Dlatego ogranicza się maksymalną dopuszczalną wartość prądu I Zmax za pomocą szeregowo włączonego rezystora o wartości 5 KN. Wartość tego prądu określa na charakterystyce (rys. 14.24) zakres stabilizacji napięcia od U zmin do U zmax.

6. Wartość napięcia przebicia produkowanych diod Zenera wynosi od 2 V do 200 V, a ich moc- od 0,25 W do 50 W. Przy napięciu niższym (wartość bezwzględna) niż napięcie Zenera U_{z} dioda zachowuje się jak zwykła dioda prostownicza i można przyjąć, że nie przewodzi prądu (prąd zwrotny rzędu mikroamperów).

7. Właściwości stabilizujące diody Zenera można ocenić za pomocą tzw. współczynnika stabilizacji Kz, określającego wpływ zmian prądu płynącego przez diodę na zmiany występującego na niej spadku napięcia. Większa wartość tego współczynnika oznacza lepszą przydatność diody do stabilizacji napięcia. Dla typowych diod krzemowych współczynnik ten wynosi ok. 100

8. W technice samochodowej diody Zenera wykorzystuje się: - W układach stabilizujących napięcie zasilające podstespoły elektroniczne - Jako diody prostujące napięcie wyjściowe alternatorów - W przekaźnikach ochrony antypożarowej podzespołów elektronicznych przed skutkami impulsowych przepięć występujących podczas przełączenia elektromechanicznych podzespołów stykowych, tj. Przekaźników oraz kontaktorów ( stosowane w tych układach diody Zenera charakteryzują się znaczną odpornością na prąd wsteczny o dużej wartości szczytowej )