دیود زنر چیست؟

دیود زنر یک Diode با ویژگی‌های خاص است. این قطعه مانند سایر دیود‌ها اجازه می‌دهد تا جریان رو به جلو حرکت کند. علاوه بر این گاهی در شرایط خاصی که ولتاژ تغییر می‌کند، جریان را به صورت بر عکس هم عبور می‌دهد.

چنین قطعه‌ای در موارد بسیاری کاربرد دارد و با استفاده از آن می‌توان از مزایای زیادی برخوردار شد. ما در ادامه این مطلب سعی داریم برای آشنایی شما با این قطعه به بررسی کامل آن بپردازیم و توضیحات بیشتری را در خصوص آن بیان کنیم. در این مقاله از جم ترونیک با ما همراه باشید تا با دیود زنر بیشتر آشنا شوید.

دیود زنر چیست؟

دیود زنر نوع خاصی از دیود است که برای یکسوسازی جریان از آن استفاده می‌کنند. این قطعه کوچک مانند سایر دیود‌ها اجازه گذر جریان را از آند به کاتد می‌دهد. اما در شرایطی که اختلاف پتانسیل الکتریکی به حدی تغییر می‌کند که به ولتاژ زنر می‌رسد، این قطعه اجازه عبور جریان به صورت معکوس را هم خواهد داد.

دیود‌های معمولی اما از این ویژگی برخوردار نیستند. شاید تاکنون نام ولتاژ زنر را با عنوان ولتاژ شکست یا ولتاژ بهمنی شنیده باشید.

برای تهیه و خرید انواع دیود کلیک کنید.

ساختار دیود زنر

ساختار Diode به این صورت است که از دو نیم‌رسانا تشکیل می‌شود. یکی از این نیم‌رسانا‌ها N و دیگری با P مشخص شده است و از ترکیب این دو نیمه‌رسانا اتصال PN ایجاد می‌شود. دیود زنر ساختاری مشابه دیگر Diode‌ها دارد، اما در این قطعه ناخالصی‌های بیشتری در نواحی گفته شده وجود دارد.

در واقع این قطعه را طوری طراحی و تولید کرده‌اند که با این ساختار برای حالت بایاس معکوس کاربرد داشته باشند.

به طور کلی ساختار این نوع Diode برای ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی پایدار در هنگام رسیدن به ولتاژ زنر مناسب است و می‌تواند اجازه عبور جریان معکوس را بدهد.

نحوه عملکرد دیود زنر

عملکرد این قطعه دقیقاً مانند نمونه‌های معمولی آن است، اما پس از تغییر اختلاف پتانسیل الکتریکی دیود زنر به دلیل ساختار متفاوت می‌تواند کارایی بیشتری داشته باشد. در حالت معمولی Diode اجازه گذر جریان الکتریکی را رو به جلو خواهد داد. اما این تا زمانی است که اختلاف پتانسیل الکتریکی به حد ولتاژ زنر نرسیده باشد.

یک Diode معمولی وقتی با جریان بیش از حد مواجه شود، نمی‌تواند اختلاف پتانسیل الکتریکی را کنترل کند و این گونه دچار گرمای زیادی خواهد شد. این گرما سبب می‌شود تا دیود دچار مشکل جدی شود. اما عملکرد متفاوت Zener Diode در اینجا مشخص می‌شود. هر زمانی که لازم باشد، این قطعه جریان را به شکل معکوس عبور خواهد داد و جریان را کنترل می‌کند. این قطعه می‌تواند برای پایداری ولتاژ در مدار مورد استفاده قرار گیرد.

شکست دیود زنر

هنگامی که ولتاژ معکوس دیود زنر بیش از اندازه افزایش پیدا می‌کند، می‌تواند موجب افزایش شدت میدان الکتریکی هم شود. با رسیدن شدت میدان الکتریکی به حد زیادی که بتواند پیوند اتم‌های کریستال را بشکند، الکترون‌های بسیاری آزاد خواهند شد. معمولاً این پدیده در ناحیه تخلیه نازک اتفاق خواهد افتاد. در این ناحیه الکترون‌های آزاد بیشتری وجود دارد. با برخورد الکترون‌ها حفره افزایش پیدا می‌کند.

میدان الکتریکی که در این ناحیه وجود دارد، سبب می‌شود تا الکترون‌ها خیلی سریع از هم جدا شوند و با اتم‌های دیگر برخورد داشته باشند. طی این جریان میدان الکتریکی بیش از حد بالا می‌رود و جریان معکوس را به سرعت افزایش می‌دهد.

پارامتر‌های یک دیود زنر

دیود زنر دارای  ویژگی‌هایی است که می‌تواند بر روی قیمت آن هم تأثیر‌گذار باشد. برای خرید چنین قطعه‌ای باید به مشخصات آن بسیار دقت کنید.

به طور کلی پارامتر‌های مختلفی وجود دارد که بر اساس آن‌ها این دیود را دسته‌بندی می‌کنند. مواردی مانند ولتاژ شکست یا همان ولتاژ نامی، اتلاف توان، بسته‌بندی، ماکزیمم جریان، مینیمم جریان، ولتاژ مستقیم، پایداری دما و… نمونه‌هایی از این پارامتر‌ها هستند. در ادامه به بررسی بیشتر برخی از این پارامتر‌ها می‌پردازیم.

•   ولتاژ شکست (ولتاژ نامی): ولتاژ شکست که اغلب با نام ولتاژ نامی شناخته می‌شود، یکی از مشخصات Zener Diode است که بسیار هم اهمیت دارد. این اختلاف پتانسیل الکتریکی در Diode می‌تواند به میزان متفاوتی باشد و این بستگی به کارایی آن برای شما دارد. هنگام تهیه دیود زنر یکی از مواردی که در انتخاب آن مؤثر خواهد بود، همین ولتاژ نامی است؛ بنابراین باید دقت بسیاری به خرج دهید.
•   اتلاف توان زنر: بالاترین میزان توانی که جریان زنر آن را تلف می‌کند، اتلاف توان است. این پارامتر اهمیت زیادی برای Diode دارد؛ زیرا چنانچه این توان از مقدار مشخص شده بیشتر شود، گرمای زیادی را تولید می‌کند و به Diode آسیب می‌رساند. بالا رفتن بیش از اندازه دمای این قطعه علاوه بر این که خود Diode را خراب می‌کند، سایر قطعاتی که در یک مدار به هم مرتبط می‌شوند را هم از کار خواهد انداخت.

با توجه به این موضوع باید با در نظر داشتن کاربردی که این قطعه برای شما دارد، هنگام تهیه آن این پارامتر را فراموش نکنید.

•   ماکزیمم جریان: از جمله دیگر معیار‌ها برای انتخاب دیود زنر بالاترین مقدار جریانی است که به هنگام رسیدن اختلاف پتانسیل الکتریکی به حد ولتاژ زنر از این قطعه عبور خواهد کرد. البته با در نظر داشتن این که چنین مقدار جریانی به Diode آسیبی وارد نکند.
• مینیمم جریان: به کم‌ترین مقدار جریانی که در شروع کار Diode در ناحیه شکست نیاز خواهد بود، مینیمم جریان زنر گفته می‌شود. مینیمم جریان به طور معمول حدود پنج میلی آمپر و ده میلی آمپر است.

خرید دیود زنر

خواندن دیتاشیت یک دیود زنر

با استفاده از این دیتاشیت می‌توانید Zener Diode را متناسب با مدار مورد نظر خود تهیه کنید و پس از بررسی ویژگی‌های آن انتخاب خود را انجام دهید. دیتاشیت اطلاعاتی را درباره پارامتر‌ها ویژگی‌هایی که این قطعه در اختیار شما قرار می‌دهد.

در واقع با خواندن دیتاشیت یک دیود زنر اطلاعاتی درباره مشخصات آن به دست می‌آورید و این اطلاعات به شما کمک می‌کند تا بتوانید عملکرد دیود را در مدار خود بررسی کنید. در شکل زیر یک نمونه دیتاشیت دیود زنر را مشاهده می‌کنید که در ادامه به توضیح کوتاه پارامترهای آن می‌پردازیم.

  VZ = Reverse Zener Voltage @ IZT

  IZT = Reverse Current

  ZZT = Maximum Zener Impedance @ IZT

  IZK = Reverse Current

  ZZK = Maximum Zener Impedance @ IZK

  IR = Reverse Leakage Current @ VR

  VR = Breakdown Voltage

  IF = Forward Current

  VF = Forward Voltage @ IF

  IR = Maximum Surge Current @ TA = 25°C

  VZ = Reverse Zener Voltage Change

  IZM = Maximum DC Zener Current

 

مزایای دیود زنر

دیود زنر قطعه‌ای پرکاربرد است که به دلیل مزایای فراوان بسیار مورد توجه قرار دارد. این قطعه کوچک دارای مشخصاتی است که آن را به یک قطعه کاربردی تبدیل می‌کند و می‌توان در موارد بسیاری از مزایای آن بهره‌مند شد. در ادامه چند نمونه از مزیت‌های Diode زنر را بیان می‌کنیم.

•   بالا بودن ظرفیت توان: یکی از مزایای دیود زنر داشتن ظرفیت توان بسیار بالا است. این مورد را می‌توان یکی از مهم‌ترین مزایای آن دانست.
•   میزان دقت بالا: یکی از عللی که این Diode مورد استفاده قرار می‌گیرد، بالا بودن دقت آن است.
•   سایز کوچک: سایر مناسب این قطعه استفاده از آن را در مدار به راحتی فراهم می‌کند.
• هزینه کم: از جمله دیگر مزایای این Diode می‌توان به پایین بودن هزینه‌های تولید آن اشاره کرد.

شما همچنین می توانید برای خرید دیود شاتکی کلیک کنید.

کاربرد‌های دیود زنر

به علت مزایای بالای دیود زنر از آن در کار‌های صنعتی و تجاری زیادی استفاده می‌کنند. در زمینه‌های مختلفی این قطعه می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد. در ادامه چند کاربرد رایج آن را عنوان خواهیم کرد.

    دستگاه تنظیم ولتاژ: معمولاً از این قطعه برای تنظیم اختلاف پتانسیل الکتریکی در مدار استفاده می‌کنند. Diode زنر با تنظیم مقدار ولتاژ کمک می‌کند تا اختلاف پتانسیل الکتریکی ثابت بماند.

محافظت از کنتور: از این قطعه برای کنترل کردن بار‌های اضافی و تصادفی در مولتی متر هم بهره می‌برند. با ایجاد اضافه بار در Diode بیشترین مقدار جریان از این قطعه عبور می‌کند؛ از این رو می‌تواند به عنوان محافظ عمل کند.

شکل دهی به موج: این Diode موج‌های سینوسی را به امواج مربعی تبدیل می‌کند.

جمع‌بندی

یکی از قطعات مهم در مدار‌های الکتریکی Diode است. اما نوع معمولی این قطعه نمی‌توانند در هنگام تغییر ولتاژ و رسیدن آن به میزان ولتاژ زنر جریان را کنترل کنند؛ به همین خاطر در مدارات مختلف از دیود زنر بهره می‌برند. ما در این مطلب سعی کردیم نکات مهمی در مورد این قطعه خدمت شما بیان کنیم و به بررسی نحوه عملکرد و مزای آن بپردازیم.

پیشنهاد می‌کنیم برای مشاهده و خرید انواع دیگر دیود به فروشگاه جم ترونیک سر بزنید. همچنین اگر سوالی درباره دیود زنر دارید زیر همین پست از ما بپرسید.

سؤالات متداول

نحوه کار دیود‌های زنر چگونه است؟

این دیود‌ها علاوه بر این که به طور مستقیم جریان را عبور می‌دهند، امکان گذر جریان به شکل معکوس را هم هنگام رسیدم ولتاژ به حد ولتاژ زنر فراهم می‌کنند.

دیود‌های زنر بر اساس چه پارامتر‌هایی تقسیم‌بندی می‌شوند؟

ولتاژ شکست، اتلاف توان، پایداری دما، ماکزیمم و مینیمم جریان و بسیاری موارد دیگر در دسته‌بندی این Diode نقش دارند.

Zener Diode چه مزایایی دارد؟

این قطعه مزیت‌های زیادی دارد که ظرفیت بالا، دقت فراوان، سایز کوچک، و هزینه‌های پایین از جمله مهم‌ترین مزایای آن به شمار ‌می‌روند.

Diode زنر در چه مواردی کارایی دارد؟

در زمینه کار‌های صنعتی و تجاری این قطعه کاربرد فراوانی دارد و معمولاً برای تنظیم کردن ولتاژ، شکل دهی به موج، حفاظت از کنتور و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.