Z-dióda

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Közepes teljesítményű z-dióda

A z-dióda (ismert még Zéner-dióda néven is) egy speciális, szilícium alapanyagú dióda, amely feszültségstabilizálásra használatos. Működése nyitóirányban megegyezik a szilícium félvezető diódákéval, azonban záróirányban eltér. Az eltérő viselkedést a p-n átmenet erőteljes szennyezésével[1] érik el.

Z-diódákat használnak feszültség állandó értéken tartására (feszültségstabilizálás, referencia-feszültség előállítása), bemeneti szintek határolására (vágás, túlfeszültség védelem) illetve feszültségszint eltolására. Z-diódákat tartalmaznak az elektronikus áramkörök tápegységei, továbbá a televízió készülékek, nyomtatók.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Működési elve[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Z-dióda feszültség-áram karakterisztikája

A z-diódáknál a p-n átmenet azon tulajdonságát használják ki, hogy a zárófeszültség állandó a kivezetések között, ha a letörési tartományban működik. Felépítését tekintve egy különlegesen szennyezett szilíciumdióda, amely veszteség nélkül üzemeltethető a letörési tartományban. Nyitóirányban a hagyományos szilíciumdiódáknak megfelelő a működése. Záróirányban a p-n átmenet szennyezettségétől függően UZK Zener-feszültségig nagy ellenállást, majd a Zener-feszültség elérése után kis ellenállást képvisel. A szennyezés mértéke azért nagyobb, mert a letörési feszültségszintet csökkenteni kell, mivel a kisértékű differenciális ellenállás csak így érhető el.

A karakterisztikájában négy fő tartomány különböztethető meg:
I. Nyitó tartomány: karakterisztikája a hagyományos szilícium diódáéval megegyezik.
II. Zárótartomány: kis zárási áram folyik, a dióda ellenállása nagy.
III. Könyöktartomány: itt kezdődik meg a letörési jelenség. A z-dióda könyöktartománya az adott diódára jellemző feszültségszinten kezdődik, ami viszont a szennyezés mértékével állítható be.
IV. Letörési tartomány: kis feszültségváltozás nagy áramváltozást eredményez, ezek határozzák meg az rz differenciális ellenállását a diódának. r_z = {\mathcal{4}U_Z  \over \mathcal{4}I_Z} A maximális áram IZmax lehet, amelyet tartósan túllépve a dióda hőhalált hal. Az áramhatárolást egy soros áramkorlátozó ellenállással lehet megoldani. A z-diódák tulajdonságai erősen hőmérsékletfüggőek. A z-diódákra kapcsolt záróirányú feszültségszint csökkenése esetén a z-dióda árama is csökken.

Alkalmazási terület[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Zener-diódákat az elektronikában főként feszültségstabilizálásra, feszültséghatárolásra használják és csak ritkábban feszültségszint eltolására. Nagyobb áram elérésére párhuzamos kapcsolás nem lehetséges, mert ez tökéletesen egyező karakterisztikát igényelne a két diódától, ami a gyakorlatban nem létezik, ezért ezt különféle áramkörökkel oldják meg.

Kialakítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Üveg tokozású, 0.5Watt teljesítményű z-dióda (1cm-es osztású papíron)

Az általános célú, kisebb teljesítményre készült Z-diódák üveg tokozásúak[2], (ritkábban műanyagházban) míg a közepes és nagyobb teljesítményre készült z-diódák fémházasak, esetenként csavaros rögzítéssel. A csavar a hűtőfelülethez való rögzítésre szolgál. A felületszerelt áramkörökbe készült z-diódák többnyire műanyag tokozással[3] készülnek. A szokásoz Zéner-feszültségek 1.8 V–1kV, teljesítmények 0.1W–5W[4]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]