_بخش مقایسه بین قطعات الکترونیکی DIP و THT
مقایسه بین DIP وTHT دیود زِنِر Zenner
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
THT دیود زِنر Zenner
نکته : دیود زنر THT به طور گسترده ای به عنوان مرجع ولتاژ (voltage reference) در کاربرد های تثبیت و تنظیم ولتاژ استفاده می شود. به این منظور، دیود زنر همیشه در بایاس معکوس در مدار قرار داده می شود.
از دیگر کاربرد های آن، شیفت دهندۀ سطح ولتاژ، یا بُرِش گر (clipper) ولتاژ است. دیود زنر به ندرت در بایاس مستقیم به کار می رود.zenner نوع خاصی از دیود است که بر خلاف دیود معمولی، نه تنها اجازۀ عبور جریان از آند به کاتد می دهد، بلکه در جهت معکوس، زمانی که ولتاژ از حد معینی موسوم به «ولتاژ زنر» فراتر رود، نیز جریان را عبور می دهد.ولتاژ زنر را به نام های دیگری از جمله ولتاژ شکست، ولتاژ زانو یا ولتاژ بهمنی نیز می شناسند. معمولی ترین کار دیود زِنر zenner تثبیت (ثابت نگه داشتن) ولتاژ میباشد.
جنس نیمه هادی های دیود زِنرZenner از سیلیسیم بوده و در بایاس موافق مانند یک دیود معمولی سیلیسیمی عمل می کند . بر خلاف دیود های معمولی که در بایاس مخالف ، در منطقه شکست آسیب می بینند ، دیودهای زنر به گونه ای ساخته می شوند تا بتوانند در منطقه شکست کار کنند . وقتی ولتاژ بایاس مخالف دیود زنر را به تدریج افزایش دهیم ، در یک ولتاژ خاص دیود شروع به هدایت می کند. ولتاژی که دیود زنر در مقابل آن در بایاس معکوس هادی می شود به ولتاژ شکست زنر معروف است . در کارخانه های سازنده دیود زنر ، با تنظیم میزان ناخالصی در این دیودها ، دیود هایی با ولتاژ های شکست مختلف ساخته می شوند . با هادی شدن دیود در ولتاژ شکست دیود ، ولتاژ دو سر دیود تقریباً ثابت می ماند و جریان عبوری از دیود افزایش می یابد . از این خاصیت دیود زنر برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود.
THT دیود زنر نیز مانند یک دیود معمولی از اتصال سیلیکون PN تشکیل شده است و زمانی که در جهت مستقیم بایاس شود رفتاری مانند دیود سیگنال معمولی دارد و جریان را از خود عبور می دهد اما زمانی که ولتاژ معکوس اعمال شده به دو سر دیود از ولتاژ دیود که سطح ولتاژ شکست دیود است بیشتر شود، پدیده شکست بهمنی رخ می دهد و جریان از دیود عبور کرده و سطح ولتاژ ثابت و محدود می شود.در این حالت جریان عبوری از دیود به طور قابل توجه ای افزایش یافته و به ماکسیمم مقدار خود می رسد (که معمولا توسط یک مقاومت سری با آن کنترل می شود).سطح ولتاژی که در آن ولتاژ دو سر دیود ثابت و پایدار می شود ولتاژ زنر می گویند. برای دیود های زنر این ولتاژ می تواند کمتر از یک ولت تا چند صد ولت متغیر باشد.
نحوه تست دیود THT زِنر Zenner با مولتی متر
دیود در حالی که دیود THT زِنر Zenner روی بورد است از آن تست بوق( تست اتصال کوتاه) بگیرید اگر صدای بوق(بازر) شنیده شد دیود خراب می باشد. در نحوه دیگر تست با مولتی متر پایه های دیود THT زِنر Zenner از یک طرف عدد نمایش میدهد . و از طرف دیگر عدد 1 را نمایش میدهد. در این صورت یکسو کنندگی دیود به درستی در حال عملکرد مناسب و در سلامت میباشد و در صورتی که از هر دو پایه نمایش عدد داشتیم یا بر روی هر دو پایه هیچ نمایش عددی در صفحه مولتی متر نداشتیم دیود THT زِنر Zenner معیوب میباشد.
DIP دیود های (زِنِر Zenner)
نکته : دیود های زنر یا شکست ، دیود های نیمه هادی با پیوند p-n هستند که در ناحیه بایاس معکوس کار کرده و دارای کاربرد های زیادی در الکترونیک ، مخصوصاً به عنوان ولتاژ مبنا و یا تثبیت کننده ی ولتاژ دارند. هنگامیکه پتانسیل الکتریکی دو سر دیود را در جهت معکوس افزایش دهیم در ولتاژ خاصی پدیده شکست اتفاق می افتد، بدین معنی که با افزایش بیشتر ولتاژ ، جریان بطور سریع و ناگهانی افزایش خواهد داشت.
دیود زنر (zener diode) یک دیود نیمه هادی است که جریان را در جهت معکوس مسدود می کند ، اما اگر ولتاژ معکوس اعمال شده در تمام بیش از حد زیاد شود ، از خرابی یا آسیب زودرس رنج خواهیم برد.Zener Diode ها اساساً همان دیود اتصالی PN استاندارد هستند اما به طور خاص برای داشتن یک ولتاژ خرابی معکوس پایین و مشخص طراحی شده اند که از هرگونه ولتاژ معکوس استفاده می شود. دیود زنر در رفتار درست مانند یک دیود منظوره طبیعی متشکل از یک اتصال PN سیلیکون و زمانی که در جهت رو به جلو، این است که مثبت آند با توجه به کاتد آن مغرضانه، آن رفتار درست مانند یک دیود سیگنال عادی عبور از جریان نامی است.اما برخلاف یک دیود معمولی که باعث می شود هر جریان از طریق خود در هنگام مغرض کردن برعکس مسدود شود ، یعنی کاتود از آنود مثبت تر می شود ، به محض رسیدن ولتاژ معکوس به یک مقدار از پیش تعیین شده ، دیود زنر شروع به انجام در می کند. جهت عکس این امر به این دلیل است که وقتی ولتاژ معکوس اعمال شده در دیود زنر از ولتاژ نامی دستگاه بیشتر شود ، فرایندی به نام Avalanche Breakdown در لایه کاهش نیمه هادی رخ می دهد و یک جریان شروع به عبور از دیود می کند تا این افزایش ولتاژ را محدود کند.
شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) پارامتر اصلی مدارات های قدرت است. خرابی دستگاه های منطقی به همان اندازه مهم است که معمولاً بدون کاهش ولتاژهای اعمال شده ابعاد دستگاه را کاهش می دهد و در نتیجه میدان الکتریکی داخلی را افزایش می دهد.شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) حداکثر ولتاژ تعصب معکوس که می توان در یک دیود pn اعمال شود با شکست محدود می شود. شکست با افزایش سریع جریان تحت تعصب معکوس مشخص می شود. ولتاژ کاربردی مربوطه به عنوان ولتاژ خرابی گفته می شود.دو مکانیسم می تواند باعث شکست شود ، یعنی ضرب بهمن ، ضرب بهم زدن و تونل مکانیکی کوانتومی حامل ها از طریق باند ؛ هیچ یک از این دو مکانیسم خراب کننده مخرب نیستند. اما گرمای ناشی از جریان بزرگ خرابی و ولتاژ خرابی زیاد باعث از بین رفتن دیود زِنر Zenner می شود ، مگر اینکه در اثر حرارت کافی فراهم شود.
نحوه تست DIP دیود زِنر Zenner با مولتی متر
دیود در حالی که دیود DIP زِنر Zenner روی بورد است از آن تست بوق( تست اتصال کوتاه) بگیرید اگر صدای بوق(بازر) شنیده شد دیود خراب می باشد. در نحوه دیگر تست با مولتی متر پایه های دیود DIP زِنر Zenner از یک طرف عدد نمایش میدهد . و از طرف دیگر عدد 1 را نمایش میدهد. در این صورت یکسو کنندگی دیود به درستی در حال عملکرد مناسب و در سلامت میباشد و در صورتی که از هر دو پایه نمایش عدد داشتیم یا بر روی هر دو پایه هیچ نمایش عددی در صفحه مولتی متر نداشتیم دیود DIP زِنر Zenner معیوب میباشد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک