_ بخش دیود زِنِر (zener diode)  _ امنیت در مدار الکترونیکی

دیود های (زِنر Zenner) مروری بر پدیده شکست یا شکست در برقرار کردن ولتاژ (بایاس کردن) لحظه ای در مدار الکترونیکی

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



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.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک