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

بررسی و تحلیل (تنظیم ولتاژ) دیود زِنِر در یک مدار الکترونیکی

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته : دیود های زنر، قطعات الکترونیکی همه کاره هستند که به دلیل ویژگی های منحصر به فردشان، مانند حفظ ولتاژ ثابت در ناحیه شکست معکوس، کاربرد های گسترده ای دارند. رایج ترین کاربرد های دیود های زنر شامل تنظیم ولتاژ، قطع شکل موج و سرکوب ولتاژ گذرا است.

 دیود های زنر می توانند در هنگام رسیدن به یک سطح ولتاژ معین، اقدامات خاصی را در برنامه های سوئیچینگ ایجاد کنند. به عنوان مثال، آنها می توانند به عنوان مرجع ولتاژ برای روشن یا خاموش کردن یک ترانزیستور یا یک کلید الکترونیکی در یک آستانه ولتاژ از پیش تعیین شده استفاده شوند. علاوه بر این، در کاربرد هایی مانند مبدل‌ ها، دیود های زنر ممکن است گاهی اوقات نویز الکتریکی در منبع ولتاژ DC ایجاد کنند، زیرا برای ثابت کردن ولتاژ کار می‌ کنند. این در بیشتر کاربردها خوب است، اما افزودن یک خازن جداکننده با ارزش بالا به خروجی دیود می‌ تواند با ایجاد صافی اضافی، مشکل را برطرف کند.


یکی از کاربردهای اولیه دیود های زنر تنظیم ولتاژ است. در این کاربرد، دیود زنر به موازات بار متصل می شود و بدون توجه به تغییرات ولتاژ ورودی یا جریان بار، ولتاژ خروجی را در سرتاسر بار ثابت نگه می دارد. این به دلیل توانایی دیود برای حفظ ولتاژ پایدار در پایانه های خود در منطقه شکست معکوس امکان پذیر است.هنگامی که ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ زنر است، دیود در حالت خاموش باقی می ماند و ولتاژ خروجی برابر با ولتاژ ورودی است. با این حال، زمانی که ولتاژ ورودی از ولتاژ زنر بیشتر شود، دیود وارد منطقه شکست می شود و ولتاژ دو طرف دیود در ولتاژ زنر ثابت می ماند. این ولتاژ ثابت به بار اعمال می شود و ولتاژ خروجی پایدار را تضمین می کند.برای طراحی رگولاتور ولتاژ با استفاده از دیود زنر، انتخاب دیودی با ولتاژ زنر و درجه توان مناسب برای ولتاژ خروجی و جریان بار مورد نظر ضروری است. علاوه بر این، یک مقاومت سری اغلب برای محدود کردن جریان دیود و اطمینان از عملکرد آن در محدوده های اتلاف توان مشخص شده استفاده می شود.


تنظیم ولتاژ با استفاده از دیود های زنر یک راه حل ساده و مقرون به صرفه برای حفظ ولتاژ خروجی پایدار در مدارهای الکترونیکی است. با این حال، ذکر این نکته ضروری است که این روش ممکن است برای کاربرد هایی که نیاز به دقت یا کارایی بالایی دارند مناسب نباشد، زیرا ویژگی‌های دیود زنر می‌ تواند تحت تأثیر عواملی مانند دما و تغییرات تولید قرار گیرد.اثرات دما نیز در مدل عملی دیود زنر در نظر گرفته شده است. ولتاژ زنر و سایر پارامترهای دیود می توانند با دما تغییر کنند و بر عملکرد دیود در مدار تأثیر بگذارند. مدل عملی ضریب دمای دیود را در نظر می‌ گیرد و امکان پیش‌ بینی دقیق‌ تر رفتار دیود را در محدوده‌ ای از دماها فراهم می‌ کند. مدل دیود زنر عملی پیچیده تر از مدل ایده آل است. با این حال، نمایش دقیق تری از رفتار دیود در کاربرد های دنیای واقعی ارائه می دهد. با در نظر گرفتن ویژگی های غیر ایده آل دیود، مدل عملی به مهندسان اجازه می دهد تا مدارهای الکترونیکی را با دقت و اطمینان بیشتری طراحی و تجزیه و تحلیل کنند.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک