_ بخش دیود زِنِر (zener diode) _ امنیت در مدار الکترونیکی
بررسی و تحلیل عملکرد و رفتار دیود زِنِر (zener diode) در مدارات الکترونیکی
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : دیود زِنِر (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.
_teew.gif)
در مدار الکترونیکی جریان که از طریق دیود زنر جریان می یابد به طور چشمگیری به حداکثر مقدار مدار (که معمولاً توسط یک مقاومت سری محدود می شود) افزایش می یابد و پس از دستیابی ، این جریان اشباع معکوس نسبت به طیف گسترده ای از ولتاژهای معکوس نسبتاً ثابت باقی می ماند. نکته ولتاژ که در آن ولتاژ در سراسر دیود زنر پایدار می شود که به نام "ولتاژ دیود زنر"، ( VZ ) و برای دیودهای زنر این ولتاژ می تواند کمتر از یک ولت به چند صد ولت متغیر است.دیودهای زنر می تواند برای تولید ولتاژ تثبیت شده با موج زیاد در شرایط مختلف بار فعلی استفاده شود. با عبور یک جریان کوچک از طریق دیود از یک منبع ولتاژ ، از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان مناسب در مدار الکترونیکی ، دیود زنر جریان کافی را برای حفظ افت ولتاژ Vout انجام می دهد .
از این توانایی دیود زنر برای کنترل خود می توان برای تأثیرگذاری در تنظیم یا تثبیت منبع ولتاژ در برابر تأمین یا بار استفاده کرد. این واقعیت که ولتاژ در سراسر دیود در منطقه خرابی تقریباً ثابت است به نظر می رسد که یک ویژگی مهم دیود زنر باشد زیرا می تواند در ساده ترین نوع برنامه های تنظیم کننده ولتاژ مورد استفاده قرار گیرد.عملکرد رگولاتور ولتاژ تأمین ولتاژ خروجی ثابت به یک بار است که به موازات آن وصل می شود علیرغم موج دار شدن در ولتاژ منبع تغذیه یا تغییر در جریان بار. یک دیود زنر به تنظیم ولتاژ خود ادامه می دهد تا زمانی که دیود های نگهدارنده جریان را در زیر سطح شکست معکوس کمتر از حداقل مقدار قرار دهند.
_qi7p.gif)
ولتاژ های دیود زنر و همچنین تولید یک ولتاژ تثبیت شده ولتاژ منفرد ، دیود های زنر نیز می توانند به صورت سری به همراه دیود های سیگنال سیلیکونی عادی به یکدیگر متصل شوند تا انواع مختلفی از مقادیر خروجی ولتاژ مرجع مختلف در مدارات الکترونیکی بوجود آورد.