_ بخش دیود زِنِر (zener diode) _ امنیت در مدار الکترونیکی
(دیود های زِنِر) به عنوان مرجع ولتاژ پایدار برای مدارهای الکترونیکی در کنترل جریان معکوس تخصص دارند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : دیودهای زنر دستگاه های نیمه هادی هستند که اجازه می دهند جریان در هر دو جهت جریان یابد اما در جریان معکوس تخصص دارند. دیودهای زنر که به عنوان دیودهای شکست نیز شناخته می شوند، رایج ترین قطعات الکترونیکی هستند که به عنوان مرجع ولتاژ پایدار برای مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند.
جریان عبوری از پایانه ها در بایاس معکوس (به عقب) اثر زنر نامیده می شود. هنگامی که پتانسیل ولتاژ برآورده می شود، این باعث ایجاد ولتاژ زنر / ولتاژ شکست می شود. دیودهای زنر به طور منحصر به فردی از یک اتصال PN به شدت دوپ شده تشکیل شده اند که اجازه می دهد جریان در هنگام رسیدن به ولتاژ زنر معکوس جریان یابد. یک ولتاژ زنر کاملاً تعریف شده می تواند جریان را به طور مداوم در بایاس معکوس بدون آسیب رساندن انجام دهد. سپس جریان به حداکثر سطح تعیین شده توسط یک مقاومت سری افزایش می یابد و تثبیت می شود و در محدوده ای از ولتاژهای اعمال شده ثابت می ماند. بنابراین، دیودهای زنر برای استفاده به عنوان تنظیم کننده ولتاژ قابل استفاده هستند.
دیود زنر در محدوده طبیعی بایاس رو به جلو، با ولتاژ روشن بین 0.3 و 0.7 ولت کار می کند. هنگامی که در بایاس معکوس متصل می شود، جریان به سمت عقب جریان می یابد، در نتیجه باعث ایجاد یک نشتی کوچک از جریان می شود. با افزایش ولتاژ معکوس به ولتاژ زنر مرتب شده، جریان در سراسر دیود جریان می یابد. جریان به حداکثر تعیین شده توسط مقاومت سری افزایش می یابد و سپس تثبیت می شود تا در طیف وسیعی از ولتاژهای اعمال شده ثابت بماند.
دیودهای زنر دو اثر شکست دارند. دانستن این دو افکت به درک عملکرد آنها کمک می کند. اول اثر زنر است که در ولتاژهای زیر 5.5 ولت رایج است و شامل یک اثر تونل زنی برای ایجاد خرابی است. دوم شکست بهمن یا یونیزاسیون ضربه است که در ولتاژهای بالاتر از 5.5 ولت رخ می دهد. این خرابی ها هر دو منجر به یک رفتار می شوند و به مدارهای متفاوتی نیاز ندارند، اما هر کدام دارای ضریب دمایی متفاوتی هستند. اثر زنر دارای ضریب دمای انتهایی آند (منفی) است، در حالی که بهمن دارای ضریب دمای انتهایی کاتد (مثبت) است. هر دو اثر دما تقریباً برابر با 5.5 ولت هستند. آنها یکدیگر را خنثی می کنند و باعث می شوند دیودهای زنر دارای ولتاژ حدود 5.5 ولت و پایدار در طیف وسیعی از نیازهای دما باشند.
_craz.gif)
دیود زنر را مانند دو دیود به صورت موازی در جهت مخالف در نظر بگیرید. ولتاژ بایاس رو به جلو در دیود زنر دارای افت ولتاژ 1 ولتی است که برای روشن شدن دیود برای عبور جریان لازم است. ولتاژ رو به جلو بایاس به جلو است. جریانی که به سمت عقب می رود به دلیل ویژگی های آن ولتاژ زنر یا بایاس معکوس در نظر گرفته می شود. نمونه ای از ولتاژ زنر 3.3 ولت است. برای عبور جریان از دیود، جریان باید حداقل حداقل این ولتاژ را حفظ کند. داشتن یک افت ولتاژ قابل پیش بینی باعث می شود که دیودهای زنر نه تنها به عنوان تنظیم کننده ولتاژ مفید باشند، بلکه یک دیود زنر به درستی تنظیم شده ممکن است ولتاژ دستگاه های دیگر را محدود کند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک