Dioda Zenera

Dioda Zenera

Problem - Dioda Zenera

Potrzebujesz diody, która będzie przepuszczać jedynie napięcia do określonej wartości.

 

Rozwiązanie

Użyj diody Zenera.

 

W polaryzacji w kierunku przewodzenia dioda Zenera zachowuje się tak jak zwyczajna dioda, czyli po prostu przewodzi. Przy polaryzacji w kierunku zaporowym, przy niskim napięciu, również zachowuje się jak normalna dioda i utrzymuje wysoką rezystancję. Jeżeli jednak napięcie przekroczy określony poziom w kierunku zaporowym (nazywa się ono napięciem przebicia), to dioda Zenera nagle zaczyna przewodzić tak, jakby została spolaryzowana w kierunku przewodzenia. 

Co ważne, zwyczajne diody zachowują się dokładnie tak samo jak diody Zenera, choć zaczynają przewodzić w kierunku zaporowym dopiero przy wysokim napięciu, a nie napięciu starannie dobranym przy ich projektowaniu. Różnica polega na tym, że dioda Zenera została specjalnie zbudowana w ten sposób, by wykorzystać efekt przebicia w kierunku zaporowym (na przykład przy napięciu 5 V) i żeby mogła takie przebicie przetrwać bez szwanku.

 

Opis - Dioda Zenera

Diody Zenera przydają się do generowania napięcia referencyjnego (spójrz na schemat z rysunku 4.5). Zauważ, że symbol diody Zenera nieco różni się od symbolu zwyczajnej diody. 

 

dioda Zenera

Rysunek 4.5. Użycie diody Zenera do generowania napięcia referencyjnego

Rezystor R ogranicza przepływ prądu przez diodę Zenera. Zakłada się, że natężenie prądu będzie wtedy znacznie większe od natężenie prądu płynącego przez odbiornik podłączony równolegle z diodą Zenera.

Taki układ nadaje się wyłącznie do generowania napięcia referencyjnego. Źródło takiego napięcia musi być stabilne, ale przy minimalnym prądzie obciążenia. Można je wykorzystać na przykład w połączeniu z tranzystorem, tak jak w przepisie 7.4. Powiedzmy, że rezystor o wartości 1 kΩ przy napięciu wejściowym wynoszącym 12 V pozwoli na przepływ prądu o natężeniu:

Dioda Zenera


Napięcie wyjściowe będzie miało wartość około 5 V, niezależnie od wartości napięcia wejściowego, pod warunkiem że to będzie większe niż 5 V. Jak to możliwe? Wyobraź sobie, że napięcie na diodzie Zenera jest mniejsze niż jej napięcie przebicia, wynoszące 5 V. W takiej sytuacji wysoka rezystancja diody Zenera spowoduje też odłożenie się na niej większości napięcia wejściowego, co wynika z działania podzielnika napięcia tworzonego przez diodę i rezystor. Może się wtedy okazać, że napięcie na diodzie stanie się wyższe od napięcia przebicia, a to oznacza, że dioda zacznie przewodzić, przez co zmniejszy napięcie wyjściowe do wartości 5 V. Jeżeli napięcie spadnie poniżej tej wartości, dioda się wyłączy i napięcie wyjściowe znowu wzrośnie.

Diody Zenera są używane również do ochrony wrażliwych elementów elektronicznych przed skokami napięcia powstałymi w wyniku wyładowań elektrostatycznych albo nieprawidłowego podłączenia innych urządzeń. Na rysunku 4.6 możesz zobaczyć, jak chronione jest wejście wzmacniacza, który nie może przyjąć napięć przekraczających ±10 V. Jeżeli napięcie wejściowe będzie mieścić się w dozwolonym zakresie, to diody Zenera będą miały wysoką rezystancję i nie będą wpływały na sygnał, ale gdy tylko napięcie zostanie przekroczone w dowolnym kierunku, to jedna z diod zacznie przewodzić i połączy zbyt wysokie napięcie do masy.

 

Dioda Zenera

Rysunek 4.6. Ochrona wejścia przed przepięciami


Zobacz również

Co prawda lepiej jest wykorzystać specjalny układ regulatora napięcia, ale czasem można użyć diody Zenera w połączeniu z rezystorem.

 

Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Rapsberry Pi. Receptury, Autor: Simon Monk, Wydawnictwo: Helion

Podobne artykuły

Podziel się ze znajomymi tym artykułem - udostępnij na FB lub wyślij e-maila korzystając z poniższych opcji:

wszystkie oferty