Zener diyotları, akımın iki yönlü olarak - geri veya ileri - akmasına izin veren silikon bazlı ayrık yarı iletken cihazlardır. Diyotlar, belirli bir voltaj eşiği karşılandığında ters yönde iletmesi amaçlanan, yoğun katkılı bir PN silikon bağlantısından oluşur. Zener diyotları, ayarlanmış bir ters arıza voltajına sahiptir. Buna ulaşıldığında, akım iletmeye başlarlar ve hasar vermeden ters polarma yönünde aralıksız olarak çalışmaya devam ederler. Zener diyotlarının ana faydalarından biri, değişen bir voltaj aralığının diyot boyunca sabit bir voltaj düşüşünü sürdürmesidir. Sonuç olarak, Zener diyotları voltaj düzenleme uygulamaları için kullanılabilir.
Zener diyotları, ileri-önyargı modundayken geleneksel diyotlara benzer şekilde çalışır. 0,3 ile 0,7V arasında bir ön gerilim açma voltajına sahiptirler. Ters modda bağlandığında çoğu uygulamada küçük bir kaçak akım akışı olur. Ters voltaj, ayarlanan arıza voltajına yükseldikçe, diyottan akan akım olacaktır. Akım maksimuma yükseldiğinde (serideki dirençler tarafından belirlenir), daha sonra stabilize olacak ve geniş bir uygulanan voltaj aralığında sabit kalacaktır. Diyottan geçen akım değerinden bağımsız olarak voltaj neredeyse sabit kalır. Bu, diyot akımının maksimum akım ile arıza akımı arasında kalması şartıyla, büyük akım değişimlerinde de geçerlidir. Bir Zener diyotunun güçlü kendi kendine kontrolü, bir voltaj kaynağına karşı yük veya beslemedeki değişimleri düzenlemek ve stabilize etmek söz konusu olduğunda oldukça faydalıdır. Bu, diyotun çeşitli voltaj regülatörü uygulamalarında kullanılmasını sağladığı için onu önemli bir özellik haline getirir.
Bazı özellikler, bireysel Zener diyotları arasında farklılık gösterecektir. Bunlara güç kaybı, nominal çalışma voltajı ve maksimum ters akım dahildir. Ek genel özellikler şunları içerir:
Zener diyotları, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi uygulama için kullanılır:
Değişken yük akımı koşulları altında stabilize bir düşük dalgalı çıkış voltajı oluşturmak için bir Zener diyotu kullanmak mümkündür. Bir voltaj kaynağından küçük bir akımı diyottan geçirmek için uygun bir akım sınırlama direnci kullanıldığında, gerekli voltaj düşüşünü korumak için yeterli akım iletilecektir. Yük değeri değiştikçe ortalama voltaj çıkışı da değişir. Bununla birlikte, bir Zener diyotun eklenmesi, eşit bir voltaj çıkışı üretebilir. Bununla birlikte, Zener diyotlarının voltajı sabitlemek için çalışırken DC kaynağında zaman zaman elektrik gürültüsü üretebileceği de belirtilmelidir. Bu, uygulamaların çoğunda iyidir, ancak diyotun çıkışına yüksek değerli bir dekuplaj kondansatörü eklemek, ekstra yumuşatma sağlayarak sorunu düzeltebilir. Zener diyotlar ters öngerilim durumunda çalışabildikleri için voltaj regülatör devrelerinde sabit DC voltaj çıkışını sürdürmek için kullanılabilirler. Bu sabit voltaj, voltaj girişindeki veya yük akımındaki değişikliklerdeki herhangi bir değişikliğe rağmen korunabilir. Bu voltaj regülatör devresi, giriş voltajına seri olarak bağlanan bir akım sınırlama direnci içerir. Diyot ve yük daha sonra paralel olarak bağlanmalıdır. Stabilize voltaj çıkışı ve diyotun arıza voltajı her zaman aynı olacaktır. Zener Diyot Kullanımları ve Çalışma Uygulamaları Zener diyotlar, akıllı telefonlar ve Android cihazlar gibi modern uygulamalarda da kullanılmaktadır. Bu tür birçok kullanım Bluetooth teknolojisini içerir. Ortalama olarak, standart bir Bluetooth cihazının çalışması için yaklaşık 3V'a ihtiyacı vardır. Bu uygulamada, Bluetooth özellikli cihaza gerekli 3V'yi sağlamak için bir Zener diyot kullanılacaktır.
Bir Zener diyotunun çalışmasının ardındaki ilke, diyotun ters öngerilim durumundaki arızasının nedeni ile belirlenir. Tipik olarak iki tür vardır - Zener ve çığ. Zener Arızası Bir Zener arızası, 2V ile 8V arasında bir ters öngerilim voltajıyla gerçekleşir. Elektrik alanının yoğunluğu, bu düşük voltajda bile değerlik elektronlarını çekirdekten ayırarak kuvvet uygulamak için yeterlidir. Bu işlem, hareketli elektron deliği çiftleri oluşturur, dolayısıyla akım akışını arttırır. Zener arızaları, tipik olarak, büyük bir elektrik alanına ve düşük arıza voltajına sahip yüksek katkılı diyotlar için meydana gelir. Sıcaklık arttıkça değerlik elektronları tarafından daha fazla enerji kazanılır, bu nedenle daha az dışa doğru voltaj gerektirir. Bu aynı zamanda Zener arıza voltajının sıcaklıkla birlikte düştüğü anlamına gelir. Çığ Arızası Gerilim bozulması, büyük bir bozulma voltajına sahip ışık katkılı diyotlar için minimum 8V'luk ters öngerilim durumunda da gerçekleşir. Diyottan akan elektronlar, kovalent bağdaki elektronlarla çarpışarak onu bozar. Voltaj arttıkça elektronların hızı da artar, bu da kovalent bağların daha kolay bozulabileceği anlamına gelir. Ayrıca çığ kırılma voltajının sıcaklıkla birlikte arttığına dikkat edilmelidir .
Aşağıdaki resimler, bir devre şemasında kullanılan standart Zener diyot sembolünü göstermektedir. Bu sembol, bir Zener diyotunun varlığının bir devre şemasında nasıl not edileceğini gösterir. Benzer şekilde, bir devre şemasında bu sembolü görüyorsanız, devrede o noktada bir Zener diyotu var demektir. Bu şema daha sonra Zener diyotu hakkında daha fazla bilgi gösteren yukarıdakilere dayanmaktadır. Diyagramın üst satırı, diyot sembolünü artı anot ve katot ile ilgili olarak pozitif ve negatifi gösterir. Diyagramın alt satırı, Zener diyot sembolünün aksine gerçekçi bir diyotun basitleştirilmiş bir versiyonu dışında aynı şeyi gösterir. Birden Fazla Zener Diyotunu Seri Olarak Bağlayabilir misiniz? Birden fazla Zener diyotu seri olarak bağlamak mümkündür ve bu genellikle belirli bir Zener voltajı elde etmek için yapılır. Ancak, birden fazla diyot kullanıyorsanız, Zener akımını da izlemeli ve maksimumun aşılmadığından emin olmalısınız. Bunun nedeni, izin verilen maksimum Zener akımının seriye bağlı en düşük diyota eşit olmasıdır. Bu aynı zamanda, iki Zener diyotun seri olarak bağlandığı bir senaryoda, diyotlar aynı Zener akım özelliklerine sahip değilse belirtilen Zener akımını veya gerilimini sergilemeyeceği anlamına gelir. Zener Diyot ile Diyot Arasındaki Fark Nedir? Diyot, tek bir yönde (tek yönlü) ileten yarı iletken bir cihazdır . Zener diyotları da yarı iletken cihazlardır, ancak temel fark, hem ileri hem de geri önyargı durumunda iletmeleridir. İki tür arasındaki bir diğer önemli fark da doping yoğunluğudur. Konvansiyonel diyotlar tipik olarak orta derecede katkılıdır, oysa Zener diyotlar daha keskin arıza voltajı sağlamak için daha yüksek oranda katkılıdır.