Diody wykorzystujące efekt Zenera
Nietypowe zjawisko przebicia elektrycznego odkryte przez amerykańskiego fizyka Clarenca Melvina Zenera, pozwoliło na stworzenie unikatowego rodzaju urządzenia półprzewodnikowego, jakim jest dioda Zenera. Efekt Zenera jest rodzajem przebicia elektrycznego.
Występuje w diodzie ze złączem PN, spolaryzowanej w kierunku zaporowym, gdy pole elektryczne umożliwia tunelowanie elektronów pasma walencyjnego do pasma przewodzenia półprzewodnika, co prowadzi do powstania dużej liczby wolnych nośników mniejszościowych, które nagle zwiększają płynący przez element prąd wsteczny.
Diody Zenera - Unikalne działanie w obszarze przebicia
Charakterystyka diody Zenera – najważniejsze informacje. W warunkach polaryzacji diody w kierunku zaporowym pod dość wysokim napięciem, obszar zubożenia złącza PN rozszerza się, co prowadzi do generacji wysokiego pola elektrycznego o wysokiej mocy na złączu. Wystarczająco silne pola elektryczne umożliwiają tunelowanie elektronów w całym regionie zubożenia półprzewodnika, co prowadzi do generacji dużej liczby swobodnych nośników ładunku.
Ta nagła generacja nośników gwałtownie zwiększa prąd wsteczny i powoduje wzrost przewodnictwa o dużym nachyleniu na charakterystyce I/V diody Zenera. Efekt Zenera różni się od przebicia lawinowego.
Napięcie Zenera polega na przyspieszeniu przez pole elektryczne elektronów mniejszościowych w obszarze przejściowym, do energii wystarczającej do uwolnienia par elektron-dziura, poprzez zderzenia z związanymi elektronami. Efekty Zenera i lawinowy mogą, ale nie muszą, współwystępować w diodzie.
Dioda Zenera - Zastosowanie i przeznaczenie
Normalne diody nie są zaprojektowane do działania w obszarze awarii, podczas gdy diody Zenera działają niezawodnie w tym obszarze (stabilizacja napięcia). Oznacza to, że w trakcie przewodzenia dioda Zenera zachowuje swoje właściwości.
Dzięki tej unikalnej własności idealnie sprawdzają się w szeregu aplikacji, wykorzystujących fakt, że przebicie Zenera w układzie występuje dla ściśle określonego napięcia dla każdego modelu elementu. Typowym zastosowaniem tego zjawiska, jest użycie diody tego rodzaju jako równoległego stabilizatora napięcia.
Jeśli diodę taką połączy się szeregowo z opornikiem, wymusi ona przepływ prądu o wartości takiej, aby spadek napięcia na rezystorze powodował, że napięcie na diodzie Zenera równe będzie napięciu Zenera tego elementu. Innymi zastosowaniami diod Zenera jest ochrona przed przepięciami.
Aby ograniczyć napięcie na wejściu urządzenia umieszcza się równolegle z urządzeniem diodę Zenera - jej obecność sprawi, że napięcie na wejściu nie przekroczy nigdy napięcia Zenera tego elementu.
