ซีเนอร์ไดโอดที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 30 โวลต์ ซีเนอร์ไดโอด - มันคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร? คุณลักษณะของโวลต์-แอมแปร์ของซีเนอร์ไดโอด

เงินเดือนมั่นคง ชีวิตมั่นคง ฐานะมั่นคง อันสุดท้ายไม่เกี่ยวกับรัสเซียแน่นอน :-) หากคุณดูในพจนานุกรมอธิบาย คุณจะเข้าใจได้อย่างชัดเจนว่า "ความมั่นคง" คืออะไร ในบรรทัดแรกยานเดกซ์ให้คำนี้แก่ฉันทันที: มั่นคง - นี่หมายถึงคงที่มั่นคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่ส่วนใหญ่คำนี้มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ค่าคงที่ของพารามิเตอร์มีความสำคัญมาก อาจเป็นกระแส แรงดัน ความถี่ของสัญญาณ ฯลฯ การเบี่ยงเบนของสัญญาณจากพารามิเตอร์ที่กำหนดอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานไม่ถูกต้องและถึงขั้นพังทลายได้ ดังนั้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่ทุกอย่างจะทำงานได้อย่างเสถียรและไม่ล้มเหลว

ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่- การทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับค่าแรงดันไฟฟ้า หากมีการเปลี่ยนแปลงในระดับที่น้อยลงหรือแย่กว่านั้นคือเพิ่มขึ้น อุปกรณ์ในกรณีแรกอาจไม่ทำงานอย่างถูกต้อง และในกรณีที่สองอาจลุกเป็นไฟได้

เพื่อป้องกันแรงดันไฟกระชากและตกต่างๆ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าตามที่คุณเข้าใจจากวลีพวกเขาจะคุ้นเคย มีเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า "กำลังเล่น"

ซีเนอร์ไดโอดหรือซีเนอร์ไดโอด

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือองค์ประกอบวิทยุ ซีเนอร์ไดโอด- บางครั้งก็เรียกว่า ซีเนอร์ไดโอด- ในแผนภาพ ซีเนอร์ไดโอดถูกกำหนดไว้ดังนี้:

เทอร์มินัลที่มี "แคป" เรียกว่าเหมือนกับของไดโอด - แคโทดและอีกข้อสรุปก็คือ ขั้วบวก.

ซีเนอร์ไดโอดมีลักษณะเหมือนกับไดโอด ในภาพด้านล่างด้านซ้ายเป็นซีเนอร์ไดโอดสมัยใหม่ประเภทยอดนิยมและด้านขวาเป็นหนึ่งในตัวอย่าง สหภาพโซเวียต

หากคุณดูซีเนอร์ไดโอดของโซเวียตอย่างใกล้ชิด คุณจะเห็นการกำหนดแผนผังนี้ในตัวมันเอง ซึ่งระบุว่าแคโทดของมันอยู่ที่ไหนและขั้วบวกของมันอยู่ที่ไหน

แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพ

ที่สุด พารามิเตอร์หลักแน่นอนว่าซีเนอร์ไดโอดคือ แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพพารามิเตอร์นี้คืออะไร?

หยิบแก้วมาเติมน้ำกันเถอะ...

ไม่ว่าเราจะเทน้ำลงในแก้วมากแค่ไหน น้ำส่วนเกินก็จะไหลออกจากแก้ว ฉันคิดว่าสิ่งนี้สามารถเข้าใจได้สำหรับเด็กก่อนวัยเรียน

ตอนนี้โดยการเปรียบเทียบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กระจกเป็นซีเนอร์ไดโอด ระดับน้ำในแก้วที่เต็มถึงขอบคือ แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพซีเนอร์ไดโอด ลองนึกภาพเหยือกน้ำขนาดใหญ่ที่อยู่ติดกับแก้ว เราแค่เติมน้ำจากเหยือกลงในแก้ว แต่เราไม่กล้าแตะเหยือก มีทางเลือกเดียวเท่านั้น - เทน้ำจากเหยือกโดยเจาะรูในเหยือก หากเหยือกมีขนาดเล็กกว่าแก้ว เราก็จะไม่สามารถเทน้ำลงในแก้วได้ เพื่ออธิบายในแง่อิเล็กทรอนิกส์ เหยือกมี "แรงดันไฟฟ้า" มากกว่า "แรงดันไฟฟ้า" ของแก้ว

ดังนั้นผู้อ่านที่รักหลักการทำงานของซีเนอร์ไดโอดทั้งหมดจึงมีอยู่ในแก้ว ไม่ว่าเราจะเทกระแสอะไรลงไป (แน่นอนว่าด้วยเหตุผลไม่เช่นนั้นกระจกจะพัดพาและแตก) แก้วก็จะเต็มอยู่เสมอ แต่จำเป็นต้องเทจากด้านบน ซึ่งหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าที่เราใช้กับซีเนอร์ไดโอดจะต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด

การทำเครื่องหมายซีเนอร์ไดโอด

เพื่อที่จะค้นหาแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดของโซเวียต เราจำเป็นต้องมีหนังสืออ้างอิง ตัวอย่างเช่นในภาพด้านล่างมีซีเนอร์ไดโอดโซเวียต D814V:

เราค้นหาพารามิเตอร์ในไดเรกทอรีออนไลน์บนอินเทอร์เน็ต อย่างที่คุณเห็น แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่อุณหภูมิห้องจะอยู่ที่ประมาณ 10 โวลต์

ซีเนอร์ไดโอดต่างประเทศจะถูกทำเครื่องหมายได้ง่ายกว่า หากมองใกล้ ๆ คุณจะเห็นข้อความง่ายๆ:

5V1 - หมายถึงแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดนี้คือ 5.1 โวลต์ ง่ายกว่ามากใช่ไหม?

แคโทดของซีเนอร์ไดโอดต่างประเทศจะมีแถบสีดำกำกับไว้เป็นส่วนใหญ่

วิธีตรวจสอบซีเนอร์ไดโอด

จะตรวจสอบซีเนอร์ไดโอดได้อย่างไร? ใช่แล้ว เหมือนกับ! คุณสามารถดูวิธีตรวจสอบไดโอดได้ในบทความนี้ มาตรวจสอบซีเนอร์ไดโอดของเรากัน เราตั้งค่าให้ต่อเนื่องและติดโพรบสีแดงเข้ากับขั้วบวก และติดโพรบสีดำเข้ากับแคโทด มัลติมิเตอร์ควรแสดงแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า

เราสลับโพรบและดูอันหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าซีเนอร์ไดโอดของเราพร้อมรบเต็มที่

ถึงเวลาสำหรับการทดลองแล้ว ในวงจรซีเนอร์ไดโอดจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทาน:

ที่ไหน อูอิน – แรงดันไฟฟ้าขาเข้า, Uout.st.

– แรงดันไฟฟ้าขาออกที่เสถียร

หากเราดูแผนภาพอย่างใกล้ชิด เราจะไม่ได้อะไรมากไปกว่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ทุกสิ่งที่นี่เป็นระดับประถมศึกษาและเรียบง่าย:

Uin=Uout.stab +ยูรีซิสเตอร์

หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง: แรงดันไฟฟ้าขาเข้าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าบนซีเนอร์ไดโอดและตัวต้านทาน โครงการนี้เรียกว่าบนซีเนอร์ไดโอดตัวเดียว การคำนวณโคลงนี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ แต่ถ้าใครสนใจ google it ;-)

เอาล่ะ เรามาต่อวงจรกันดีกว่า เราใช้ตัวต้านทานที่มีค่าระบุ 1.5 กิโลโอห์มและซีเนอร์ไดโอดที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 5.1 โวลต์ ทางด้านซ้ายเราเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและทางด้านขวาเราวัดแรงดันไฟฟ้าผลลัพธ์ด้วยมัลติมิเตอร์:

ตอนนี้เราตรวจสอบการอ่านมัลติมิเตอร์และแหล่งจ่ายไฟอย่างระมัดระวัง:

ดังนั้น แม้ว่าทุกอย่างชัดเจนแล้ว มาเพิ่มความตึงเครียดกันดีกว่า... อ๊ะ! แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของเราคือ 5.5 โวลต์ และแรงดันไฟฟ้าขาออกของเราคือ 5.13 โวลต์! เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดคือ 5.1 โวลต์ ดังที่เราเห็น จึงมีความเสถียรอย่างสมบูรณ์แบบ

ลองเพิ่มโวลต์เข้าไปอีก แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 9 โวลต์ และซีเนอร์ไดโอดคือ 5.17 โวลต์! อัศจรรย์!

นอกจากนี้เรายังเพิ่ม... แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 20 โวลต์และเอาต์พุตราวกับว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้นคือ 5.2 โวลต์! 0.1 โวลต์ถือเป็นข้อผิดพลาดเล็กน้อย ในบางกรณีก็สามารถละเลยได้

คุณลักษณะของโวลต์-แอมแปร์ของซีเนอร์ไดโอด

ฉันคิดว่าการพิจารณาคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (VAC) ของซีเนอร์ไดโอดจะไม่เสียหาย มีลักษณะดังนี้:

ที่ไหน

ต่างประเทศ– กระแสตรง, ก

ขึ้น– แรงดันไปข้างหน้า, V

พารามิเตอร์ทั้งสองนี้ไม่ได้ใช้ในซีเนอร์ไดโอด

เอ่อ– แรงดันย้อนกลับ, V

สหรัฐอเมริกา– แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่กำหนด, V

เกาะ– จัดอันดับกระแสรักษาเสถียรภาพ, A

ค่าที่กำหนดหมายถึงพารามิเตอร์ปกติที่สามารถใช้งานองค์ประกอบวิทยุในระยะยาวได้

ไอแมกซ์– กระแสซีเนอร์ไดโอดสูงสุด, A

อิมมิน– กระแสซีเนอร์ไดโอดต่ำสุด, A

ไอสท์, ไอแมกซ์, ไอมิน – นี่คือกระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเมื่อทำงาน

เนื่องจากซีเนอร์ไดโอดทำงานในขั้วย้อนกลับ ซึ่งแตกต่างจากไดโอด (ซีเนอร์ไดโอดเชื่อมต่อกับแคโทดที่ขั้วบวก และไดโอดที่มีแคโทดอยู่ที่ลบ) ดังนั้นพื้นที่ทำงานจะเป็นพื้นที่ที่ทำเครื่องหมายด้วยสี่เหลี่ยมสีแดงทุกประการ .

ดังที่เราเห็น เมื่อแรงดันไฟฟ้า Urev กราฟของเราเริ่มลดลง ในเวลานี้สิ่งที่น่าสนใจเช่นการพังทลายเกิดขึ้นในซีเนอร์ไดโอด กล่าวโดยสรุปคือไม่สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้กับตัวเองได้อีกต่อไปและในเวลานี้กระแสในซีเนอร์ไดโอดเริ่มเพิ่มขึ้น สิ่งที่สำคัญที่สุดคืออย่าหักโหมกระแสเกิน Imax มิฉะนั้นซีเนอร์ไดโอดจะได้รับความเสียหาย โหมดการทำงานที่ดีที่สุดของซีเนอร์ไดโอดถือเป็นโหมดที่กระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดอยู่ตรงกลางระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด นี่คือสิ่งที่จะปรากฏบนกราฟ จุดปฏิบัติการโหมดการทำงานของซีเนอร์ไดโอด (ทำเครื่องหมายด้วยวงกลมสีแดง)

บทสรุป

ก่อนหน้านี้ ในช่วงเวลาของชิ้นส่วนที่หายากและเป็นจุดเริ่มต้นของยุครุ่งเรืองของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มักใช้ซีเนอร์ไดโอดเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟขาออกอย่างผิดปกติ ในหนังสือโซเวียตเก่าเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถดูส่วนนี้ของวงจรแหล่งจ่ายไฟต่างๆ:

ทางด้านซ้ายในกรอบสีแดง ฉันทำเครื่องหมายส่วนของวงจรจ่ายไฟที่คุณคุ้นเคย ที่นี่เราได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ทางด้านขวาในกรอบสีเขียวคือแผนภาพการรักษาเสถียรภาพ ;-)

ปัจจุบันตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสามเทอร์มินัล (แบบรวม) กำลังแทนที่ตัวปรับความเสถียรโดยใช้ซีเนอร์ไดโอดเนื่องจากจะทำให้แรงดันไฟฟ้ามีเสถียรภาพดีขึ้นหลายเท่าและมีการกระจายพลังงานที่ดี

ในอาลีคุณสามารถใช้ซีเนอร์ไดโอดทั้งชุดได้ทันทีตั้งแต่ 3.3 โวลต์ถึง 30 โวลต์ เลือก ตามรสนิยมและสีของคุณ

แหล่งจ่ายไฟ 0-30 โวลต์ที่ง่ายที่สุดสำหรับนักวิทยุสมัครเล่น

โครงการ

ในบทความนี้เราจะพูดถึงการออกแบบวงจรจ่ายไฟสำหรับห้องปฏิบัติการวิทยุสมัครเล่นต่อไป คราวนี้เราจะมาพูดถึง อุปกรณ์ง่ายๆประกอบจากส่วนประกอบวิทยุที่ผลิตในประเทศและมีจำนวนขั้นต่ำ

ดังนั้น, แผนภาพวงจรแหล่งจ่ายไฟ:

อย่างที่คุณเห็นทุกอย่างเรียบง่ายและเข้าถึงได้ ฐานองค์ประกอบแพร่หลายและไม่ขาดแคลน

เริ่มจากหม้อแปลงกันก่อน กำลังของมันควรมีอย่างน้อย 150 วัตต์ แรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิควรเป็น 21...22 โวลต์ จากนั้นหลังจากไดโอดบริดจ์บนความจุ C1 คุณจะได้ประมาณ 30 โวลต์ คำนวณเพื่อให้ขดลวดทุติยภูมิสามารถจ่ายกระแสได้ 5 แอมป์

หลังจากมีหม้อแปลงสเต็ปดาวน์แล้ว สะพานไดโอดประกอบบนไดโอด D231 ขนาด 10 แอมป์สี่ตัว กระแสสำรองปัจจุบันดีแน่นอน แต่การออกแบบค่อนข้างยุ่งยาก ตัวเลือกที่ดีที่สุดจะใช้ชุดไดโอดนำเข้าชนิด RS602 ซึ่งมีขนาดเล็กออกแบบมาสำหรับกระแส 6 แอมแปร์

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 50 โวลต์ C1 และ C3 สามารถตั้งค่าได้ตั้งแต่ 2000 ถึง 6800 uF

ซีเนอร์ไดโอด D1 - ตั้งค่าขีด จำกัด บนสำหรับการปรับแรงดันไฟขาออก ในแผนภาพเราเห็นคำจารึก D814D x 2 ซึ่งหมายความว่า D1 ประกอบด้วยซีเนอร์ไดโอด D814D ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองตัว แรงดันไฟฟ้าคงที่ของซีเนอร์ไดโอดตัวหนึ่งคือ 13 โวลต์ ซึ่งหมายความว่าสองตัวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะทำให้เรามีขีดจำกัดบนสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ 26 โวลต์ลบด้วยแรงดันตกคร่อมที่ทางแยกของทรานซิสเตอร์ T1 เป็นผลให้คุณได้รับการปรับได้อย่างราบรื่นจากศูนย์ถึง 25 โวลต์
KT819 ใช้เป็นทรานซิสเตอร์ควบคุมในวงจร มีจำหน่ายในกล่องพลาสติกและโลหะ ตำแหน่งของพิน ขนาดตัวเรือน และพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์นี้สามารถเห็นได้ในภาพสองภาพถัดไป

เมื่อหลายปีก่อนไม่มีคำว่าซีเนอร์ไดโอดอยู่เลย โดยเฉพาะในเครื่องใช้ในครัวเรือน

ลองจินตนาการถึงเครื่องรับหลอดขนาดใหญ่จากกลางศตวรรษที่ยี่สิบ หลายคนเสียสละพวกเขาเพื่อความอยากรู้อยากเห็นของตัวเองเมื่อพ่อกับแม่ได้รับสิ่งใหม่ ๆ และ "บันทึก" หรือ "เนมาน" ก็ถูกแจกให้ถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ

หน่วยพลังงานตัวรับหลอดนั้นง่ายมาก: ลูกบาศก์พลังอันทรงพลัง หม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งโดยปกติจะมีเพียงสองเท่านั้น ขดลวดทุติยภูมิ, สะพานไดโอดหรือซีลีเนียมเรกติไฟเออร์ สอง ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าและตัวต้านทานขนาด 2 วัตต์ระหว่างกัน

ขดลวดแรกป้อนไส้หลอดของหลอดรับสัญญาณทั้งหมดด้วยกระแสสลับและแรงดันไฟฟ้า 6.3V (โวลต์) และประมาณ 240V มาที่วงจรเรียงกระแสดั้งเดิมเพื่อจ่ายไฟให้กับขั้วบวกของหลอดไฟ ไม่มีการพูดถึงการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าใดๆ จากข้อเท็จจริงที่ว่าการรับสถานีวิทยุดำเนินการกับคลื่นยาวปานกลางและสั้นด้วยแถบแคบมากและคุณภาพแย่มากการมีหรือไม่มีการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพนี้เลยและก็ไม่สามารถ มีการควบคุมความถี่อัตโนมัติที่เหมาะสมบนฐานองค์ประกอบนั้น

ตัวปรับความคงตัวในเวลานั้นถูกใช้เฉพาะกับเครื่องรับและส่งสัญญาณทางทหารเท่านั้น ตัวอย่างเช่น: SG1P– โคลงปล่อยก๊าซแบบนิ้ว สิ่งนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งทรานซิสเตอร์ปรากฏขึ้น แล้วปรากฎว่าวงจรที่สร้างบนทรานซิสเตอร์นั้นไวต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและเป็นเรื่องธรรมดามาก วงจรเรียงกระแสอย่างง่ายเป็นไปไม่ได้อีกต่อไป โดยใช้หลักการทางกายภาพที่มีอยู่ในอุปกรณ์ปล่อยก๊าซ จึงมีการสร้างซีเนอร์ไดโอดแบบเซมิคอนดักเตอร์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าซีเนอร์ไดโอด

การแสดงกราฟิกของซีเนอร์ไดโอดบนแผนภาพวงจร

ลักษณะของซีเนอร์ไดโอด อันแรกจากด้านบนในตัวเรือนสำหรับ ติดพื้นผิว- อันที่สองจากด้านบนอยู่ในกล่องกระจก DO-35 และมีกำลังไฟ 0.5 W ที่สามคือ 1 W (DO-41) โดยปกติแล้ว ซีเนอร์ไดโอดจะผลิตขึ้นในตัวเครื่องหลายแบบ บางครั้งสององค์ประกอบจะรวมกันอยู่ในที่เดียว

หลักการทำงานของซีเนอร์ไดโอด

ก่อนอื่นเราไม่ควรลืมว่าซีเนอร์ไดโอดใช้งานได้ในวงจรเท่านั้น ดี.ซี- แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วบวกนั่นคือลบ "-" จะถูกนำไปใช้กับขั้วบวกของซีเนอร์ไดโอด เมื่อเปิดในลักษณะนี้ กระแสย้อนกลับจะไหลผ่าน ( ฉันถึงแล้ว) จากวงจรเรียงกระแส แรงดันไฟฟ้าจากเอาต์พุตวงจรเรียงกระแสสามารถเปลี่ยนแปลงได้กระแสย้อนกลับก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน แต่แรงดันไฟฟ้าที่ซีเนอร์ไดโอดและที่โหลดจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงนั่นคือเสถียร รูปต่อไปนี้แสดงคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของซีเนอร์ไดโอด

ซีเนอร์ไดโอดทำงานบนสาขาย้อนกลับของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (คุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์) ดังแสดงในรูป พารามิเตอร์หลัก ได้แก่ คุณเซนต์- (แรงดันไฟฟ้าคงที่) และ ฉันเซนต์- (กระแสเสถียรภาพ) ข้อมูลเหล่านี้ระบุไว้ในหนังสือเดินทางสำหรับซีเนอร์ไดโอดประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ นอกจากนี้ค่าของกระแสสูงสุดและต่ำสุดจะถูกนำมาพิจารณาเฉพาะเมื่อคำนวณความคงตัวที่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่คาดการณ์ไว้

พารามิเตอร์พื้นฐานของซีเนอร์ไดโอด

ในการเลือกซีเนอร์ไดโอดที่ถูกต้อง คุณต้องเข้าใจเครื่องหมายของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ก่อนหน้านี้ไดโอดทุกประเภทรวมถึงซีเนอร์ไดโอดถูกกำหนดด้วยตัวอักษร "D" และตัวเลขที่ระบุว่าเป็นอุปกรณ์ประเภทใด นี่คือตัวอย่างของซีเนอร์ไดโอด D814 ที่ได้รับความนิยมอย่างมาก (A, B, C, D) จดหมายแสดงแรงดันไฟฟ้าคงที่

บริเวณใกล้เคียงเป็นข้อมูลหนังสือเดินทางของซีเนอร์ไดโอดสมัยใหม่ ( 2C147A ) ซึ่งใช้ในตัวปรับความเสถียรให้กับวงจรจ่ายไฟตามซีรีย์ยอดนิยมของวงจรไมโคร K155 และ K133 ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี TTL และมีแรงดันไฟฟ้า 5V

เพื่อให้เข้าใจถึงเครื่องหมายและพารามิเตอร์พื้นฐานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศสมัยใหม่ คุณจำเป็นต้องรู้สัญลักษณ์เล็กน้อย มีลักษณะดังนี้: หมายเลข 1 หรือตัวอักษร G - เจอร์เมเนียม หมายเลข 2 หรือตัวอักษร K - ซิลิคอน หมายเลข 3 หรือตัวอักษร A - แกลเลียมอาร์เซไนด์ นี่คือสัญญาณแรก D – ไดโอด, T – ทรานซิสเตอร์, S – ซีเนอร์ไดโอด, L – LED นี่คือสัญญาณที่สอง อักขระตัวที่สามคือกลุ่มตัวเลขที่ระบุขอบเขตการใช้งานอุปกรณ์ ดังนั้น: GT 313 (1T 313) - ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมความถี่สูง, 2S147 - ไดโอดซีเนอร์ซิลิคอนที่มีแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพเล็กน้อยที่ 4.7 โวลต์, AL307 - LED แกลเลียมอาร์เซไนด์

นี่คือแผนภาพของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่เรียบง่าย แต่เชื่อถือได้

ระหว่างนักสะสม ทรานซิสเตอร์อันทรงพลังและตัวเรือนจ่ายแรงดันไฟฟ้าจากวงจรเรียงกระแสและมีค่าเท่ากับ 12 - 15 โวลต์ เราลบแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร 9V ออกจากตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์เนื่องจากเราใช้องค์ประกอบ D814B ที่เชื่อถือได้เป็นซีเนอร์ไดโอด VD1 (ดูตาราง) ตัวต้านทาน R1 – 1kโอห์ม ทรานซิสเตอร์ KT819 ให้กระแสสูงสุด 10 แอมแปร์

ต้องวางทรานซิสเตอร์ไว้บนแผงระบายความร้อน ข้อเสียเปรียบประการเดียวของวงจรนี้คือไม่สามารถปรับแรงดันไฟขาออกได้ มากขึ้น แผนการที่ซับซ้อนแน่นอนว่ายังมีตัวต้านทานการปรับจูนอยู่ด้วย แหล่งจ่ายไฟสำหรับวิทยุสมัครเล่นในห้องปฏิบัติการและในบ้านทั้งหมดสามารถปรับแรงดันเอาต์พุตได้ตั้งแต่ 0 ถึง 20 - 25 โวลต์

สารเพิ่มความคงตัว

แน่นอนว่าการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบรวมและการเกิดขึ้นของวงจรมัลติฟังก์ชั่นในระดับกลางและขนาดใหญ่ของการรวมเข้าด้วยกันยังส่งผลต่อปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าด้วย อุตสาหกรรมภายในประเทศตึงเครียดและเปิดตัวซีรีส์ K142 ออกสู่ตลาดส่วนประกอบวิทยุ-อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งประกอบด้วยตัวปรับเสถียรภาพแบบรวม ชื่อเต็มของผลิตภัณฑ์คือ KR142EN5A แต่เนื่องจากตัวเครื่องมีขนาดเล็กและไม่ได้ลบชื่อออกทั้งหมด พวกเขาจึงเริ่มเขียน KREN5A หรือ B และในการสนทนาจึงเรียกกันง่ายๆ ว่า "krenki"

ซีรีส์นี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่ แรงดันไฟขาออกจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตัวอักษร ตัวอย่างเช่น KREN3 ผลิตไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 3 ถึง 30 โวลต์โดยสามารถปรับค่าได้ และ KREN15 เป็นแหล่งพลังงานไบโพลาร์ขนาด 15 โวลต์

การเชื่อมต่ออุปกรณ์กันโคลงแบบรวมซีรีส์ K142 ทำได้ง่ายมาก ตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบสองตัวและตัวกันโคลงเอง ลองดูที่แผนภาพ

หากจำเป็นต้องได้รับแรงดันไฟฟ้าที่มีความเสถียรที่แตกต่างกัน ให้ดำเนินการดังนี้: สมมติว่าเราใช้ไมโครวงจร KREN5A ที่ 5V และเราต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน จากนั้นซีเนอร์ไดโอดจะถูกวางไว้ระหว่างเทอร์มินัลที่สองและตัวเรือนในลักษณะที่ว่าโดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของไมโครเซอร์กิตและซีเนอร์ไดโอดเราจะได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ หากเราเพิ่มซีเนอร์ไดโอด KS191 ให้กับ V = 9.1 + 5V ของไมโครวงจร เราจะได้ 14.1 โวลต์ที่เอาต์พุต

ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว ถ้าเป็นเซมิคอนดักเตอร์ธรรมดาที่ การสลับย้อนกลับเป็นฉนวนซึ่งจะทำหน้าที่นี้จนกระทั่งขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เพิ่มขึ้นจำนวนหนึ่ง หลังจากนั้นจะเกิดการพังทลายแบบพลิกกลับได้เหมือนหิมะถล่ม เมื่อกระแสย้อนกลับที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเพิ่มขึ้นอีก แรงดันไฟฟ้าจะยังคงคงที่เนื่องจากความต้านทานลดลงตามสัดส่วน ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุระบอบการรักษาเสถียรภาพได้

ในสถานะปิด กระแสไฟรั่วเล็กน้อยจะไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดในตอนแรก องค์ประกอบนี้มีพฤติกรรมเหมือนตัวต้านทานซึ่งมีค่าสูง ในระหว่างการพังทลาย ความต้านทานของซีเนอร์ไดโอดจะไม่มีนัยสำคัญ หากคุณยังคงเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตองค์ประกอบจะเริ่มร้อนขึ้นและเมื่อกระแสเกินค่าที่อนุญาตจะเกิดการสลายตัวทางความร้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ หากไม่ได้นำเรื่องมาถึงจุดนี้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจากศูนย์ถึงขีด จำกัด ด้านบนของพื้นที่ทำงาน คุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอดจะยังคงอยู่

เมื่อเปิดซีเนอร์ไดโอดโดยตรง คุณลักษณะจะไม่แตกต่างจากไดโอด เมื่อเครื่องหมายบวกเชื่อมต่อกับบริเวณ p และลบกับบริเวณ n ความต้านทานของจุดเชื่อมต่อจะต่ำและกระแสจะไหลผ่านได้อย่างอิสระ มันเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่เพิ่มขึ้น

ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดพิเศษที่เชื่อมต่อส่วนใหญ่ไปในทิศทางตรงกันข้าม องค์ประกอบเริ่มแรกอยู่ในสถานะปิด เมื่อเกิดไฟฟ้าขัดข้อง แรงดันไฟฟ้าซีเนอร์ไดโอดจะรักษาค่าคงที่ตลอดช่วงกระแสไฟฟ้าที่กว้าง

เครื่องหมายลบใช้กับขั้วบวก และเครื่องหมายบวกใช้กับแคโทด นอกเหนือจากการรักษาเสถียรภาพ (ต่ำกว่าจุดที่ 2) ความร้อนสูงเกินไปจะเกิดขึ้นและความเป็นไปได้ที่จะเกิดความล้มเหลวขององค์ประกอบจะเพิ่มขึ้น

ลักษณะเฉพาะ

พารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอดมีดังนี้:

• คุณ st - แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพที่กระแสไฟที่กำหนด ผม st;
• Ist min - กระแสไฟฟ้าขั้นต่ำของการเริ่มต้นไฟฟ้าขัดข้อง
• Ist max - กระแสสูงสุดที่อนุญาต;
• TKN - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

ต่างจากไดโอดทั่วไป ไดโอดซีเนอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งพื้นที่สลายทางไฟฟ้าและความร้อนอยู่ห่างจากกันค่อนข้างมากในลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน

ที่เกี่ยวข้องกับกระแสสูงสุดที่อนุญาตคือพารามิเตอร์ที่มักระบุไว้ในตาราง - การกระจายพลังงาน:

P max = I st max ∙ U st.

การพึ่งพาการทำงานของซีเนอร์ไดโอดกับอุณหภูมิอาจเป็นได้ทั้งค่าบวกหรือค่าลบ ด้วยการเชื่อมต่อองค์ประกอบต่างๆ ตามลำดับด้วยค่าสัมประสิทธิ์ของสัญญาณที่แตกต่างกัน ทำให้ซีเนอร์ไดโอดที่มีความแม่นยำถูกสร้างขึ้นโดยไม่ขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนหรือความเย็น

แผนการเชื่อมต่อ

วงจรทั่วไปของโคลงอย่างง่ายประกอบด้วยความต้านทานบัลลาสต์ R b และซีเนอร์ไดโอดที่แบ่งโหลด

ในบางกรณีการรักษาเสถียรภาพจะหยุดชะงัก

1. จ่ายไฟฟ้าแรงสูงให้กับโคลงจากแหล่งพลังงานโดยมีตัวเก็บประจุตัวกรองที่เอาต์พุต กระแสไฟกระชากระหว่างการชาร์จอาจทำให้ซีเนอร์ไดโอดเสียหายหรือตัวต้านทาน Rb เสียหายได้
2. โหลดไหล เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดกับอินพุต กระแสซีเนอร์ไดโอดอาจเกินค่าที่อนุญาต ซึ่งจะนำไปสู่การทำความร้อนและการทำลายล้าง สิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติตามพื้นที่ทำงานที่ปลอดภัยสำหรับหนังสือเดินทาง
3. ความต้านทาน R b ถูกเลือกน้อย ดังนั้นที่ค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้ของแรงดันไฟฟ้าและกระแสสูงสุดที่อนุญาตบนโหลด ซีเนอร์ไดโอดจะอยู่ในโซนควบคุมการทำงาน

เพื่อป้องกันโคลง, วงจรป้องกันไทริสเตอร์หรือ

ตัวต้านทาน R b คำนวณโดยสูตร:

R b = (U pit - U nom)(I st + I n)

กระแสซีเนอร์ไดโอด I st ถูกเลือกระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดที่อนุญาต ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า การจ่าย U และกระแสโหลด I n

การเลือกซีเนอร์ไดโอด

องค์ประกอบต่างๆ มีการกระจายแรงดันไฟฟ้าเพื่อรักษาเสถียรภาพอย่างมาก ที่จะได้รับ ค่าที่แน่นอนใช่, ซีเนอร์ไดโอดถูกเลือกจากชุดเดียวกัน มีประเภทที่มีช่วงพารามิเตอร์ที่แคบกว่า สำหรับการกระจายพลังงานสูง องค์ประกอบต่างๆ จะถูกติดตั้งบนหม้อน้ำ

ในการคำนวณพารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอด จำเป็นต้องมีข้อมูลเริ่มต้น เช่น:

• แหล่งจ่ายไฟ U = 12-15 V - แรงดันไฟฟ้าขาเข้า;
• U st = 9 V - แรงดันไฟฟ้าที่เสถียร;

พารามิเตอร์เป็นเรื่องปกติสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ

สำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตขั้นต่ำ 12 V กระแสโหลดจะถูกเลือกไว้ที่สูงสุด - 100 mA เมื่อใช้กฎของโอห์ม คุณสามารถหาโหลดรวมของวงจรได้:

R∑ = 12 V / 0.1 A = 120 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมซีเนอร์ไดโอดคือ 9 V สำหรับกระแส 0.1 A โหลดที่เท่ากันจะเป็น:

R eq = 9 V / 0.1 A = 90 โอห์ม

ตอนนี้คุณสามารถกำหนดความต้านทานของบัลลาสต์ได้:

R b = 120 โอห์ม - 90 โอห์ม = 30 โอห์ม

มันถูกเลือกจากซีรีย์มาตรฐานโดยที่ค่าจะตรงกับค่าที่คำนวณได้

กระแสสูงสุดที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดจะพิจารณาจากการขาดการเชื่อมต่อของโหลด เพื่อไม่ให้เกิดความล้มเหลวหากสายไฟใดๆ ไม่ได้บัดกรี แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะเป็น:

คุณ R = 15 - 9 = 6 V.

จากนั้นกำหนดกระแสผ่านตัวต้านทาน:

ไออาร์ = 6/30 = 0.2 ก.

เนื่องจากซีเนอร์ไดโอดต่อแบบอนุกรม I c = I R = 0.2 A.

กำลังกระจายจะเป็น P = 0.2∙9 = 1.8 W.

ตามพารามิเตอร์ที่ได้รับ จะเลือกซีเนอร์ไดโอด D815V ที่เหมาะสม

ไดโอดซีเนอร์แบบสมมาตร

ไทริสเตอร์ไดโอดแบบสมมาตรเป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งที่ดำเนินการ เครื่องปรับอากาศ- ลักษณะเฉพาะของการทำงานของมันคือแรงดันไฟฟ้าตกถึงหลายโวลต์เมื่อเปิดเครื่องในช่วง 30-50 V สามารถแทนที่ได้ด้วยซีเนอร์ไดโอดธรรมดาที่เชื่อมต่อกับเคาน์เตอร์สองตัว อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เป็นองค์ประกอบการสลับ

อะนาล็อกซีเนอร์ไดโอด

เมื่อไม่สามารถเลือกองค์ประกอบที่เหมาะสมได้จะใช้ซีเนอร์ไดโอดแบบอะนาล็อกบนทรานซิสเตอร์ ข้อได้เปรียบของพวกเขาคือความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า เพื่อจุดประสงค์นี้ สามารถใช้แอมพลิฟายเออร์ DC ที่มีหลายสเตจได้

มีการติดตั้งตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าพร้อม R1 ที่อินพุต หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพิ่มขึ้น ที่ฐานของทรานซิสเตอร์ VT1 ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ในเวลาเดียวกันกระแสผ่านทรานซิสเตอร์ VT2 จะเพิ่มขึ้นซึ่งจะชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นซึ่งจะช่วยรักษาเสถียรภาพที่เอาต์พุต

การทำเครื่องหมายซีเนอร์ไดโอด

ผลิตซีเนอร์ไดโอดแก้วและซีเนอร์ไดโอดในกล่องพลาสติก ในกรณีแรกจะใช้ตัวเลข 2 ตัว โดยระหว่างนั้นจะมีตัวอักษร V อยู่ คำว่า 9V1 หมายความว่า U st = 9.1 V

คำจารึกบนกล่องพลาสติกถูกถอดรหัสโดยใช้แผ่นข้อมูลซึ่งคุณสามารถค้นหาพารามิเตอร์อื่น ๆ ได้

วงแหวนสีเข้มบนตัวเครื่องบ่งบอกถึงแคโทดที่ต่อเครื่องหมายบวกอยู่

บทสรุป

ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดที่มีคุณสมบัติพิเศษ ข้อดีของซีเนอร์ไดโอดคือ ระดับสูงเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าที่ หลากหลายการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าในการทำงานตลอดจน วงจรง่ายๆการเชื่อมต่อ เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าต่ำให้คงที่ อุปกรณ์ต่างๆ จะเปิดในทิศทางไปข้างหน้าและเริ่มทำงานเหมือนไดโอดธรรมดา