Das Datenblatt der Zenerdiode verstehen

Ich mache es kurz. (Ich nehme an, Sie fragen nur allgemein und nicht nach einer bestimmten Anwendung. Ein Buch über alle Verwendungen des Zeners zu schreiben, würde hier den Rahmen sprengen.)

Die Zenerspannung wird wahrscheinlich besser als "Durchbruchspannung" für die in Sperrrichtung vorgespannte Zenerdiode angesehen. Wenn Sie ihm eine höhere Spannung aufprägen, bricht er von der angelegten Spannung zusammen und lässt riesige Ströme fließen, wenn es nichts anderes gibt, um diese Ströme zu begrenzen.

Also wenn du den 6V2 nimmst und einen anschließt$10\:\text{V}$Stromversorgung, Sie werden den Zener ziemlich zerstören.

Wenn Sie jedoch a$680\:\Omega$Widerstand in Reihe mit dem Zener und das gleiche$10\:\text{V}$Stromversorgung, dann fließt zunächst (so gut wie) kein Strom und der Spannungsabfall am Widerstand beginnt bei$0\:\text{V}$(für den kleinsten Augenblick.) Das beeindruckt das Ganze$10\:\text{V}$über den Zener, der sofort zusammenbricht und einen Stromfluss beginnt. Der Strom steigt schnell an und gleichzeitig fällt die Spannung über dem$680\:\Omega$Widerstand erhöht, wodurch die Spannungsdifferenz über dem Zener verringert wird (gute Sache.) Schließlich stabilisiert sich der gesamte Prozess, wenn der Spannungsabfall über diesem Widerstand ungefähr ist$3.8\:\text{V}$, das gewünschte verlassen$6.2\:\text{V}$über den Zener selbst. An diesem Punkt hört der Zener auf, den Strom zu erhöhen, und lässt nur zu, dass die eingeprägte Spannung an ihm auf diesem Wert stabil bleibt.

Verschiedene Zener werden so ausgelegt, dass sie diesen stabilen Punkt bei unterschiedlichen Spannungen erreichen. Es ist Ihre Aufgabe als Designer, sicherzustellen, dass der Strom, der sich im Zener ergibt, dem Nennwert (ungefähr) entspricht. In Ihrem Datenblattbeispiel ist dies dieser Strom$5\:\text{mA}$. Also mit der$680\:\Omega$Widerstand, den ich erwähnt habe, können wir ungefähr erwarten$\frac{3.8\:\text{V}}{680\:\Omega}\approx 5.6\:\text{mA}$. Und das ist nahe genug an der Spezifikation, die Sie über die richtige Spannung über dem 6V2-Zener erwarten können.

Aus dieser Diskussion haben Sie Ihre Antwort über$I_Z$.

Beachten Sie auch, dass dieses Datenblatt Maxima und Minima für die Zenerspannung enthält. Das bedeutet, dass Sie eigentlich keine genaue Angabe erwarten können$6.2\:\text{V}$vom 6V2, sondern stattdessen$6.2\pm 0.4\:\text{V}$. Dies ist mehr als die Auswahl an Teilen, die Sie möglicherweise in einer Schachtel oder in einer Reihe verschiedener Schachteln finden, die zu unterschiedlichen Zeiten gekauft wurden. Sie sagen Ihnen, dass Sie von diesen Geräten nicht zu viel Genauigkeit erwarten können.

Der Wert von$Z_Z$kann verwendet werden, um die Worst-Case-Variation der Spannung über dem Zener abzuschätzen, wenn Sie die Stromvariationen kennen. Also machen wir weiter mit dem 6V2 mit$Z_Z=10\:\Omega$. Wir haben gerade eine Schätzung von berechnet$5.6\:\text{mA}$Verwendung einer$680\:\Omega$Widerstand und unter der Annahme einer genauen Zenerspannung (von der wir jetzt wissen, dass wir uns nicht ganz sicher sein können).

Mal sehen, wo uns das hinführt. Die Zenerspannung für die 6V2 sollte sein$6.2\pm 0.4\:\text{V}$. Angenommen, ein 1% Widerstand von$680\:\Omega$, können wir einen Strom haben, der von reicht$\frac{10\:\text{V}-6.6\:\text{V}}{680\:\Omega+1\%}\approx 4.95\:\text{mA}$Zu$\frac{10\:\text{V}-5.8\:\text{V}}{680\:\Omega-1\%}\approx 6.24\:\text{mA}$. Ein Unterschied von ca$1.25\:\text{mA}$. Obwohl wir hier die genaue Spannung für einen bestimmten Zener nicht kennen, können wir dennoch abschätzen, dass es eine zusätzliche Variation von etwa geben wird$1.25\:\text{mA}\cdot 10\:\Omega\approx 12.5\:\text{mV}$wegen$Z_Z$.

Das ist hier aber eigentlich nicht so wichtig. Es ist wirklich nur eine mathematische Zahlenverdrehung. Wo es wichtig wird, ist stattdessen, wenn Sie eine Schaltung hinzufügen, die die Zenerspannung verwendet. Oft ist dies ein Emitterfolger BJT. (Siehe diese Frage: Erklären Sie die Logik einer Umwandlung von 12 V in 9 V. ) Die Basis des BJT benötigt einen gewissen Basisstrom, und dieser Basisstrom variiert je nach Lastanforderungen.

Der Punkt hier ist also, dass ein Designer die Laststromschwankung für eine größere Schaltung, die den Zener verwendet, abschätzen kann. Und aus dieser Laststromvariation wird eine Basisstromvariation geschätzt. Und von dieser Basisstromvariation und$Z_Z$Schätzen Sie, wie stark die Zenerspannung aufgrund der Laststromschwankung variieren wird.

Dies kann wichtig sein (oder auch nicht). Aber es gibt Ihnen einen Ausgangspunkt, um abzuschätzen, wie schlimm es sein könnte, wenn Sie Ihre Schaltung kalibrieren und jetzt beginnen, eine realistische Last anzulegen.

Der Wert von$I_R$enthält eine referenzierte Spannung in der Tabelle. Dies hilft Ihnen im Grunde zu verstehen, wie viel vorherige Leckage Sie von der Zenerdiode erwarten können, wenn die eingeprägte Sperrspannung KLEINER als der Nennwert ist. Wenn Sie also den 6V2 haben, können Sie sehen, dass sie ihn dafür spezifizieren$4\:\text{V}$, was weit unter ihrem Minimum von liegt$5.8\:\text{V}$. (Aber es ist auch so groß wie möglich, kurz davor, damit der Leckstrom ein "Worst-Case" -Szenario ist.) Wenn Sie also a$10\:\text{V}$Stromversorgung, sondern angelegt$4\:\text{V}$, dann dieser Wert von$I_R$ist das Schlimmste, was Sie erwarten würden (ca$3\:\mu\text{A}$.) Dies würde nur etwa produzieren$2\:\text{mV}$über den$680\:\Omega$Widerstand, in dem Beispielfall, den ich hier besprochen habe. Aber es gibt andere Umstände, bei denen es wichtiger sein könnte, dieses Leck zu kennen.

Zz @Izt = Rz = Rs = ESR bei einem bestimmten Strom.

Dieselbe inkrementelle Widerstands- oder Steigungsmethode kann auf LEDs, Avalanche-Dioden und CMOS-Treiber angewendet werden. Vol/Iol = RdsOn @ Iol usw.

• Nicht gezeigt, aber Zzt ist der Kniewiderstand @ Izt (Schwelle)
• Der Rückwärtsleckstrom ist tendenziell flach, konstant und hier mit -1 V bewertet

Tc ist die Steigung des Temperaturkoeffizienten oder Tempco. immer in [mV/°C]
Beachten Sie, wie sich die Polarität ändert. Alle Dioden reduzieren die Kapazität mit Sperrspannung, sodass C bei 0 V für Cmax gemessen wird. C steigt auch mit der Größe oder Nennleistung und im Gegensatz zu Zz, sodass das Produkt Zz*C tendenziell begrenzt ist.

Die Zenerspannung ist die Spannung, die an der in Sperrichtung vorgespannten Diode entsteht, wenn der Iz-Prüfstrom fließt.

Leckstrom ist der Strom, der bei der angegebenen Sperrspannung fließt.

Tc gibt an, wie stark sich die Zenerspannung bei Temperaturänderungen ändert.

Es hört sich so an, als ob Punkt 4 „Leckstrom“ Ihre Hauptunsicherheit ist.

Leckstrom ist der Strom, der durch die Zenerdiode fließt, während die Spannung unter ihrer tatsächlichen Durchbruchspannung liegt.

Zum Beispiel wird der 3V9-Teil einen Rückwärtsdurchbruch erfahren und irgendwo zwischen 3,7 V und 4,1 V richtig leiten. Mit nur 1 V darüber leitet er nur 10 uA.

Zenerdioden werden häufig in Schutzschaltungen verwendet, wie z. B. einer Crowbar-Schaltung für eine Stromversorgungsschiene mit einem Widerstand, einem SCR und einer Zenerdiode. Der verwendete Zener hat eine höhere Durchbruchspannung als die normale Versorgungsschienenspannung. Wenn die Schiene aufgrund eines Fehlers ihre Spezifikation verlässt und übermäßig hoch wird, leitet die Diode und der Strom löst den Schutz aus. Es ist daher nützlich zu wissen, was der Zener zieht, wenn die Schiene ihre normale Spannung hat, unterhalb des Zener-Durchbruchs.

1. Nein. Die Zenerspannung ist die Spannung, die zwischen einem Widerstand und einer Zenerkathode verbleibt, wenn die Anode mit Masse verbunden ist. Oder die von der Eingangsspannung abgezogene Spannung, wenn die Eingangsspannung an der Kathode und die Ausgangsspannung an der Anode anliegt.