반도체 다이오드에는 많은 "직업"이 있습니다. 전압을 정류하고 전기 회로를 분리하며 부적절한 전원 공급 장치로부터 장비를 보호할 수 있습니다. 그러나 단방향 전도 특성이 매우 간접적으로 사용될 때 다이오드 "작동"의 정상적이지 않은 종류가 있습니다. 정상 작동 모드가 역 바이어스인 반도체 장치를 안정화 다이오드라고 합니다.
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제너 다이오드 란 무엇이며 어디에 사용되며 어떤 종류가 있습니까?
스태빌리트론 또는 제너 다이오드(이 반도체 장치의 특성을 처음 연구하고 설명한 미국 과학자의 이름을 따서 명명됨)는 pn 접합이 있는 일반 다이오드입니다. 그 특성은 특성의 음의 바이어스 부분, 즉 전압이 역 극성으로 적용될 때 작동한다는 것입니다. 이러한 다이오드는 부하 전류 변동 및 입력 전압 변동에 관계없이 소비자 전압을 일정하게 유지하는 독립 안정기로 사용됩니다.또한 스태빌리트론의 노드는 고급 회로가 있는 다른 스태빌라이저의 기준 전압 소스로 사용됩니다. 덜 자주 역 다이오드는 펄스 형성 요소 또는 서지 억제기로 사용됩니다.
기존의 스태빌리트론과 2캐논 다이오드가 있습니다. 2 탄소 안정 장치는 동일한 경우에 반대 방향으로 2개의 다이오드입니다. 적합한 회로에 따라 연결하여 두 개의 개별 장치로 교체할 수 있습니다.
Stabilitron의 볼트-암페어 특성 및 작동 원리
안정기가 어떻게 작동하는지 이해하려면 일반적인 VAC(볼트-암페어 특성)를 연구해야 합니다.
제너에 순방향으로 전압을 인가하면 일반 다이오드처럼 일반 다이오드처럼 동작합니다. 약 0.6V(실리콘 장치의 경우) 전압에서 열리며 CVC의 선형 섹션으로 이동합니다. 이 기사의 주제에서 반대 극성의 전압이 적용될 때 안정화 다이오드가 어떻게 작동하는지 보는 것이 더 흥미 롭습니다(특성의 음의 쪽). 처음에는 저항이 급격히 증가하고 장치는 전류 전달을 중단합니다. 그러나 전압이 특정 값에 도달하면 항복이라고 하는 전류가 급격히 증가합니다. 그것은 눈사태와 같으며 전원이 제거되면 사라집니다. 역 전압이 계속 증가하면 pn 접합이 가열되기 시작하고 열 항복 모드로 들어갑니다. 열 파괴는 되돌릴 수 없으며 다이오드가 고장날 것임을 의미하므로 다이오드를 이 모드로 설정하면 안 됩니다.
Avalanche Breakdown 모드에서 반도체 소자의 동작 부분이 흥미롭다. 모양은 선형에 가깝고 경사도가 높습니다. 이는 전류 변화(ΔI)가 크면 안정기 양단의 전압 강하 변화가 상대적으로 작음을 의미합니다(ΔU). 그리고 이것은 안정화입니다.
역 전압이 인가될 때의 이러한 동작은 모든 다이오드의 특징입니다. 그러나 안정화 다이오드의 특성은 CVC의이 섹션에서 매개 변수가 정규화된다는 것입니다. 안정화 전압과 특성의 기울기가 제공되며(일정한 확산으로) 회로에 사용할 장치의 적합성을 결정하는 중요한 매개변수입니다. 참고 도서에서 찾을 수 있습니다. 일반 다이오드도 안정화 다이오드로 사용할 수 있습니다. SVC의 사진을 찍고 그 중에서 적절한 특성을 가진 다이오드를 찾으면 됩니다. 그러나 이것은 보장되지 않는 결과와 함께 길고 시간이 많이 걸리는 프로세스입니다.
안정화 다이오드의 주요 특성은 다음과 같습니다.
애플리케이션에 대한 제너 다이오드를 선택하려면 몇 가지 중요한 매개변수를 알아야 합니다. 이러한 특성은 당면한 작업에 대해 선택한 장치의 적합성을 결정합니다.
정격 안정화 전압
선택할 때 살펴봐야 할 첫 번째 제너 매개변수는 안정화 전압으로, 이는 애벌랜치 항복 개시점에 의해 결정됩니다. 회로에 사용할 장치를 선택하는 출발점입니다. 일반 제너의 다른 사본은 동일한 유형일지라도 몇 퍼센트 영역에서 전압 변동이 있는 반면 정밀한 제너의 경우 그 차이가 더 낮습니다. 공칭 전압을 알 수 없는 경우 간단한 회로를 조립하여 결정할 수 있습니다. 다음을 준비해야 합니다.
- 1...3kOhm의 안정기 저항;
- 조정 가능한 전압원;
- 전압계(테스터를 사용할 수 있음).
전압계로 안정기의 전압 증가를 제어하여 전원 공급 장치의 전압을 0에서 올려야합니다. 입력 전압이 추가로 증가하더라도 어느 시점에서 중지됩니다. 이것은 실제 안정화 전압입니다. 조정된 소스가 없는 경우 안정화 U보다 높은 것으로 알려진 일정한 출력 전압의 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다. 회로와 측정 원리는 동일하게 유지됩니다.그러나 과도한 동작 전류로 인해 반도체 소자가 고장날 위험이 있습니다.
안정기는 2...3V ~ 200V의 전압에 사용됩니다. 이 범위 아래에서 안정적인 전압을 형성하기 위해 CVC의 직선 부분에서 작동하는 안정 장치와 같은 다른 장치가 사용됩니다.
작동 전류 범위
안정화 다이오드가 기능을 수행하는 전류 범위는 상단과 하단에서 제한됩니다. 하단에서는 특성 곡선의 역 분기 선형 세그먼트의 시작 부분으로 제한됩니다. 더 낮은 전류에서 특성은 전압 불변성을 제공하지 않습니다.
상한 값은 반도체 장치가 할 수 있는 최대 전력 손실에 의해 제한되며 설계에 따라 다릅니다. 금속 케이스의 안정기는 더 높은 전류를 위해 설계되었지만 방열판 사용을 잊어서는 안됩니다. 그것들이 없으면 최대 허용 전력 손실이 상당히 낮아집니다.
차동 임피던스
레귤레이터의 성능을 결정하는 또 다른 매개변수는 차동 저항 Rc입니다. 이는 전압 ΔU의 변화 대 전류 변화 ΔI의 비율로 정의됩니다. 이 값은 저항 치수를 가지며 옴 단위로 측정됩니다. 그래픽으로 보면 특성의 작업 단면 기울기의 탄젠트입니다. 분명히 저항이 작을수록 안정화 품질이 더 좋습니다. 이상적인(실제로 존재하지 않는) 안정기의 경우 Rst는 0입니다. 전류가 증가해도 전압이 변경되지 않으며 곡선의 단면은 세로축과 평행합니다.
안정제 마킹
국내 및 수입 금속 캡슐화 안정화 다이오드는 간단하고 명확하게 표시됩니다. 그들은 장치의 이름과 도식 지정 형태로 양극과 음극의 위치로 표시됩니다.
플라스틱 패키지의 장치는 음극과 양극 면에 서로 다른 색상의 고리와 점으로 표시되어 있습니다. 기호의 색상과 조합으로 기기의 종류를 알 수 있지만 참고서를 보거나 계산기 프로그램을 사용해야 합니다. 둘 다 인터넷에서 찾을 수 있습니다.
안정화 전압은 때때로 저전력 안정화 다이오드에 인쇄됩니다.
안정화 다이오드를 위한 스위칭 다이어그램
안정기의 기본 회로는 다음과 직렬로 연결됩니다. 저항기반도체 장치를 통해 전류를 설정하고 초과 전압을 취합니다. 두 가지 요소를 구성 공통 분배기. 입력 전압이 변경되면 안정기 양단의 강하는 일정하게 유지되고 저항이 변경됩니다.
이러한 회로는 독립적으로 사용할 수 있으며 파라메트릭 레귤레이터라고 합니다. 입력 전압 또는 소비 전류의 변동에도 불구하고 부하 전압을 일정하게 유지합니다(일정 한도 내). 이러한 장치는 기준 전압 소스가 필요한 보조 회로로도 사용됩니다.
또한 공급 또는 측정 라인의 비정상적인 고전압(DC 또는 랜덤 펄스)으로부터 민감한 장비(센서 등)를 보호하는 데 사용됩니다. 반도체 장치의 안정화 전압보다 높은 것은 모두 "차단"됩니다. 이러한 회로를 "제너 장벽"이라고 합니다.
과거에는 전압 정상을 "차단"하는 안정기의 특성이 펄스 성형 회로에 널리 사용되었습니다. AC 회로에는 2채널 장치가 사용되었습니다.
그러나 트랜지스터 기술의 발전과 집적 회로의 출현으로 이 원리는 거의 사용되지 않았습니다.
원하는 전압에 대한 레귤레이터가 없으면 둘 중 하나를 만들 수 있습니다. 총 안정화 전압은 두 전압의 합과 같습니다.
중요한! 작동 전류를 증가시키기 위해 안정 장치를 병렬로 연결해서는 안 됩니다! 볼트-암페어 특성의 차이는 하나의 안정기의 열 항복 영역에서 출력을 일으키고 부하 전류의 초과로 인해 두 번째 안정기에 실패합니다.
소비에트 시대의 기술 문서가 허용하지만 평행한 병렬 연결 제너는 병렬로 연결되지만 장치는 동일한 유형이어야 하며 작동 중 총 실제 전력 손실은 단일 안정기에 대한 허용치를 초과해서는 안 됩니다. 즉, 이러한 조건에서 동작 전류의 증가는 달성될 수 없다.
허용 부하 전류를 증가시키기 위해 다른 방식이 사용됩니다. 파라 메트릭 안정기는 트랜지스터로 보완되며 이미 터 회로에 부하가있는 이미 터 리피터와 안정적인 트랜지스터 베이스의 전압.
이 경우 스태빌라이저의 출력 전압은 이미 터 접합에서의 전압 강하 값에 의해 U-안정화보다 작습니다. 실리콘 트랜지스터의 경우 약 0.6V입니다. 이 감소를 보상하기 위해 다이오드를 스태빌라이저와 직렬로 연결할 수 있습니다. 앞으로 방향.
이러한 방식으로(하나 이상의 다이오드를 포함하여) 조정기의 출력 전압을 작은 한계 내에서 상향 조정할 수 있습니다. Uv를 크게 증가시켜야 하는 경우 직렬로 다이오드를 하나 더 포함하는 것이 좋습니다.
전자 회로에서 스태빌리트론의 적용 범위는 방대합니다. 선택에 대한 의식적인 접근으로 이 반도체 장치는 개발자에게 주어진 많은 작업을 해결하는 데 도움이 될 것입니다.
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