Diode. LED. Zenerdiode

Published on July 25, 2018

Diode. LED. Zenerdiode

  • Tutorial
Nicht passen Töte! (c)

Ich werde versuchen, die Arbeit mit Dioden, LEDs und Zenerdioden an den Fingern zu erklären. Erfahrene Elektronikingenieure können den Artikel überspringen, da sie nichts Neues für sich finden. Ich werde nicht auf die Theorie der Elektron-Loch-Leitfähigkeit des pn-Übergangs eingehen. Ich glaube, dass dieser Lernansatz nur Anfänger verwirren wird. Dies ist eine bloße Theorie, die sich praktisch nicht auf die Praxis bezieht. Allerdings, die an Theorie interessiert sind, schlage ich diesen Artikel vor . Jeder ist unter der Katze willkommen.

Dies ist der zweite Artikel aus dem Elektronikzyklus. Ich empfehle, auch den ersten zu lesen , der über den Strom und die Spannung informiert.

Diode - eine Halbleitervorrichtung mit 2 Anschlussleitungen. Einfach gesagt, durch das Verbinden von 2x Halbleitern mit verschiedenen Arten von Verunreinigungen werden sie als Donor und Akzeptor n bzw. p bezeichnet, so dass die Diode im Inneren einen pn-Übergang enthält. Schlussfolgerungen, die üblicherweise aus verzinntem Kupfer bestehen, werden Anode (A) und Kathode (K) genannt. Diese Ausdrücke sind seit der Zeit der elektronischen Röhren gelaufen und werden schriftlich verwendet, um die Richtwirkung einer Diode anzuzeigen. Einfachere grafische Bezeichnung. Die Namen der Befunde der Diode werden bei ihrer praktischen Anwendung in Erinnerung bleiben.


Wie ich bereits schrieb, werden wir die Theorie der Elektronenloch-Leitfähigkeit der Diode nicht verwenden. Wir kapseln diese Theorie einfach in eine Blackbox mit zwei Clips zum Verbinden. Auf dieselbe Weise kapseln Programmierer die Arbeit mit Bibliotheken von Drittanbietern, ohne auf Details über ihre Arbeit einzugehen. Oder wenn wir zum Beispiel einen Staubsauger verwenden, gehen wir nicht auf Details ein, wie es im Inneren funktioniert, es funktioniert einfach und eine der Eigenschaften des Staubsaugers ist wichtig für uns - den Staub abzusaugen.

Betrachten Sie die Eigenschaften der Diode, die am offensichtlichsten sind:

  • Von der Anode zur Kathode wird diese Richtung als direkt bezeichnet, die Diode überträgt Strom.
  • In entgegengesetzter Richtung von der Kathode zur Anode leitet die Diode keinen Strom. (Eigentlich nein. Aber dazu später mehr.)
  • Wenn Strom in Vorwärtsrichtung fließt, fällt etwas Spannung über die Diode ab.


Vielleicht sind diese Eigenschaften Ihnen bereits bekannt. Es gibt jedoch einige Ergänzungen. Was gilt als direkt und was ist die entgegengesetzte Richtung? Ein solcher Einschluss wird als direkt bezeichnet, wenn die Spannung an der Anode größer ist als an der Kathode. Das Gegenteil ist wahr. Direkte und umgekehrte Einbeziehung ist eine Konvention. In realen Schaltungen kann die Spannung an derselben Diode von direkt nach rückwärts und umgekehrt wechseln.

Die Siliziumdiode beginnt erst dann, wenn ein Teil der Spannung an der Anode etwa 0,65 V höher ist als an der Kathode, zumindest einen wesentlichen Strom. Nein, nicht so. Wenn irgendein Strom fließt, bildet sich an der Diode ein Spannungsabfall von ungefähr 0,65 V und höher.

Spannung 0,65 V - bezeichnet den Gleichspannungsabfall am pn-Übergang. Dies ist nur ein ungefährer Durchschnittswert. Er hängt vom Strom, der Temperatur des Kristalls und der Herstellungstechnologie der Diode ab. Wenn Sie den fließenden Strom ändern, ändert sich dieser nichtlinear. Um diese Nichtlinearität irgendwie grafisch zu bezeichnen, entfernen Hersteller die Strom-Spannungseigenschaften der Diode. In Hochleistungsdioden mit hoher Leistung kann der Spannungsabfall in 2, 3 usw. größer sein. mal Dies bedeutet, dass mehrere pn-Übergänge innerhalb der Diode in Reihe geschaltet sind.

Zur Ermittlung des Spannungsabfalls können Sie die Strom-Spannungs-Kennlinie (IVC) der Diode in Form einer Grafik verwenden. Manchmal werden diese Diagramme in Datenblättern (Datenblättern) für echte Diodenmodelle angegeben, häufiger jedoch nicht. Auf der ersten Grafik, die ich habe, ist der VAC KD243A unten gezeigt, obwohl dies nicht wichtig ist, sie sind alle ungefähr gleich.


In der Grafik ist Upr der Gleichspannungsabfall über der Diode. Ipr - fließt durch die Diode. Die Grafik zeigt den Spannungsabfall an der Diode, wenn der n-te Strom fließt. Häufig werden jedoch keine echten Datenstrom-Spannungs-Kennlinien in Datalists angezeigt, sondern der bei einem bestimmten Strom angegebene Gleichspannungsabfall. In der englischen Literatur wird der Spannungsabfall als Durchlassspannung bezeichnet.

Wie bewerbe ich mich?


Der Spannungsabfall über der Diode ist für uns eine schlechte Eigenschaft, da diese Spannung keine nützliche Arbeit verrichtet und als Wärme an den Diodenkörper abgegeben wird. Je kleiner der Fall, desto besser. Typischerweise wird der Spannungsabfall über der Diode basierend auf dem durch die Diode fließenden Strom bestimmt. Schalten Sie zum Beispiel die Diode in Reihe mit der Last ein. Tatsächlich schützt es die Schaltung vor Überflutung, falls die Stromversorgung abnehmbar ist. In der Abbildung unten wird ein Widerstand von 47 Ω als geschützte Schaltung verwendet, obwohl es sich in der Realität um alles handeln kann, beispielsweise um einen Abschnitt einer großen Schaltung. Als Stromversorgung 12 V Batterie.


Angenommen, eine Last ohne Diode verbraucht 255 mA. In diesem Fall kann nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: I = U / R = 12/47 = 0,255 A oder 255 mA. Obwohl in der Regel der Verbrauch eines Kugelschemas im Vakuum bereits bekannt ist, zumindest durch die maximalen Eigenschaften der Stromversorgung. In dem oben angegebenen Diagramm der Strom-Spannungs-Kennlinie wird der Spannungsabfall der Diode KD243A bei 0,255 A des fließenden Stroms um 25 Grad ermittelt. Sie beträgt etwa 0,75 V. Diese 0,75 V fallen auf die Diode, und 12 bis 0,75 = 11,25 V bleiben zur Stromversorgung der Schaltung übrig - manchmal reicht es nicht aus. Als Bonus können Sie die Leistung in Form von an der Diode freigesetzten Wärme und Verlusten anhand der Formel P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 W ermitteln, wobei I und U der Strom durch die Diode und der Spannungsabfall an der Diode sind.

Was ist zu tun, wenn der IVC-Zeitplan nicht verfügbar ist? Für die beliebte Diode 1n4007 wird beispielsweise nur die Durchlassspannung von 1 V bei 1 A angegeben. Es ist erforderlich, diesen Wert zu verwenden oder den tatsächlichen Abfall zu messen. Wenn für jede Diode dieser Wert nicht angegeben wird, sinkt der Durchschnitt um 0,65 V. In Wirklichkeit ist es einfacher, diesen Spannungsabfall mit einem Voltmeter in der Schaltung zu messen, als in den Diagrammen nachzuschauen. Ich denke, es ist nicht notwendig zu erklären, dass das Voltmeter bei einer konstanten Spannung eingeschaltet werden sollte, wenn ein Gleichstrom durch die Diode fließt und die Sonden die Anode und die Kathode der Diode berühren.

Ein wenig über andere Eigenschaften


Wenn Sie im vorherigen Beispiel die Batterie umdrehen, meine ich, die Polarität zu ändern, siehe unteres Bild. Der Strom fließt nicht und der Spannungsabfall an der Diode beträgt im schlimmsten Fall 12 V - die Batteriespannung. Die Hauptsache ist, dass diese Spannung die Durchbruchspannung unserer Diode nicht überschreitet, es ist die Sperrspannung, es ist die Durchbruchspannung. Und noch eine weitere Bedingung ist wichtig: Der Strom in Durchlassrichtung durch die Diode überschritt nicht den Nennstrom der Diode, es ist auch Durchlassstrom. Dies sind die zwei Hauptparameter, nach denen die Diode ausgewählt wird: Gleichstrom und Sperrspannung.

In manchen Fällen geben Datalisten auch die Verlustleistung der Diode oder die Nennleistung (Verlustleistung) an. Wenn angegeben, kann es nicht überschritten werden. Wie man es berechnet, wir haben das vorige Beispiel bereits herausgefunden. Wenn die Leistung jedoch nicht angegeben ist, muss der Strom navigiert werden.

Sie sagen, dass in entgegengesetzter Richtung der Strom durch die Diode nicht, gut oder fast nicht fließt. In der Tat fließt ein Leckstrom, der in der englischen Literatur ein Rückstrom ist. Dieser Strom ist sehr klein, von mehreren Nanoampere in Dioden mit niedriger Leistung bis zu mehreren hundert Mikroampere, in leistungsstarken. Dieser Strom hängt auch von der Temperatur und der angelegten Spannung ab. In den meisten Fällen spielt der Leckstrom keine Rolle, beispielsweise wie im vorherigen Beispiel. Wenn Sie jedoch mit Nanoampern arbeiten und eine Schutzdiode am Eingang des Operationsverstärkers anbringen, kann dies passieren ... Die Schaltung verhält sich völlig anders wie gedacht.

Dioden haben auch eine kleine parasitäre Kapazitätskapazität. Dies ist im Wesentlichen ein Kondensator, der parallel zu der Diode geschaltet ist. Diese Kapazität muss bei schnellen Prozessen berücksichtigt werden, wenn eine Diode in einer Schaltung mit mehreren zehn bis hundert Megahertz betrieben wird.

Auch ein paar Worte zum Begriff "Denomination". Normalerweise zeigen der Nennstrom und die Nennspannung an, dass der Hersteller bei Überschreiten dieser Parameter nicht den Betrieb des Produkts garantiert, sofern nicht anders angegeben. Und das gilt für alle elektronischen Komponenten, nicht nur für die Diode.

Was kannst du sonst noch tun?


Es gibt viele Anwendungen von Dioden. Radioelektronik-Entwickler entwickeln ihre Schemata normalerweise aus Teilen anderer Schemata, den sogenannten Bausteinen. Hier sind einige Möglichkeiten.

Zum Beispiel die Schutzschaltung von digitalen oder analogen Eingängen gegen Überspannung:


Dioden in dieser Schaltung lassen im Normalbetrieb keinen Strom durch. Nur Ableitstrom. Wenn jedoch am Eingang eine Überspannung mit einer positiven Halbwelle auftritt, d. Die Eingangsspannung wird größer als der Leistungseingang plus der Vorwärtsspannungsabfall an der Diode, die obere Diode öffnet und der Eingang schließt sich am Leistungsbus. Wenn eine negative Halbwellenspannung auftritt, öffnet die untere Diode und der Eingang schließt gegen Masse. In diesem Schema ist es übrigens um so besser, je weniger Leckage und Kapazität die Dioden haben. In der Regel gibt es solche Schutzschemata in allen modernen digitalen Schaltkreisen im Kristall. Und externe leistungsstarke Baugruppen von TVS-Dioden schützen zum Beispiel USB-Ports auf Motherboards.

Auch aus den Dioden können Gleichrichter zusammengesetzt werden. Dies ist eine sehr verbreitete Art von Schema, und kaum einer der Leser hat davon gehört. Gleichrichter sind Halbwelle, Vollwelle und Brücke. Mit einem Einweggleichrichter haben wir uns schon in unserem ersten langjährigen Beispiel getroffen, als wir über den Schutz von übermäßiger Resistenz nachgedacht haben. Es hat keine besonderen Vorteile außer dem Plus an der Batterie. Einer der wichtigsten Nachteile, der die Verwendung der Halbwellengleichrichterschaltung in der Praxis einschränkt: Die Schaltung arbeitet nur mit einer positiven Halbwellenspannung. Die negative Spannung wird vollständig abgeschaltet und der Strom fließt nicht. "Na und?", Werden Sie sagen: "Diese Kraft reicht mir!". Wenn aber ein solcher Gleichrichter hinter dem Transformator steht, fließt der Strom nur in eine Richtung durch die Wicklungen des Transformators. Dadurch wird das Transformatoreisen zusätzlich magnetisiert. Der Transformator kann in Sättigung gehen und viel mehr erwärmen, als es sein sollte.

Vollwellengleichrichter haben diesen Nachteil nicht, benötigen jedoch eine durchschnittliche Leistung der Transformatorwicklung. Bei einer positiven Polarität einer Wechselspannung ist hier die obere Diode offen und bei einer negativen Spannung die untere. Der Wirkungsgrad des Transformators wird nicht vollständig genutzt.


Brückenschaltungen haben beide Nachteile nicht. Nun sind jedoch immer zwei Dioden gleichzeitig mit dem Strompfad verbunden: eine Vorwärtsdiode und eine Rückwärtsdiode. Der Spannungsabfall über den Dioden verdoppelt sich und beträgt nicht 0,65-1 V, sondern durchschnittlich 1,3-2 V. Bei diesem Abfall wird die gleichgerichtete Spannung berücksichtigt.


Zum Beispiel müssen wir 18 Volt gleichgerichtete Spannung erhalten. Welchen Transformator müssen Sie dafür wählen? Bei 18 Volt plus Dip auf Dioden nehmen wir einen Durchschnitt von 1,4 V an, was 19,4 V entspricht. Wir wissen aus dem vorigen Artikel, dass der Amplitudenwert der Wechselspannung an der Wurzel zweimal höher ist als der effektive Wert. Daher beträgt die effektive Wechselspannung im Sekundärkreis des Transformators 19,4 / 1,41 = 13,75 V. In Anbetracht der Tatsache, dass die Spannung im Netzwerk um 10% gehen kann, und auch unter Last die Spannung etwas nachgibt, wählen wir einen 230/15-V-Transformator.

Die Leistung des benötigten Transformators kann aus dem Laststrom berechnet werden. Zum Beispiel werden wir eine Last von einem Amp an einen Transformator anschließen. Dies ist wenn mit einer Marge. Halten Sie immer eine kleine Marge von 20-40%. Nur durch die Leistungsformel können Sie P = U * I = 15 * 1 = 15 VA finden, wobei U und I die Spannung und der Strom der Sekundärwicklung sind. Wenn mehrere Sekundärwicklungen vorhanden sind, werden ihre Leistungen addiert. Plus Transformationsverluste plus Marge, deshalb wählen wir einen Transformator von 20-40 VA. Obwohl Transformatoren häufig mit einem Hinweis auf den Strom der Sekundärwicklungen verkauft werden, stört die Prüfung der Gesamtleistung nicht.

Nach der Gleichrichterbrücke wird ein Glättungskondensator benötigt, der in der Figur nicht gezeigt ist. Vergiss es nicht! Es gibt intelligente Formeln für die Berechnung dieses Kondensators in Abhängigkeit von der Anzahl der Pulsationen. Ich würde jedoch die folgende Regel empfehlen: Legen Sie einen Kondensator mit 10.000 μF pro Stromverbrauchsstrom an. Die Kondensatorspannung ist nicht niedriger als die gleichgerichtete Spannung ohne Last. In diesem Beispiel können Sie einen Kondensator mit einer Nennspannung von 25 V aufnehmen.

Die Dioden in dieser Schaltung wählen einen Strom von> = 1A und eine Sperrspannung mit einer Toleranz von mehr als 19,4 V, beispielsweise 50-1000 V. Sie können Schottky-Dioden verwenden. Dies sind die gleichen Dioden, nur mit einem sehr geringen Spannungsabfall, der oft Dutzende Millivolt beträgt. Aber das Fehlen von Schottky-Dioden - sie werden bei mehr oder weniger hohen Spannungen von mehr als 100 V nicht ausgelöst. Genauer gesagt, sie wurden kürzlich veröffentlicht, aber ihre Kosten sind exorbitant und die Vorteile sind nicht so offensichtlich.

LED


Innen ist es ganz anders angeordnet als eine Diode, hat aber die gleichen Eigenschaften. Leuchtet auch nur, wenn der Strom in Vorwärtsrichtung fließt.


Alle unterscheiden sich von der Diode in einigen Eigenschaften. Das wichtigste ist der Gleichspannungsabfall. Sie ist bei einer normalen Diode viel größer als 0,65 V und hängt hauptsächlich von der Farbe der LED ab. Ausgehend von Rot beträgt der Spannungsabfall durchschnittlich 1,8 V und endet mit einer weißen oder blauen LED, deren Abnahme etwa 3,5 V beträgt. Das unsichtbare Spektrum hat jedoch diese Werte breiter.


Im Wesentlichen ist der Spannungsabfall hier die minimale Zündspannung der Diode. Bei einer niedrigeren Spannung an der Stromversorgung gibt es keinen Strom und die Diode leuchtet einfach nicht auf. Bei Hochleistungs-Beleuchtungs-LEDs kann der Spannungsabfall Dutzende Volt betragen. Dies bedeutet jedoch nur, dass sich viele Reihen-Parallel-Diodenanordnungen im Kristall befinden.

Aber jetzt sprechen wir über die Anzeige-LEDs als die einfachsten. Sie werden in verschiedenen Fällen meist halbkreisförmig mit einem Durchmesser von 3, 5, 10 mm hergestellt.


Jede Diode leuchtet je nach fließendem Strom. In der Tat ist es ein aktuelles Gerät. Der Spannungsabfall wird automatisch ermittelt. Aktuell fragen wir uns. Moderne Indikatordioden beginnen bei einem Strom von 1 mA mehr oder weniger zu leuchten, und bei 10 mA sind ihre Augen bereits ausgebrannt. Für leistungsstarke Leuchtdioden müssen Sie sich die Dokumentation ansehen.

LED-Anwendung


Mit nur dem entsprechenden Widerstand können Sie den gewünschten Strom durch die Diode einstellen. Natürlich benötigen Sie auch ein Gleichstromnetzteil, beispielsweise eine 4,5 V-Batterie oder ein anderes Netzteil.

Stellen wir beispielsweise einen Strom von 1 mA durch eine rote LED mit einem Spannungsabfall von 1,8 V ein.


Das Diagramm zeigt die Knotenpotentiale, d.h. Spannung relativ zu Null. In welcher Richtung die LED eingeschaltet werden soll, ist es am besten, wenn Sie das Multimeter im Wähltonmodus ansprechen, da chinesische LEDs mit verdrehten Beinen manchmal vollständig zum Vorschein kommen. Wenn Sie die Multimeter-Messleitungen in die richtige Richtung berühren, leuchtet die LED schwach.

Da die rote LED leuchtet, fallen 4,5 - 1,8 = 2,7 V auf den Widerstand. Dies ist gemäß dem zweiten Kirchhoffschen Gesetz bekannt: Die Summe der Spannungsabfälle an aufeinanderfolgenden Abschnitten der Schaltung ist gleich der EMK der Batterie, d. H. 2,7 + 1,8 = 4,5 V. Um den Strom auf 1 mA zu begrenzen, muss der Ohm'sche Widerstand einen Widerstand R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ohm haben, wobei U und I die Spannung am Widerstand und der benötigte Strom sind. Vergessen Sie nicht, die Werte in SI-Einheiten, in Ampere und Volt umzuwandeln. Da die Ausgangswiderstände standardisiert sind, wählen wir die nächstliegende Standardbewertung von 3,3 kOhm. Natürlich ändert sich der Strom und er kann nach dem Ohmschen Gesetz I = U / R neu berechnet werden. Dies ist jedoch oft nicht der Punkt.

In diesem Beispiel ist der von der Batterie gelieferte Strom gering, so dass der Innenwiderstand der Batterie vernachlässigt werden kann.

Bei Beleuchtungs-LEDs sind nur die Ströme und Spannungen höher. Aber manchmal brauchen sie keinen Widerstand mehr, man muss sich die Dokumentation ansehen.

Noch etwas zu LED


Tatsächlich ist Glanz der Hauptzweck der LED. Aber es gibt noch eine andere Verwendung. Zum Beispiel kann die LED als Spannungsreferenz dienen. Sie sind beispielsweise notwendig, um Stromquellen zu erhalten. Als Referenzspannungsquellen verwenden Sie rote LEDs, da sie weniger störend sind. Sie werden wie im vorherigen Beispiel in das Schema aufgenommen. Da die Batteriespannung relativ konstant ist, ist auch der Strom durch den Widerstand und die LED konstant, so dass der Spannungsabfall konstant bleibt. Von der Anode der LED, bei der 1,8 V anliegen, wird ein Abgriff vorgenommen und diese Referenzspannung wird in anderen Teilen der Schaltung verwendet.

Für eine zuverlässigere Stabilisierung des Stroms auf der LED bei einer pulsierenden Spannung der Stromquelle wird anstelle eines Widerstands eine Stromquelle in die Schaltung eingesetzt. Stromquellen und Referenzspannungsquellen sind jedoch Gegenstand eines anderen Artikels. Vielleicht schreibe ich es eines Tages.

Zenerdiode


In der englischen Literatur wird die Zenerdiode Zenerdiode genannt. Alles wie die Diode, direkt eingeschlossen. Aber jetzt reden wir nur noch über die umgekehrte Einbeziehung. Bei der umgekehrten Verbindung tritt unter der Wirkung einer bestimmten Spannung an der Zenerdiode ein reversibler Durchbruch auf, d. H. Strom beginnt zu fließen. Dieser Durchbruch ist völlig normal und der Arbeitsmodus der Zenerdiode, im Gegensatz zur Diode, bei der beim Erreichen der nominalen Sperrspannung die Diode einfach ausfiel. In diesem Fall kann der Strom durch die Zenerdiode im Durchbruchmodus variieren und der Spannungsabfall über der Zenerdiode bleibt nahezu unverändert.


Was gibt uns das? Tatsächlich ist es ein Spannungsregler mit niedriger Leistung. Die Zener-Diode hat alle gleichen Eigenschaften wie die Diode, zusätzlich wird die spannungsstabilisierende Spannung oder die Nenn-Zener-Spannung hinzugefügt. Es wird bei einer bestimmten Stromstabilisierung Ist oder Teststrom angezeigt. Auch in der Dokumentation der Zenerdioden geben Sie die minimale und maximale Stromstabilisierung an. Wenn sich der Strom von Minimum zu Maximum ändert, schwimmt die Stabilisierungsspannung etwas, aber nur geringfügig. Siehe Strom-Spannungs-Kennlinien.


Der Arbeitsbereich der Zenerdiode wird grün angezeigt. Die Abbildung zeigt, dass die Spannung im Arbeitsbereich nahezu unverändert ist, mit einem breiten Stromänderungsbereich durch die Zenerdiode.

Um zum Arbeitsbereich zu gelangen, müssen Sie den Strom der Zenerdiode zwischen [Ist. min - Ist. max] mit einem Widerstand genauso wie im Beispiel mit der LED (Sie können übrigens auch eine Stromquelle verwenden). Im Gegensatz zur LED wird die Zenerdiode nur in entgegengesetzter Richtung eingeschaltet.

Mit weniger Strom als Ist. min öffnet sich die Zenerdiode nicht und mit mehr als Ist. max - irreversibler thermischer Durchbruch wird auftreten, d.h. Die Zenerdiode brennt gerade aus.

Berechnung der Zenerdiode


Betrachten Sie das Beispiel unserer berechneten Transformatorstromversorgung. Wir haben ein Netzteil, das mindestens 18 V liefert (tatsächlich gibt es mehr, wegen des 230/15-V-Transformators ist es besser, in der realen Schaltung zu messen, aber das ist nicht der Punkt), der einen Strom von 1 A liefern kann. Es ist notwendig, die Last mit dem maximalen Strom zu versorgen Verbrauch von 50 mA bei einer stabilisierten Spannung von 15 V (zum Beispiel sei es ein abstrakter Operationsverstärker - OU, sie haben diesen Verbrauch).


Eine solche schwache Last wird aus einem bestimmten Grund gewählt. Zenerdioden sind Stabilisatoren mit relativ geringer Leistung. Sie müssen so ausgelegt sein, dass durch sie ohne Überhitzung der gesamte Laststrom zuzüglich des minimalen Stabilisierungsstroms Ist passieren kann. min. Dies ist notwendig, da der Strom nach dem Widerstand R1 zwischen der Zenerdiode und der Last aufgeteilt wird. In der Last kann der Strom variabel sein oder die Last kann vollständig vom Stromkreis abgeschaltet werden. Tatsächlich ist es ein paralleler Stabilisator, d.h. Der gesamte Strom, der nicht in die Last fließt, übernimmt die Zenerdiode. Dies ist wie das erste Kirchhoff-Gesetz I = I1 + I2, nur hier I = Iagr + Ist. min.

Wählen Sie eine Zenerdiode mit einer Stabilisierungsspannung von 15 V. Wählen Sie immer einen Widerstand (oder eine Stromquelle), um den Strom durch die Zenerdiode einzustellen. Auf den Widerstand R1 fällt 18 - 15 = 3 V. Über den Widerstand R1 fließt ein Strom I nagr. + Ist. min. Akzeptiere Ist. min = 5 mA, dies ist ungefähr genug Strom für alle Zenerdioden mit einer Stabilisierungsspannung von bis zu 100 V. Ab 100 V können Sie 1 mA oder weniger aufnehmen. Sie können Ist nehmen. min und mehr, aber es ist nur sinnlos, die Zenerdiode zu heizen.

Also fließt Ir1 = Inagram durch R1. + Ist. min = 50 + 5 = 55 mA. Gemäß dem Ohmschen Gesetz finden wir den Widerstand R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ohm, wobei U und I die Spannung am Widerstand und der Strom durch den Widerstand sind. Wählen Sie aus dem nächsten Standard-Serienwiderstand von 47 Ohm. Durch die Zener-Diode wird etwas mehr Strom erzeugt, aber das ist in Ordnung. Es kann sogar berechnet werden, der Gesamtstrom: Ir1 = U / R = 3/47 = 0,063 A, dann der Mindeststrom der Zenerdiode: 63 - 50 = 13 mA. Die Leistung des Widerstands R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Watt. Wählen Sie einen Standardwiderstand von 0,5 Watt. Übrigens empfehle ich Ihnen, die Leistung der Widerstände bei Pmax / 2 nicht zu überschreiten, da sie länger leben werden.

Die Zener-Diode verbraucht auch Leistung in Form von Wärme, während sie im ungünstigsten Fall gleich P = Ust * (Iagr + Ist.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Watt ist. Zenerdioden produzieren mit unterschiedlicher Leistung, der nächsten 1 W, aber dann wird die Temperatur des Gehäuses, wenn sie etwa 1 W verbraucht, irgendwo 125 ° C sein, es ist besser, mit einer Spanne von 3 Watt zu arbeiten. Zenerdioden erzeugen 0,25, 0,5, 1, 3, 5 W usw.

Die erste Anfrage in Google "Zener Diode 3W 15V" wurde mit 1N5929BG ausgegeben. Suchen Sie dann nach "Datenblatt 1N5929BG". Gemäß seinem Datenblatt hat es einen minimalen Stabilisierungsstrom von 0,25 mA, der weniger als 13 mA beträgt, und einen maximalen Strom von 100 mA, der mehr als 63 mA beträgt, d. H. passt in seine Betriebsart, also passt es zu uns.

Im Allgemeinen ist dies die gesamte Berechnung. Ja, der Stabilisator ist nicht perfekt, sein Innenwiderstand ist nicht Null, aber er ist einfach und billig und arbeitet garantiert im angegebenen Strombereich. Da es sich hierbei um einen Parallelstabilisator handelt, ist der Strom der Stromversorgung konstant. Leistungsfähigere Stabilisatoren können durch die Stromversorgung der Zenerdiode mit einem Transistor erhalten werden. Dies ist jedoch das Thema des nächsten Artikels über Transistoren.

Überprüfen Sie die Zenerdiode mit einem herkömmlichen Multimeter auf Ausfall. Dies ist in der Regel nicht möglich. Bei mehr oder weniger Hochspannungs-Zenerdioden reicht die Spannung an den Sonden gerade nicht aus. Das einzige, was getan werden kann, ist, es für das Vorhandensein einer normalen Diodenleitung in Vorwärtsrichtung anzurufen. Dies garantiert jedoch indirekt die Leistung des Geräts.

Zenerdioden können immer noch als Bezugsspannungsquellen verwendet werden, sie sind jedoch verrauscht. Für diese Zwecke produzieren sie spezielle rauscharme Zener-Dioden, aber meines Wissens ist der Preis für ein Stück Silizium von Bedeutung, und es ist besser, eine integrierte Quelle mit den besten Parametern hinzuzufügen und zu kaufen.

Es gibt auch viele Halbleitervorrichtungen, die einer Diode ähneln: ein Thyristor (gesteuerte Diode), ein Triac (symmetrischer Thyristor), ein Dynistor (der nur bei Erreichen einer bestimmten Spannung gepulst wird), eine Varicap (mit variabler Kapazität) und noch etwas anderes. Sie benötigen die erste Leistungselektronik, wenn Sie geregelte Gleichrichter oder aktive Lastregler bauen. Und ich bin in den letzten 10 Jahren nicht gekommen, deshalb lasse ich dieses Thema für unabhängiges Lesen im Wiki, zumindest über den Thyristor.