ΔΙΟΔΟΙ ZENER

Η Δίοδος Ζένερ (Zener) είναι μια δίοδος που μπορεί να λειτουργεί στην περιοχή κατάρρευσης, δηλαδή στην περιοχή τάσης στην οποία οι λοιπές δίοδοι κινδυνεύουν να καταστραφούν. Γιʼ αυτό το λόγο ονομάζεται και δίοδος κατάρρευσης. Είναι το βασικότερο εξάρτημα των σταθεροποιητών τάσης που κρατούν την τάση στο φορτίο του κυκλώματος σταθερή ανεξάρτητα από μεταβολές στην τάση της γραμμής και στην αντίσταση του φορτίου. Είναι κάτι σαν ασφάλεια τάσης. Πρακτικά σε ένα κύκλωμα απεικονίζεται ως εξής:

Μεταβάλλοντας τη στάθμη προσμίξεων των διόδων πυριτίου, στην πράξη μπορούμε να έχουμε τέτοιες διόδους με τάσεις κατάρρευσης από 2 έως 200 βολτ οι οποίες έχουν δυνατότητα λειτουργίας και στις 3 περιοχές ορθής διαρροής και κατάρρευσης. Η δίοδος Ζένερ στην ορθή περιοχή αρχίζει να άγει γύρω στα 0,7 βολτ σαν μια απλή δίοδος. Στην περιοχή διαρροής ανάμεσα στο 0 και την κατάρρευση έχει ένα μόνο ανάστροφο ρεύμα. Ακολουθεί η χαρακτηριστική της διόδου Ζένερ.

Χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης μιας διόδου Ζένερ με δυναμικό κατάρρευσης 17 Βολτ. Χρησιμοποιείται διαφορετική κλίμακα για την τάση ορθής πόλωσης (θετική) σε σχέση με αυτή της ανάστροφης πόλωσης (αρνητική).

Στην κατάρρευση έχει μια πολύ απότομη καμπή που συνοδεύεται από μία σχεδόν κατακόρυφη αύξηση του ρεύματος. Ακόμα η τάση στην περιοχή κατάρρευσης είναι σχεδόν σταθερή και περίπου ίση με Uz. Η τιμή αυτή συνήθως καθορίζεται από τα φυλλάδια προδιαγραφών της διόδου σε ένα ρεύμα δοκιμής.

Η δίοδος λειτουργεί, όσο το ανάστροφο ρεύμα είναι μικρότερο του Ι_zmax. Αν το ρεύμα γίνει μεγαλύτερο από το I_zmax, η δίοδος θα καταστραφεί.

Η αντίσταση που παρουσιάζει η δίοδος Ζένερ στην περιοχή κατάρρευσης είναι πολύ μικρή, με αποτέλεσμα μια μεγάλη αύξηση του ρεύματος να δημιουργεί μόνο μια μικρή αύξηση της τάσης, που αντιστοιχεί σε λίγα δέκατα του βολτ.

Στο κύκλωμα χρησιμοποιείται πάντοτε μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος Rs η οποία συνδέεται πάντα σε σειρά με την δίοδο με σκοπό την προστασία της διόδου.

Στο κύκλωμα η τάση στα άκρα της αντίστασης είναι: Vr = Vin – Vz

και το ρεύμα μέσα από την αντίσταση και την δίοδο Ζένερ είναι: Ι= (Vin – Vz) / Rs