逆バイアスがかかったときに適切に動作するために、ツェナー ダイオードで使用されるシリコン半導体には pn 接合があります。逆電圧に適用できる電流は多種多様であり、広範囲の電流にわたって一定の電圧を維持します。この特性の結果として、それは直流で採用されています。 電圧レギュレータとしてのツェナー ダイオードとしての回路。 電圧レギュレータとしてのツェナー ダイオードの主な役割は、供給電圧を一定に保つことです。この場合、ツェナー電圧のために電圧が 5 V で一定に保たれると述べます。コンピューター、発電機、オルタネーターはすべて、出力を調整するために電圧レギュレーターを必要とします。
電圧レギュレータとしてのツェナー ダイオード ?
電圧レギュレータにはいくつかの異なるタイプがあります。入力電圧を目的のレベルまで効果的に下げ、電源全体でそのレベルを維持します。これにより、負荷をかけても電圧が低下しません。 電圧調整器としてのツェナー ダイオードの主な目的は 2 つあります。 採用されています:
- 電圧出力を変更または制御するには
- 入力電圧の変動に関係なく、安定した出力電圧を維持するため。
ツェナー ダイオードの説明
ダイオードは、回路内の直列抵抗によって過熱から保護されています。 DC プラス端子が接続されています。その結果、停電時でも逆バイアスが機能します。逆バイアスがブレークダウン電圧を超えて印加されると破壊される可能性があるため、定格電力の低いダイオードは使用されません。ツェナー ダイオード電流は、最小入力電圧と最大負荷電流が適用されたときに常に最小になる必要があります。
入力電圧と出力電圧が既知であるため、電圧が負荷電圧 (VZ =VL) にほぼ等しいツェナー ダイオードを選択するのは簡単です。
雪崩とツェナー効果
ツェナー ダイオードが順方向にバイアスされると、アノードからカソードへの電流の流れが可能になり、PN 接合を備えた他のシリコン ダイオードと同じように動作します。逆バイアス時に電流の流れを抑制する典型的なダイオードとは対照的に、ツェナー ダイオードは、指定された逆電圧しきい値に達すると、反対方向に流れる電流で導通し始めます。
ツェナー ダイオードに与えられた逆電圧は、半導体空乏領域でアバランシェ ブレークダウンを引き起こし、その後、ダイオードは電圧の上昇を所定のレベルに制限するために電流を生成します。自由電子が近くの原子と衝突して電荷が発生し、熱が発生してデバイスに恒久的な損傷を与える可能性があります。ダイオードに非常に薄く高濃度にドープされた空乏領域がある場合、ダイオードの接合部に高強度の電界が発生する結果、逆電流が発生する可能性があります。ツェナー降伏は可逆的であり、このプロセスを通じてダイオードに害を及ぼすことはありません。
ツェナー ダイオードの電圧が横軸の特定のポイントで安定すると、このポイントはツェナー電圧 (VZ) と呼ばれ、その値は数ボルトから数百ボルトの範囲になります。伝導曲線の勾配と、ドーピングおよびダイオード製造中にプロセスが開始される最小逆電流値を正確に調整することが可能です。
標準ツェナー電圧
ツェナー ダイオードは、現在市場で 1 ボルト強から数百ボルトの範囲の電圧で入手できます。通常、1 W 弱から 5 W 以上まで、提供される各電圧設定で使用できます。ツェナー ダイオードの BZX55 小信号シリーズは、2.4 V ～ 75 V の範囲の VZ 電圧と 500 mW の最大電力を備えており、最も普及しているツェナー ダイオード ファミリの 1 つになっています。もう 1 つの一般的なツェナー パワー ダイオードは BZX85 で、電圧は 2.7V ～ 100V (VZ) で、1,300mW (最大電流) です。
ツェナーの内訳
ツェナー降伏のため、ツェナー ダイオードが機能します。 PN 接合が狭くなると、十分な電圧が印加されると、電子は空乏層を通って接合の反対側にトンネルすることができます。電子の二重性により、トンネリングは量子力学的事象です。電子は、量子力学では基本的な「粒子」ではなく、波動関数として記述されます。彼らは宇宙に散らばっており、ある時点でそれらの1つに遭遇する可能性があります.電子がバリアを突破できる可能性があるため、空乏領域のようなバリアを超える電子トンネリングが可能です。ツェナー ダイオードの両端の電位差が十分に大きい場合、電子がバリアを通過する確率がはるかに高くなり、ツェナー ブレークダウンが発生します。
ツェナー ダイオードの利点
- 散逸力は本当に高いです。
- 高精度
- 小さいサイズ
- 低コスト
アプリケーション
- 電圧基準として頻繁に使用されます。
- シャント レギュレータと電圧安定器はツェナー ダイオードを採用しています。
- スイッチング プロセスでは、ツェナー ダイオードが使用されます。
- クリッピングおよびクランプ回路は、ツェナーと呼ばれることもあるツェナー ダイオードを使用します。
- 保護回路はツェナー ダイオードに依存しています。
ツェナーダイオードの特徴
一般的なダイオードには順方向バイアスがあり、その名前が示すように動作します。電圧降下はほとんどありませんが、膨大な順方向電流が流れます。一般的なダイオードの逆バイアス動作では、ダイオード両端の電圧が逆ブレークダウン電圧よりも大きくなるまで、電流の流れは無視できます。接合部に大きな電流が流れると、ダイオードが破壊される可能性があります。この場合、ツェナー ダイオードが最適なソリューションです。ツェナー ダイオードに逆バイアスをかけると、印加される電圧が逆ブレークダウンに必要な値を超えた場合でも、ツェナー ダイオードが損傷を受けることはありません。
結論
ツェナー ダイオードは幅広い電圧範囲で利用でき、そのうちのいくつかは調整可能です。これは、ツェナー ダイオードの p 領域と n 領域の間の狭いギャップで電子量子トンネリングが発生し、逆伝導が生じるため、クラレンス ツェナーにちなんでツェナー効果として知られています。さまざまな種類の電子デバイスは、電子回路の構成要素であるツェナー ダイオードに依存しています。たとえば、より高い電圧から低電力の安定化電源レールを生成したり、回路の基準電圧、特に安定化電源を提供したりするために使用されます。 .これらのデバイス（ESD）を使用することで、過電流や静電放電も防止できます。 電圧レギュレータとしてのツェナー ダイオード このダイオードは、電圧が上昇しても回路が故障し、反対方向に電流が流れ続けるように設計されているためです。
