Rådgiver
Teksten forneden er maskineoversat fra den tyske originaltekst.
Værd at vide via Z-dioder
Normalt tillader dioder kun strømtilførslen i flowretningen og spærrer i modretning for f.eks. som ensretterdiode kun at sikre strømmen i én retning. Z-dioden tjener derimod som særlig type dioder, hvilket hovedsageligt tjener til stabilisering af spændinger. Den kan dog også anvendes til at begrænse spændinger i et strømkredsløb. Hvordan Z-dioden fungerer, hvilke fordele og ulemper den har, og på hvilke områder den kan indsættes, kan du få kendskab til i denne vejledning. Derudover er der ved køb nogle ting, som du skal være opmærksom på, for at kunne vælge den rigtige diode til dine behov.
Hvordan fungerer Z-dioder?
Hvilke fordele og ulemper har Z-dioder?
Hvor temperaturafhængige er Z-dioder?
Hvad anvendes Z-dioder til?
Stabiliseringskobling med en Z-diode
Spændingsstabilisering med Z-diode og transistor (kollektorkredsløb)
Hvad kommer det an på ved køb af Z-dioder?
Hvordan fungerer Z-dioder?
Mens Z-dioden drives i spærreletningen, arbejder den i gennemløbsretning som en almindelig diode. Ved Z-dioder tales der om såkaldte zener- eller lavineffekter, som fører til, at strømmen pludselig tiltager, når der opnås en bestemt spærrespænding.
Begge effekter opstår ved forskellige spændinger. Således taler man ved en spærrespænding på under 5 V fra Zener-effekten. Den træder i kraft, når den elektriske feltstyrke i spærrelaget er tilstrækkelig stor til at opbryde elektroniske indslag. Elektroner fjernes fra deres net, hvorved de øger den elektriske ledningsevne og den spærrede strøm eller den såkaldte strøm af strøm af strøm.
Fra en spænding på over 5 volt træder Zener-effekt og laviner-effekt op samtidigt, hvorved lavinen-effekten sørger for, at den indbyggede spærrebelægning besættes med de frigivne lastbærende kræfter. Fra en spærrespænding på over ca. 6,5 volt træder kun lavineeffekten frem. Derved stiger spændingen til et niveau, hvor lastbærerne accelereres så meget, at andre lastbærere frigives fra andre gitteraromaer.
Rækkefølgen gentager sig selv og øger antallet af frigivne ladebærere, was until ledningsevne af spærrelaget. Lavineeffektens navn stammer derfor fra det pludselige »overrulning« af spærrelaget med frigivne lastbærende kræfter. Dioder, der udelukkende udløses af denne effekt over gennembrudsspændingen, kaldes avalanche-dioder. Så snart spændingen igen falder til under gennemgangsspændingen, retableres spærrelaget, så kun en meget lille strøm i spærreletningen er mulig.
Der findes forskellige typer diodetyper, som anvendes med forskellige spærrespænding. Disse kan karakteriseres som følger:
| Diodetype | Undersøgelsesperioden inden for Voltbei IZ = 5 mA | RZ i Ohmved IZ = 5 mA | αZ· 10− 4/Kved IZ = 5 mA |
|---|---|---|---|
| ZPD 2,7 | 2,4 3.1 | 70 | 9 − 5 |
| ZPD 4,7 | 4.1 5,2 | 60 | 6 0 |
| ZPD 6,8 | FG 6.1 7,5 | 4 | −1 +4 |
| ZPD 8,2 | 7,3 9,2 | 4 | +2 ... +7 |
| ZPD 12 | 10,7 ... 13,4 | 15 | +6 ... +9 |
| ZPD 15 | 13,0 ... 16,5 | 20 | +7 ... +9 |
Hvilke fordele og ulemper har Z-dioder?
Z-dioder er fremragende egnet til spændingsstabilisering, da de er forholdsvis billige og enkle i praktisk anvendelse. På trods af variabel strøm kan spændingen holdes konstant, for på den måde at beskytte følsomme komponenter mod spændingsudsving. Der er dog forskellige ulemper, som skal tages i betragtning, alt efter hvilket anvendelsesområde der er tale om.
Hvis du arbejder med signaler, kan det ske, at Z-dioden virker forvrængende på signaler på grund af komponentens ikke-linearitet. Eventuelle forvrængninger kan forekomme både i flowretning og i spærreretning.
Vores praktisk tip
Z-dioder egner sig kun til kredsløb med lavt og relativt konstant strømforbrug. Spændingsregulatorer er bedre egnet til større strømudsving og strømstrømme.
Hvor temperaturafhængige er Z-dioder?
Z-dioder opvarmes næsten ikke i normal drift. Hvis der imidlertid opstår en stor belastning, kan der opstå en meget høj temperaturudvikling. Ved belastning over den maksimalt tilladte tabseffekt opstår der bl.a. som følge af kraftig opvarmning en meget hurtig materialetræthed, was kan medføre ødelæggelse af komponenten. Især ved anvendelser, der kræver en præcis spænding, er temperaturafhængigheden ulempen. En Z-diode angiver temperaturafhængigheden.
Vores praktisk tip
Hvis du skifter Z-dioder til række med positive og negative temperaturkoefficient, forbedres temperaturkoefficienterne optimalt og reducerer dermed temperaturafhængigheden til et minimum.
Hvad anvendes Z-dioder til?
Især for kredsløb med lav strøm viser Z-dioder sig særdeles nyttige til spændingsstabilisering. Dette kan for eksempel anvendes på strømforsyninger, da jævnspænding stabiliseres og dermed minimerer ripplespænding.
Stabiliseringskobling med en Z-diode
Spændingsstabilisering med Z-diode og transistor (kollektorkredsløb)
Til hjælp kan de dog også bruges til spændingsbegrænsning og til overbelastningsbeskyttelse. Derved kan måleudstyr beskyttes med Z-dioder, da de begrænser spændingen ved fuldstændigt udslag i måleapparatet. På denne måde stiger strømmen i måleapparatet ikke yderligere, og den er beskyttet mod overbelastning. Hvis du vil anvende Z-dioder som sikkerhedsbarriere i eksplosionsbeskyttelsen, taler man normalt om en zenerbarriere. Den forhindrer, at der kommer utilladelig høj energi ind i et meget brandfarlige område.
Desuden anvendes Z-dioder ofte til at vise fejl, som f.eks. beskriver fejl i en overførselskanal. Disse forstyrrelser kaldes hvid støj og kan genereres godt ved hjælp af Z-diodernes laviner-effekt. Jo stærkere strømtilførslen er, jo større er også støj-effekten. Den støj, der fremkaldes af ladediskenes bevægelser inden for dioden, kaldes også Schrotraschen og forstærkes yderligere af den ovenfor beskrevne lawine-effekt i Z-dioderne.
Hvad kommer det an på ved køb af Z-dioder?
Ved køb af Z-dioder finder du hos os altid udførlige produktbeskrivelser og oplysninger om dioden tekniske data. Naturligvis gælder det grundlæggende om, til hvilket formål du vil anvende din Z-diode. Alligevel skal du altid være opmærksom på, at du aldrig overskrider den maksimalt tilladte tabseffekt. Denne angives ved de tekniske data som P(TOT) for dioden. Ellers kan dioden meget hurtigt ødelægges.
Derudover skal du være opmærksom på den angivne spærrespænding og tolerance. Den er FOR EKSEMPEL (Up) findes i de tekniske data og giver dig oplysninger om, hvilken spænding Z-dioden kan drives med. Af den angivne spærrespænding og tolerance findes den maks. tilladte spærrespænding samt den minimalt nødvendige spærrelpænding, så dioden kan tages i brug på behørig vis.
Desuden er de forskellige kabinettyper vigtige, der er tilpasset til bestemte formål. Sådan kan de alt efter konstruktion anvendes til gennemstikningsmontage eller til overflademontering. Den pågældende kabinettype finder du i artiklens titel og i produktbeskrivelsen. Husene kan bestå af metal, glas eller plast og adskiller sig fra hinanden afhængigt af producenten.
Alligevel skal du altid være opmærksom på, at du aldrig overskrider den maksimalt tilladte tabseffekt. Denne angives ved de tekniske data som P(TOT) for dioden. Ellers kan dioden meget hurtigt ødelægges.
Alt efter anvendelse af Z-dioden opstår der yderligere mange forudsætninger og koder, som det skal overholdes. De findes også i de tekniske data eller i kategorien "dokumenter & downloads", hvor du har et omfattende produktark til rådighed for hver diode. Her kan du få vist alle detaljer og kendetal for den pågældende diode.
Vores praktisk tip
Hus med integreret metalkøler giver en betydeligt bedre varmeafledning. Derved øges den maksimalt tilladte tabseffekt, dvs. P(DØD) minimalt.