English
Diode zener là một trong số các loại linh kiện bán dẫn mang đến nhiều vai trò, lợi ích cho các mạch điều chỉnh điện áp hiện nay. Tuy nhiên không có nhiều người biết được diode zener là gì và nắm rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của chúng. Hôm nay hãy cùng Cti Supply đi vào tìm hiểu chi tiết các thông tin liên quan đến zener diode trong bài viết chia sẻ bên dưới đây.
Nội dung chính
Tìm hiểu khái niệm diode zener là gì?
Diode zener là gì? Đây chính là một trong số những linh kiện bán dẫn silicon cho phép dòng điện chạy theo 2 chiều thuận và chiều ngược. Tên gọi Diode Zener của linh kiện này được đặt theo tên của Clarence Melvin Zener – đây chính là người đã phát hiện ra đặc tính điện này.
Điện áp đánh thủng của diode zener sẽ được xác định rõ ngay tại thời điểm điện đánh thủng nó bắt đầu dẫn điện ở chế độ phân cực ngược mà không bị hỏng hóc. Ngoài ra, sự sụt giảm điện áp trên diode vẫn sẽ không đổi trong một phạm vi điện áp rộng. Là một trong các đặc tính giúp cho diode zener trở thành linh kiện phù hợp để sử dụng trong quá trình điều chỉnh điện áp.
Diode Zener có hình dáng khác với diode thường ở màu sắc của chúng. Ký hiệu diode zener trong mạch điện được biểu thị bằng đường gạch chéo giống chữ Z (là biểu tượng của chữ “Zener”).
Cấu tạo diode zener
Cấu tạo của diode zener là gì? Loại diode này có 2 lớp bán dẫn P và N ghép lại với nhau. Với diode zener, các lớp bán dẫn N và P sẽ được khuếch tán với nhau. Vùng tiếp giáp của chúng sẽ được phủ một lớp silicon dioxide (SiO2). Lớp SiO2 được sử dụng giúp ngăn ngừa sự nhiễm bẩn của các mối nối.
Trong quá trình thiết kế, toàn bộ tổ hợp tạo nên diode zener sẽ được mạ kim loại để giúp tạo kết nối cực dương và cực âm.
Thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật của diode zener là gì? Các diode zener khác nhau đều sẽ được phân biệt dựa vào các thông số kỹ thuật như là: Điện áp làm việc định danh, dòng ngược tối đa, sự thất thoát năng lượng. Sau đây là một số thông số của diode zener thường được sử dụng:
- Điện áp Zener (VZ): Được dùng để chỉ điện áp sự cố đảo ngược 2.4 V – 200V, chúng có thể lên đến 1 kV trong khi mức tối đa cho thiết bị gắn trên bề mặt (SMD) là tầm khoảng 47 V.
- Dòng điện định mức tối đa của diode zener (IZ max): Có giá trị là 200 µA – 200 A.
- Dòng điện tối thiểu để diode bị đánh thủng (IZ min): Có giá trị là 5mA – 10mA.
- Công suất tối đa mà diode Zener có thể tiêu tan được bởi tích của điện áp trên diode và dòng điện chạy qua nó (Pz ): Có các giá trị tiêu biểu như là 400 mW, 500mW, 1 W, 5W. Còn đối với bề mặt được gắn là 200mW, 350mW, 500mW, 1 W là những giá trị điển hình.
- Dung sai điện áp: Thông thường sẽ dao động tầm ± 5%.
- Nhiệt độ làm việc ổn định: Làm việc với điện áp 5V diode zener sẽ có độ ổn định tốt nhất
- Điện trở Zener RZ chúng được thể hiện từ các đặc tính IV
Nguyên lý làm việc của zener diode
Trong bài viết tìm hiểu diode zener là gì hôm nay chúng ta cũng sẽ được biết nguyên lý làm việc của diode zener:
Khi đặt 1 điện áp ngược trong giới hạn cho phép của diode zener thì ở đầu ra sẽ thu được điện áp cố định (tùy theo từng loại Diode Zener mà điện áp sẽ khác nhau). Hiểu 1 cách khác, diode zener giống như 1 bộ phân áp, chúng sẽ tạo ra 1 điện áp đầu ra cố định khi mà giá trị điện áp đầu vào thay đổi.
Diode zener có nguyên lý hoạt động giống với các diode thông thường ở chế độ phân cực thuận và có giá trị điện áp bật từ 0,3V – 0,7V. Tuy nhiên, khi diode zener được kết nối với chế độ phân cực ngược, thường thấy trong hầu hết các ứng dụng của nó và mức điện áp ngược tăng lên đến điện áp đánh thủng (VZ) đã được xác định từ trước, lúc này sẽ có một dòng điện bắt đầu được chạy qua diode.
Dòng điện khi tăng đến mức tối đa, được xác định bởi điện trở nối tiếp, sau đó chúng sẽ ở mức ổn định và không đổi trong một phạm vi rộng của điện áp ứng dụng.
Ứng dụng
Diode zener hiện nay được sử dụng rất phổ biến trong các mạch điều chỉnh điện áp và trong những ứng dụng chuyển mạch, mạch clipper:
- Bộ điều chỉnh điện áp: Điện áp của tải bằng với điện áp đánh thủng VZ của diode, điện trở nối tiếp sẽ có nhiệm vụ giới hạn dòng điện qua diode và giảm bớt điện áp dư thừa khi diode dẫn. Lúc này điện áp ở phần đầu ra sẽ ổn định hơn.
- Diode zener trong mạch bảo vệ quá áp: Trong trường hợp điện áp đầu vào tăng lên một giá trị cao hơn so với điện áp đánh thủng của zener, dòng điện sẽ chạy và gây ra sụt áp trên điện trở. Điều này sẽ kích hoạt SCR và tạo ra một mạch ngắn đi xuống đất . Mạch sẽ mở cầu chì và tiến hành ngắt kết nối tải với nguồn cung cấp.
- Mạch cắt sử dụng diode zener: Diode zener được dùng để giúp sửa đổi và định hình các mạch cắt dạng sóng AC xoay chiều. Mạch có tác dụng giới hạn hay cắt bỏ các phần của 1 hoặc cả 2 nửa chu kỳ của dạng sóng AC để nhằm mục đích định hình, bảo vệ.
Bài viết chia sẻ trên là tất cả những thông tin liên quan đến chủ đề tìm hiểu diode zener là gì, nắm rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của linh kiện điện tử này để ứng dụng tốt trong những mạch điều chỉnh điện áp. Hi vọng bạn sẽ chọn được loại diode zener phù hợp để sử dụng cho thiết bị của mình, mang lại hiệu quả tốt nhất cho công việc.