Zener Diyot

Zener Diyot, ters yönde çalışacak şekilde tasarlanmış özel katkılı bir diyot çeşididir. Zener diyot, P ve N tipi iki yarı iletkenin birleşiminden oluşur. Uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutarlar. Zener diyotunun terminallerindeki voltaj tersine çevrildiğinde ve Zener Voltajına ulaştığında, bağlantı bir arıza yaşar ve akımın ters yönde akmasına izin verir. Zener Etkisi olarak bilinen bu durum, Zener diyotlarının temel bir özelliğidir.

Zener diyot, güç dağılımı gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli paketleme seçeneklerine sahiptir. Bazıları yüksek güçlü uygulamalar için tasarlanırken, diğerleri yüzeye montaj formatlarında mevcuttur. En yaygın olarak kullanılan Zener diyot, diyotun katot tarafını gösteren ayırt edici bir bant ile küçük bir cam muhafaza içinde paketlenmiştir. Devre şemalarında bir Zener diyotunu temsil etmek için kullanılan sembol, normal bir diyotunkine benzer, ancak bir ekleme ile benzersizleşir. Diyotun katot tarafına (bantlı tarafa) işaret eden bir üçgen veya ok ucundan oluşur. Bu üçgene, katot ucunda biri yukarı, diğeri aşağı doğru uzanan iki dik çizgi eşlik eder. Bu çizgiler, Zener diyotunun spesifik davranışını gösterir ve devre şemalarında onu diğer diyot türlerinden ayırt etmeye yardımcı olur. Sembol, mühendislerin ve teknisyenlerin bir devrede bir Zener diyotunun varlığını kolayca tanımlamasına ve anlamasına olanak tanıyan görsel bir temsil sağlar. Özetle Zener diyot elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılan yarı iletken diyotlardan biridir.

Elektronik devrelerde çok önemli bir rol oynayan Zener diyotun özellikleri şunlardır:

  • Zener/Arıza Gerilimi: Zener veya ters arıza voltajı 2.4 V ile 200 V arasında değişir, bazen yüzeye monte cihaz için maksimum 1 V iken 47 kV’a kadar çıkabilir.
  • Akım Iz (maks): Nominal Zener Voltajındaki maksimum akımdır (Vz – 200μA ila 200 A)
  • Akım İz (min): Diyotun bozulması için gereken minimum akım değeridir.
  • Güç Derecesi: Zener diyotunun dağıtabileceği maksimum gücü belirtir. Diyotun voltajının ve içinden geçen akımın çarpımı ile verilir.
  • Sıcaklık Kararlılığı: 5 V civarındaki diyotlar en iyi kararlılığa sahiptir.
  • Voltaj Toleransı: Tipik olarak %±5’tir.

Zener Diyot Nasıl Çalışır?

Zener diyot, ileri yönlü olduğunda normal bir diyota benzer şekilde çalışır. Bununla birlikte, ters taraflı modda, diyottan küçük bir kaçak akım akar. Ters voltaj arttıkça ve önceden belirlenmiş arıza voltajına (Vz) ulaştığında, akım diyottan akmaya başlar. Bu akım, seri direnç tarafından belirlenen maksimum seviyeye ulaşır, ardından stabilize olur ve çok çeşitli uygulanan voltajlarda sabit kalır.

Bir Zener Diyotunda iki tür arıza vardır: Çığ Arızası ve Zener Arızası.

1.      Zener Diyot Çığ Arızası

Çığ arızası, yüksek ters gerilime maruz kaldığında hem normal diyotlarda hem de Zener diyotlarda meydana gelir. PN bağlantısına önemli bir ters voltaj uygulandığında, serbest elektronlar yüksek hızlara ulaşmak için yeterli enerji kazanır. Bu yüksek hızlı elektronlar, diğer atomlarla çarpışarak ek elektronların atılmasına neden olur. Bu sürekli çarpışma süreci, çok sayıda serbest elektron üretir ve bu da diyot aracılığıyla elektrik akımında hızlı bir artışa neden olur. Normal bir diyot durumunda, akımdaki bu ani dalgalanma ona kalıcı olarak zarar verebilir. Bununla birlikte, bir Zener diyot, çığ kırılmasına dayanacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır ve ani akım artışını kaldırabilir. Çığ arızası tipik olarak Zener voltajı (Vz) 6V’den büyük olan Zener diyotlarda meydana gelir.

2.      Zener Diyot Zener Arızası

Zener diyota uygulanan ters öngerilim voltajı, Zener voltajına yaklaştığında, tükenme bölgesindeki elektrik alanı, elektronları değerlik bantlarından çekecek ve çıkaracak kadar güçlü hale gelir. Yoğun elektrik alanı tarafından enerjilendirilen bu değerlik elektronları, ana atomlarından ayrılır. Bu durum, voltajdaki hafif bir artışın bile elektrik akımında hızlı bir dalgalanmaya yol açtığı Zener arıza bölgesinde gerçekleşir.

3.      Çığ Arızası ve Zener Arızası

Zener etkisi 5.6 volta kadar olan voltajlarda baskınken, çığ etkisi bu eşiğin ötesinde daha belirgin hale gelir. Her iki etki de benzer olsa da ayrım, Zener etkisinin bir kuantum fenomeni olması, çığ etkisinin ise bir elektrik akımına benzer şekilde değerlik bandındaki elektronların hareketini içermesi gerçeğinde yatmaktadır. Çığ etkisi, bir Zener arızasının izin verdiğine kıyasla diyot boyunca daha büyük bir akıma izin verir.

Zener Diyot Kullanım Alanları

Zener diyotun uygulamaları şunlardır:

  • Voltaj regülatörü olarak Zener diyotu: Zener diyot, küçük yükler arasında voltajı düzenlemek için bir Şönt voltaj regülatörü olarak kullanılır. Ters önyargı yapmak için yüke paralel bağlanır ve diz voltajını aştığında, yük üzerindeki voltaj sabit hale gelir. Zener diyotlarının arıza voltajı, çok çeşitli akımlar için sabittir.
  • Aşırı voltaj korumasında Zener diyotu: Giriş voltajı Zener kırılma voltajından daha yüksek olduğunda, direnç üzerindeki voltaj düşer ve kısa devreye neden olur. Bu, Zener diyot kullanılarak önlenebilir.
  • Kırpma devrelerinde Zener diyotu: AC dalga biçiminin yarım döngülerinden birinin veya her ikisinin parçalarını sınırlayarak AC dalga biçimi kırpma devrelerini değiştirmek için kullanılır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here