Rådgivare
Texten nedan är maskinöversatt från tysk originaltext.
Värt att veta om Z-dioder
Vanligen tillåter dioder bara strömflödet i flödesriktningen och låser i motsatt riktning, för till exempel som likriktardiod att garantera strömflödet endast i en riktning. Som speciell typ av dioder används Z-dioden däremot huvudsakligen för stabilisering av spänningar. Den kan även användas för att begränsa spänningar i en strömkrets. Hur exakt Z-dioden fungerar, vilka för- och nackdelar den erbjuder och inom vilka områden den kan användas, får du reda på i denna guide. Dessutom finns det vid köpet vissa saker som du bör vara uppmärksam på, för att välja rätt diod för dina behov.
Hur fungerar Z-dioder?
Vilka för- och nackdelar har Z-dioder?
Hur temperaturberoende är Z-dioder?
Vad används Z-dioder?
Stabiliseringsrör med en zenerdiod
Spänningsstabilisering med Z-diod och transistor (kollektorkrets)
Vad är det som händer vid köp av Z-dioder?
Hur fungerar Z-dioder?
Medan Z-dioderna drivs i spärrriktning, arbetar den i måriktning som en vanlig diod. Man talar med Z-dioder om så kallade Zener- eller lavineffekter, som leder till att strömmen ökar plötsligt när en viss spärrspänning uppnås.
Båda effekterna uppträder vid olika spänningar. Så talar man vid en spärrspänning på under 5 volt om Zener-effekt. Den uppstår när den elektriska fältstyrkan i barriärskiktet är tillräckligt stor för att bryta elektronpassen. Elektronerna löses ut ur sitt gallerförband och ökar på så sätt den elektriska ledningsförmågan, samt läckström eller Zenström.
Från och med en spänning på över 5 volt uppträder Zener-effekt och lavineffekt samtidigt, och Lavineffekten gör att det inbyggda spärrskiktet tillsätts av de frigjorda laddningsorganen. Vid en spärrspänning på över ca 6,5 volt uppstår endast lavineffekten. Samtidigt ökar spänningen till en nivå där lastbäraren accelereras så mycket att ytterligare lastbärare frigörs från andra rutnätspatomer.
Sekvensen upprepas och antalet frisläppta lastanordningar was/potenna, vilket leder till en plötslig ledningsförmåga hos barriärbeläggningen. Därför är Lavineffektens namn hämtat från det plötsliga ”överrullandet” av spärrskiktet med lastningsanordnare. Dioder som endast löser upp denna effekt ovanför brytspänning kallas Avalanche-dioder. Så snart spänningen faller under brytspänningsvärdet återställs spärrskiktet omedelbart, så att endast ett mycket lågt strömflöde i spärrriktningen är möjligt.
Det finns olika diodtyper som manövreras med olika spärrspänningar. Dessa kan beskrivas på följande sätt:
| Diodtyp | Up i Voltvid IZ = 5 mA | RZ in Ohmvid IZ = 5 mA | αZ· 10− 4/Kvid IZ = 5 mA |
|---|---|---|---|
| SPD 2,7 | 2,4 3,1 | 70 | −9 |5 |
| SPD 4,7 | 4,1 5,2 | 60 | 6 0 |
| SPD 6,8 | 6:1 7,5 | 4 | − 1 20 till +4 |
| SPD 8,2 | 7,3 9,2 | 4 | +2. 20 till +7 |
| SPD 12 | 10,7 13,4 | 15 | +6 20 till +9 |
| SPD 15 | 13,0 16,5 | 20 | +7 20 till +9 |
Vilka för- och nackdelar har Z-dioder?
Z-dioderna är perfekta för spänningsstabilisering, eftersom de är jämförelsevis prisvärda och enkla att använda. Du kan alltså trots variabelt strömflöde hålla spänningen konstant, för att skydda känsliga komponenter mot spänningsvariationer. Det finns dock olika nackdelar som måste beaktas, beroende på tillämpningsområdet.
Om du arbetar med signaler kan det hända att Z-dioden verkar störande på signaler genom komponentens icke-linjäritet. Eventuella snedvridningar kan uppstå både i flödesriktningen och i kontrollriktningen.
Vårt praktiska tips
Z-dioder lämpar sig endast för kretsar med låg och relativt konstant strömförbrukning. Spänningsregulator är bättre anpassad till stora strömfluktuationer och strömflöden.
Hur temperaturberoende är Z-dioder?
Z-dioder värmer knappt vid normal drift. Om det emellertid skulle uppstå en stor belastning kan en mycket hög temperaturutveckling uppstå. Vid belastning över maximalt tillåten förlusteffekt was bland annat till följd av stark Uppvärmning till mycket snabb materialutmattning, vilket kan leda till att komponenten förstörs. Framför allt vid användning som kräver en exakt spänning är temperaturberoende till nackdel. Temperaturberoende hos en Z-diod anges med hjälp av temperaturkoefficienten.
Vårt praktiska tips
Om du sätter på Z-dioder med positiva och negativa temperaturkoefficienter i rad, så höjer sig temperaturkoefficienten optimalt och reducerar på så sätt temperaturberoendet till ett minimum.
Vad används Z-dioder?
Framför allt för kopplingar med lågt strömflöde är Z-dioder särskilt användbara för spänningsstabilisering. Detta kan till exempel användas vid nätenheter, eftersom den stabiliserar likspänningen och därmed minimerar rippel.
Stabiliseringsrör med en zenerdiod
Spänningsstabilisering med Z-diod och transistor (kollektorkrets)
De kan även vara till hjälp vid spänningsbegränsning, samt vid överbelastningsskydd. Mätaren kan skyddas med Z-dioder, eftersom den begränsar spänningen vid fullt utslag i mätaren. På så sätt ökar inte strömmen i mätaren ytterligare och den är skyddad mot överbelastning. Om du vill använda Z-dioder som säkerhetsbarriär vid explosionsskydd, talar man i regel om en barriär. Den förhindrar att oacceptabelt hög energi tränger in i ett mycket brandfarligt område.
Dessutom används Z-dioder ofta för att visa störningar, till exempel för att beskriva störningar i en överföringskanal. Dessa störningar kallas vitt brus och kan genereras genom lavineffekten av Z-dioderna. Ju starkare strömflödet är, desto större blir även bruseffekten. Bruset som orsakas av lastbäraren inom dioderna kallas också skridskorna och förstärks av den lavineffekt som beskrivs ovan i Z-dioderna.
Vad är det som händer vid köp av Z-dioder?
Vid köp av Z-dioder hittar du alltid utförliga produktbeskrivningar och information om de tekniska data som dioderna innehåller. Naturligtvis är det viktigt för vilket ändamål du vill använda dina Z-dioder. Ändå bör du alltid se till att du aldrig överskrider den maximalt tillåtna förlusteffekten. Denna anges i de tekniska data i dioden som P(TOT). Annars kan dioden mycket snabbt förstöras.
Dessutom bör du vara uppmärksam på den angivna spärrspänningen och toleransen. Den är SOM T.EX. spänn. (Undersökningsperioden) att hitta i de tekniska uppgifterna och ge dig information om vilken spänning Z-dioderna kan drivas med. Från den angivna spärspänningen och toleransen uppstår den maximalt tillåtna spärrspänningen, samt den minsta nödvändiga spärrspänningen för att kunna ta dioden i drift korrekt.
Dessutom är de olika typer av hölje som är utformade för vissa användningsområden viktiga. På så sätt kan de beroende på konstruktion användas för genomsticksmontering eller för ytmontering. Du hittar varje typ av hölje i artikelns titel och i produktbeskrivningen. Höljet kan vara av metall, glas eller plast och kan variera beroende på tillverkare.
Ändå bör du alltid se till att du aldrig överskrider den maximalt tillåtna förlusteffekten. Denna anges i de tekniska data i dioden som P(TOT). Annars kan dioden mycket snabbt förstöras.
Beroende på användning av Z-diod uppstår många andra förutsättningar och siffror, som det gäller att beakta. Dessa finns också i de tekniska uppgifterna eller i kategorin dokument & nedladdningar, där det finns ett omfattande produktblad för varje diod. Här kan du se alla detaljer och siffror på respektive diod.
Vårt praktiska tips
Hölje med inbyggd metallkylare ger en betydligt bättre värmeavledning. Detta ökar den maximalt tillåtna förlusteffekten, alltså P(TOT) minimalt.