Un guide ultime des diodes Zener en 2021

Une diode Zener est très utile lorsqu'il s'agit de réguler et de stabiliser les variations de charge ou d'alimentation par rapport à une source de tension et à d'autres applications. Que savez-vous de la diode Zener ? 

Ce guide présentera la définition d'une diode Zener, ses caractéristiques, ses spécifications, ses applications, son fonctionnement et son symbole dans le schéma de circuit. Si vous êtes un passionné d'électronique ou si vous êtes en contact avec la diode Zener au travail, vous pouvez avoir une meilleure compréhension de la diode Zener grâce à ce partage. Continuons à lire !

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Contenu

● Qu'est-ce qu'une diode Zener ?

● 3 principales caractéristiques d'une diode Zener

● Spécifications d'une diode Zener

● Quelles sont les applications d'une diode Zener ?

● Comment fonctionne une diode Zner ?

● Qu'est-ce que le symbole de la diode Zener ?

● QFP

● Conclusion

Qu'est-ce qu'une diode Zener ? 

Les diodes Zener sont des dispositifs semi-conducteurs discrets à base de silicone qui permettent au courant de circuler dans les deux sens - soit en sens inverse, soit en sens direct. Les diodes sont constituées d'une jonction en silicone PN fortement dopée, qui est destinée à conduire dans le sens inverse une fois qu'un seuil de tension particulier a été atteint.

Les diodes Zener ont une tension de claquage inverse définie. Lorsque cela est atteint, ils commencent à conduire le courant et continuent à fonctionner sans cesse dans le sens de polarisation inverse sans subir de dommages. L'un des principaux avantages des diodes Zener est qu'une plage variable de tensions maintiendra toujours une chute de tension constante à travers la diode. En conséquence, les diodes Zener peuvent être utilisées pour des applications de régulation de tension.

L'introduction aux diodes Zener qui expliquent leur fonctionnement

3 principales caractéristiques d'une diode Zener

Les diodes Zener fonctionnent de la même manière que les diodes conventionnelles lorsqu'elles sont dans le mode de polarisation directe. 

● Ils ont une tension d'activation de polarisation comprise entre 0.3 et 0.7 V. Lorsqu'il est connecté en mode inverse, il y a un petit courant de fuite dans la plupart des applications. 

● Lorsque la tension inverse augmente jusqu'à la tension de claquage définie, un courant circule dans la diode. Lorsque le courant augmente jusqu'à un maximum (déterminé par les résistances en série), il se stabilise alors et reste constant sur une large plage de tension appliquée.

● Quelle que soit la valeur du courant traversant la diode, la tension reste quasiment constante. C'est également le cas avec de grandes variations de courant, à condition que le courant de diode reste entre le courant maximum et le courant de claquage.

Le fort autocontrôle d'une diode Zener est très utile lorsqu'il s'agit de réguler et de stabiliser les variations de charge ou d'alimentation par rapport à une source de tension. Cela en fait une caractéristique clé car elle permet à la diode d'être utilisée dans une variété d'applications de régulateur de tension.

Spécifications d'une diode Zener

Certaines spécifications varient selon les diodes Zener individuelles. Ceux-ci incluent la dissipation de puissance, la tension de fonctionnement nominale et le courant inverse maximal. Les spécifications courantes supplémentaires incluent :

● Tension Zener - cela se rapporte à la tension de claquage inverse. Cela va de 2.4 V à 200 V, selon la diode spécifique

● Courant (maximum) - le courant maximum à la tension Zener nominale. Cela peut aller de 200uA à 200A

● Courant (minimum) - le courant minimum requis à la tension Zener pour que la diode tombe en panne. C'est typiquement entre 5mA et 10mA

● Puissance nominale - la puissance maximale de dissipation de la diode, comprenant à la fois le courant traversant la diode et la tension à travers celle-ci. Les valeurs standard incluent 400 mW, 500 mW, 1 W et 5 W. Avec les diodes montées en surface, les valeurs typiques sont de 200 mW, 350 mW, 500 mW et 1 W

● Tolérance de tension - typiquement ±5 %

● Stabilité de la température - les diodes les plus stables sont généralement d'environ 5 V

● Résistance Zener - la résistance présentée par la diode

Quelles sont les applications d'une diode Zener ? 

Les diodes Zener sont utilisées pour une gamme d'applications, notamment :

● Régulation de tension

● Référence de tension

● Suppression des surtensions

● Changer d'application

● Circuits d'écrêtage

Il est possible d'utiliser une diode Zener pour créer une tension de sortie stabilisée à faible ondulation dans des conditions de courant de charge variables. Lorsqu'un résistance de limitation de courant appropriée est utilisé pour faire passer un courant mineur d'une source de tension à travers la diode, un courant suffisant sera conduit pour maintenir la chute de tension requise. Lorsque la valeur de charge est modifiée, la sortie de tension moyenne change également. Cependant, l'ajout d'une diode Zener peut produire une sortie de tension uniforme.

Cela étant dit, il convient également de noter que les diodes Zener peuvent occasionnellement produire du bruit électrique sur l'alimentation CC car elles fonctionnent pour stabiliser la tension. C'est bien dans la majorité des applications, mais en ajoutant une valeur élevée condensateur de découplage à la sortie de la diode peut rectifier le problème en fournissant un lissage supplémentaire.

Comme les diodes Zener peuvent fonctionner dans des conditions de polarisation inverse, elles peuvent être utilisées dans des circuits régulateurs de tension pour maintenir une sortie de tension continue constante. Cette tension constante peut être maintenue malgré les variations de tension d'entrée ou les changements de courant de charge.

Ce circuit régulateur de tension comprend une résistance de limitation de courant qui est connectée en série avec la tension d'entrée. La diode et la charge doivent alors être connectées en parallèle. La tension de sortie stabilisée et la tension de claquage de la diode seront toujours les mêmes.

Comment fonctionne une diode Zener ?

Le principe de fonctionnement d'une diode Zener est déterminé par la cause de la panne de la diode dans la condition de polarisation inverse. Il existe généralement deux types - la panne Zener et la panne d'avalanche.

Répartition de Zener

Une panne Zener se produit avec une tension de polarisation inverse comprise entre 2V et 8V. L'intensité du champ électrique est suffisante pour appliquer une force aux électrons de valence, les séparant des noyaux - même à cette basse tension. Ce processus forme des paires électron-trou mobiles, augmentant ainsi le flux de courant.

Les claquages ​​Zener se produisent généralement pour les diodes hautement dopées avec un champ électrique important et une faible tension de claquage. Plus d'énergie est gagnée par les électrons de valence à mesure que la température augmente, nécessitant donc moins de tension vers l'extérieur. Cela signifie également que la tension de claquage Zener diminue parallèlement à la température.

Répartition des avalanches

Le claquage de tension se produit également dans la condition de polarisation inverse, à un minimum de 8 V, pour les diodes dopées à la lumière qui ont une tension de claquage élevée. Les électrons qui traversent la diode entrent en collision avec les électrons de la liaison covalente, la perturbant. 

La vitesse des électrons augmente à mesure que la tension augmente également, ce qui signifie que les liaisons covalentes peuvent être rompues plus facilement. Il convient également de noter que la tension de claquage par avalanche augmente parallèlement à la température.

Qu'est-ce que le symbole de la diode Zener ? 

Les images ci-dessous illustrent le symbole de diode Zener standard utilisé dans un schéma de circuit. Ce symbole montre comment la présence d'une diode Zener serait notée dans un schéma de circuit. De même, si vous voyez ce symbole dans un schéma de circuit, cela signifie qu'une diode Zener est présente à ce point du circuit.

Ce diagramme s'appuie ensuite sur ce qui précède, montrant plus d'informations sur la diode Zener. La ligne supérieure du diagramme montre le symbole de la diode plus le positif et le négatif en ce qui concerne l'anode et la cathode. La ligne du bas du diagramme montre la même chose, sauf avec une version simplifiée d'une diode réaliste par opposition au symbole de la diode Zener.

Foire aux questions

1. Q : Plusieurs diodes Zener peuvent-elles être connectées en série ?

R : Plusieurs diodes Zener peuvent être connectées en série, généralement pour atteindre une tension Zener spécifique. Cependant, si vous utilisez plusieurs diodes, vous devez également surveiller le courant Zener et vous assurer que la valeur maximale n'est pas dépassée. 

En effet, le courant Zener maximal autorisé est égal à la diode la plus basse connectée en série. Cela signifie également que lorsque deux diodes Zener sont connectées en série, si les diodes n'ont pas la même spécification de courant Zener, elles n'afficheront pas le courant ou la tension Zener spécifiés.

2. Q : Quelle est la différence entre la diode Zener et la diode ?

R : La diode est un dispositif semi-conducteur conducteur unidirectionnel (unidirectionnel). Les diodes Zener sont également des dispositifs semi-conducteurs, mais la principale différence est qu'elles peuvent conduire l'électricité dans des conditions de polarisation directe et inverse. 

Une autre différence importante entre les deux types est l'intensité du dopage. Les diodes traditionnelles sont généralement modérément dopées, tandis que les diodes Zener sont plus dopées pour obtenir une tension de claquage plus élevée.

3. Q : Où sont utilisées les diodes Zener ?

La diode Zener est largement utilisée dans divers appareils électroniques et est l'un des composants de base des circuits électroniques. Ils sont utilisés pour générer un rail d'alimentation stable à faible puissance à partir d'une tension plus élevée et fournir une tension de référence pour le circuit, en particulier une alimentation électrique stable telle que la construction dans un Régulateur DC / DC pour la protection contre les surtensions.

4. Q : Quels sont les avantages des diodes Zener ?

La diode Zener est moins chère qu'une autre diode. La diode peut être utilisée pour ajuster et stabiliser la tension dans le circuit. Ces diodes ont des normes de performances élevées. Contrôler le courant qui circule.

Conclusion

En parlant de cela, nous apprenons les informations de base sur la diode Zener, y compris sa définition, ses caractéristiques, ses spécifications, ses applications, son fonctionnement et comment est-elle notée dans un schéma de circuit. Une meilleure compréhension de la diode Zener peut vous aider à mieux les utiliser dans le circuit de régulation de tension. Que pensez-vous de la diode Zener ? Laissez vos commentaires ci-dessous et nous vous répondrons dès que possible. Si vous pensez que ce partage vous est utile, n'oubliez pas de le partager !

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