ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تقوم ثنائيات السيليكون العادية بحظر أي تيار من خلالها عندما تكون متحيزة ، وتتلف عندما يكون الجهد العكسي مرتفعًا جدًا . لذلك ، لا يتم تشغيل هذه الثنائيات عن قصد في منطقة الانهيار .
إنها مصممة خصيصًا للعمل في منطقة الانهيار دون عطل . لهذا السبب ، يشار إلى الثنائيات Zener في بعض الأحيان باسم الثنائيات الانهيار .
تعد ثنائيات زينر هي العمود الفقري لمنظمات الجهد ، والدوائر التي تحافظ على حمل الجهد ثابتًا تقريبًا على الرغم من التغييرات الكبيرة في الجهد الكهربائي ومقاومة الحمل .
توضح الأشكال التالية الرموز التخطيطية لصمام ثنائي زينر . في أي من الرموز ، تشبه الخطوط “Z” ، والتي تعني “Zener” .
طريقة عمل الزينر دايود :
يمكن أن يعمل الصمام الثنائي زينر في أي من المناطق الثلاثة : الانحياز الأمامي ، والتسرب ، الانحياز العكس أو الانهيار . دعونا نفهم هذا من خلال الرسم البياني I-V لصمام ثنائي زينر .
العمل في منطقة الانحياز الامامي في الزينر ديود :
عندما تكون الثنائيات ثنائية الاتجاه منحازة للأمام ، تتصرف تمامًا مثل ثنائيات السيليكون العادية وتبدأ في التحرك عند حوالي 0.7 فولت .
العمل في منطقة التسرب في الزينر ديود
توجد منطقة التسرب بين الصفر الحالي والانهيار .
في منطقة التسرب ، يتدفق تيار عكسي صغير عبر الصمام الثنائي . يحدث هذا التيار العكسي بواسطة ناقلات الأقلية المنتجة حرارياً .
العمل في منطقة الانحياز العكسي في الزينر ديود :
إذا تابعت زيادة الجهد العكسي ، فستصل في النهاية إلى ما يسمى بجهد Zener ذي الجهد VZ الخاص بالديود .
في هذه المرحلة ، تحدث عملية تسمى انهيار الانهيار في طبقة نضوب أشباه الموصلات ويبدأ الصمام الثنائي في إجراء الاتجاه بشدة في الاتجاه المعاكس .
يمكنك أن ترى من الرسم البياني أن الانهيار له مركبة حادة للغاية ، تليها زيادة رأسية تقريبًا في التيار . لاحظ أن الجهد عبر الصمام الثنائي zener ثابت تقريبًا ويساوي تقريبًا VZ على معظم منطقة الانهيار .
يوضح الرسم البياني أيضًا الحد الأقصى للتيار العكسي الحالي (حد أقصى) . طالما أن التيار العكسي أقل من “IZ Max” ، فإن الصمام الثنائي يعمل ضمن نطاقه الآمن . إذا تجاوز التيار “IZ Max” ، سيتم تدمير الصمام الثنائي .
منظم الجهد زينر :
يحافظ الصمام الثنائي Zener على إخراج جهد ثابت في منطقة الانهيار ، على الرغم من اختلاف التيار من خلاله . هذه هي ميزة مهمة من الصمام الثنائي زينر ، والتي يمكن استخدامها في تطبيقات منظم الجهد . لذلك يسمى أحيانا الصمام الثنائي زينر ديود منظم الجهد .
على سبيل المثال ، ناتج مقومات نصف الموجة أو الموجة الكاملة أو الجسر يتكون من تموجات متراكبة على جهد تيار مستمر . من خلال توصيل الصمام الثنائي زينر بسيط عبر إخراج المقوم ، يمكننا الحصول على الجهد الناتج أكثر استقرارا .
يوضح الشكل التالي منظم جهد زينر البسيط (المعروف أيضًا باسم منظم زينر) .
لتشغيل الصمام الثنائي zener في حالة انهياره ، يتم تحيز الصمام الثنائي zener عن طريق توصيل الكاثود الخاص به بالطرف الموجب لمصدر الجهد .
يتم توصيل سلسلة المقاوم RS في سلسلة مع الصمام الثنائي زينر بحيث التيار الذي يتدفق عبر الصمام الثنائي هو أقل من الحد الأقصى . خلاف ذلك ، سوف يحترق الصمام الثنائي zener ، مثل أي جهاز بسبب تبديد الطاقة الزائد .
يتم توصيل مصدر الجهد VS عبر الجمع . أيضا ، للحفاظ على الصمام الثنائي في حالة انهياره ، يجب أن يكون مصدر الجهد VS أكبر من الجهد انهيار زينر VZ .
يتم إخراج الجهد الناتج Vout من جميع أنحاء الصمام الثنائي زينر .
التشغيل في الانحياز العكسي أو الانهيار للزينر دايود :
لاختبار ما إذا كان الصمام الثنائي zener يعمل في منطقة الانهيار ، نحتاج إلى حساب مقدار الجهد Thevenin الذي يواجهه الصمام الثنائي .
الجهد Thevenin هو الجهد الموجود عندما يتم قطع الصمام الثنائي زينر من الدائرة .
تيار الدائر أو سلسلة المقاومة للزينر دايود :
تيار وجهد الحمل في دائرة الزينر دايود :
نظرًا لأن مقاوم الحمل متوازٍ مع الصمام الثنائي زينر ، فإن فولتية الحمل هي نفسها فولتية زينر .
باستخدام قانون أوم ، يمكننا حساب الحمل الحالي :
تيار الزينر دايود :
الصمام الثنائي زينر ومقاوم الحمل متوازيان . إجمالي التيار يساوي مجموع التيارات الخاصة بهم ، وهو نفس تيار المار خلال المقاوم السلسلة .
هذا يخبرنا أن ، تيار zener يساوي تيار السلسلة ناقص تيار الحمل .
الفولتية المشتركة لفولتية زينر دايود :
يتم تصنيع ثنائيات زينر في تصنيفات الجهد القياسية المدرجة في الجدول أدناه . يسرد الجدول الفولتية الشائعة لأجزاء 0.3W و 1.3W .
Common voltages for 0.3W | ||||||
2.7V | 3.0V | 3.3V | 3.6V | 3.9V | 4.3V | 4.7V |
5.1V | 5.6V | 6.2V | 6.8V | 7.5V | 8.2V | 9.1V |
10V | 11V | 12V | 13V | 15V | 16V | 18V |
20V | 24V | 27V | 30V |
Common voltages for 1.3W | ||||||
4.7V | 5.1V | 5.6V | 6.2V | 6.8V | 7.5V | 8.2V |
9.1V | 10V | 11V | 12V | 13V | 15V | 16V |
18V | 20V | 22V | 24V | 27V | 30V | 33V |
36V | 39V | 43V | 47V | 51V | 56V | 62V |
68V | 75V | 100V | 200V |
تطبيقات الزينر دايود :
لقد رأينا حتى الآن كيف يمكن استخدام الثنائيات Zener لتنظيم مصدر مستمر للتيار المستمر . بصرف النظر عن ذلك ، تستخدم الثنائيات زينر أيضا في تطبيقات مختلفة . وهنا بعض منهم .
Preregulator
الفكرة الأساسية وراء Preregulator هي توفير مدخلات منظمة إلى منظم zener بحيث يتم تنظيم الناتج النهائي بشكل جيد للغاية .
يوجد أدناه مثال على preregulator (الصمام الثنائي زينر الاول) يقود منظم zener (الثنائي زينر الثاني).
Waveshaping
في معظم التطبيقات ، تظل ثنائيات زينر في منطقة الانهيار . ولكن هناك استثناءات مثل دوائر waveshaping .
في دائرة تشكيل الموجات أعلاه ، يتم توصيل اثنين من الثنائيات zener العودة إلى الوراء لتوليد موجة مربعة . وتسمى هذه الدائرة مازحا “مولد الموجة المربعة ” .
في النصف الإيجابي للدورة ، يجري الصمام الثنائي العلوي Z1 وينهار الصمام الثنائي السفلي Z2 . لذلك ، يتم قص الإخراج .
في النصف السلبي للدورة ، يتم عكس الإجراء . ينفذ الصمام الثنائي السفلي Z2 ، وينهار الصمام الثنائي العلوي Z1 . بهذه الطريقة يكون الناتج موجة مربعة تقريبًا .
مستوى القطع يساوي جهد زينر (الصمام الثنائي المكسور) بالإضافة إلى 0.7V (الصمام الثنائي المنحاز إلى الأمام) .
Producing Nonstandard Output Voltages
من خلال دمج ثنائيات زينر مع ثنائيات السيليكون العادية ، يمكننا إنتاج عدة فولتات تيار مستمر غير قياسية مثل هذا :
Driving a Relay
كما تعلم ، فإن توصيل مرحل أو ريلي 6 فولت بنظام 12 فولت يمكن أن يتسبب في تلف المرحل . تحتاج إلى إسقاط بعض الجهد . الشكل أدناه يوضح طريقة واحدة لإنجاز هذا .
في هذه الدائرة ، يتم توصيل الصمام الثنائي 5.6V zener في سلسلة مع التتابع بحيث يظهر فقط 6.4V عبر التتابع ، والذي هو في حدود التسامح مع تصنيف الجهد المتتابع .
تمت بحمد الله ^_^
موقع ممتاز