Diode Zener là gì? Nguyên lý làm việc của Zener Diode

Diode Zener về cơ bản giống như một diode tiếp giáp PN thông thường nhưng thường hoạt động trong điều kiện sai lệch ngược. Nhưng diode tiếp giáp PN thông thường được kết nối trong điều kiện phân cực ngược không được sử dụng như diode Zener trên thực tế. Một diode Zener là một diode tiếp giáp PN được thiết kế đặc biệt, pha tạp cao.

Nguyên lý làm việc của Zener Diode

Khi một diode tiếp giáp PN bị phân cực ngược, lớp suy giảm sẽ trở nên rộng hơn. Nếu điện áp phân cực ngược này trên diode được tăng liên tục, lớp suy giảm sẽ ngày càng rộng hơn. Đồng thời, sẽ có một dòng bão hòa ngược liên tục do các sóng mang thiểu số.

Sau một số điện áp ngược nhất định trên đường giao nhau, các sóng mang thiểu số có được động năng đủ do điện trường mạnh . Các electron tự do có đủ động năng va chạm với các ion đứng yên của lớp suy giảm và đánh bật các electron tự do hơn. Những electron tự do mới được tạo ra này cũng có được động năng đủ do cùng một điện trường và chúng tạo ra nhiều electron tự do hơn do va chạm tích lũy. Do hiện tượng giao hoán này, rất sớm, các electron tự do khổng lồ được tạo ra trong lớp cạn kiệt, và toàn bộ diode sẽ trở nên dẫn điện. Loại sự cố này của lớp suy giảm được gọi là sự cố tuyết lở, nhưng sự cố này không hoàn toàn sắc nét. Có một loại sự cố khác trong lớp cạn kiệt, sắc nét hơn so với sự cố tuyết lở và đây được gọi là sự cố Zener . Khi một điểm nối PN là diode bị pha tạp cao, nồng độ các nguyên tử tạp chất sẽ cao trong tinh thể. Nồng độ nguyên tử tạp chất cao hơn này làm cho nồng độ các ion trong lớp suy giảm cao hơn do đó đối với điện áp phân cực ngược được áp dụng tương tự, chiều rộng của lớp suy giảm trở nên mỏng hơn so với trong một diode pha tạp thông thường.

Do lớp suy giảm này mỏng hơn, độ dốc điện áp hoặc cường độ điện trường trên lớp suy giảm khá cao. Nếu điện áp ngược được tiếp tục tăng, sau một điện áp được áp dụng nhất định, các electron từ các liên kết cộng hóa trị trong vùng cạn kiệt sẽ xuất hiện và làm cho vùng suy giảm dẫn điện. Sự cố này được gọi là sự cố Zener. Điện áp tại đó sự cố này xảy ra được gọi là điện áp Zener. Nếu điện áp ngược được áp dụng trên diode nhiều hơn điện áp Zener, thì diode cung cấp một đường dẫn đến dòng điện qua nó, do đó không có khả năng xảy ra sự cố tuyết lở tiếp theo. Về mặt lý thuyết, sự cố Zener xảy ra ở cấp điện áp thấp hơn sau đó xảy ra sự cố tuyết lở trong một diode, đặc biệt là pha tạp cho sự cố Zener. Sự cố Zener sắc nét hơn nhiều so với sự cố tuyết lở. Điện áp Zener của diode được điều chỉnh trong quá trình sản xuất với sự trợ giúp của pha tạp cần thiết và phù hợp. Khi mộtDiode zener được kết nối qua một nguồn điện áp và điện áp nguồn lớn hơn điện áp Zener, điện áp trên một diode Zener vẫn cố định không phụ thuộc vào điện áp nguồn. Mặc dù ở điều kiện đó, dòng điện qua diode có thể có giá trị bất kỳ tùy thuộc vào tải kết nối với diode. Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng một diode Zener chủ yếu để kiểm soát điện áp trong các mạch khác nhau.

Mạch Diode Zener

Zener Diode không là gì ngoài một diode duy nhất được kết nối theo xu hướng ngược, chúng tôi đã tuyên bố điều đó. Một diode được kết nối ở vị trí thiên vị ngược trong mạch được hiển thị dưới đây,

Ký hiệu mạch của diode Zener cũng được hiển thị bên dưới.

Đặc điểm của Diode Zener

Bây giờ, thảo luận về các mạch diode chúng ta nên xem qua biểu diễn đồ họa về hoạt động của diode zener . Thông thường, nó được gọi là đặc tính VI của diode Zener.

Sơ đồ trên cho thấy các đặc tính VI của một diode zener. Khi diode được kết nối theo chiều thuận, diode này hoạt động như một diode bình thường nhưng khi điện áp phân cực ngược lớn hơn điện áp zener thì xảy ra sự cố đột ngột. Trong các đặc tính VI trên V z là điện áp zener. Nó cũng là điện áp đầu gối vì tại thời điểm này dòng điện tăng rất nhanh.