اردیبهشت
دیود زنر
تعریف: یک دیود نیمه هادی با دوپ زیاد که به نام دیود زنر شناخته‌می‌شود. به عبارت دیگر دیودی که مخصوص بهینه سازی ناحیه شکست طراحی شده‌است به دیود زنر معروف‌است.
نمایش نمادین Zener Diode در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.
نمودار مدار درشکل زیر نشان داده‌شده‌است. Zener Diode در بایاس معکوس استفاده‌می‌شود. بایاس معکوس به این معنی‌است که ماده نوع n دیود به ترمینال مثبت منبع تغذیه و ماده نوع P به پایانه منفی منبع تغذیه متصل‌می‌شود. ناحیه شکست دیود بسیار نازک‌است زیرا از مواد نیمه هادی به شدت دوپ شده ساخته‌شده‌است.
کار دیود زنر
Zener Diode از مواد نیمه هادی به شدت دوپ شده تشکیل‌شده‌است. دوپ شدید به این معنی‌است که ناخالصی‌های سطح بالا به مواد اضافه‌می‌شود تا رسانایی آن بیشترشود. ناحیه تخلیه دیود زنر به دلیل ناخالصی‌ها بسیار نازک‌است. مواد دوپینگ شدید، شدت میدان الکتریکی را در سراسر ناحیه تخلیه دیود زنر حتی برای ولتاژ معکوس کوچک افزایش‌می‌دهد.
هنگامی که هیچ بایاس در سراسر Zener Diode اعمال‌نمی‌شود، الکترون ها در باند ظرفیت ماده p-type باقی‌می‌مانند و جریانی از دیود عبور‌نمی‌کند. نواری که الکترون های ظرفیتی (خارجی ترین الکترون مداری) در آن قرار می‌گیرند به عنوان الکترون باند ظرفیتی شناخته‌می‌شود. هنگامی که انرژی خارجی در سراسر آن اعمال‌می‌شود، الکترون های باند ظرفیت به راحتی از یک باند به نوار دیگر حرکت‌می‌کنند.
هنگامی که بایاس معکوس در سراسر دیود اعمال‌می‌شود و ولتاژ تغذیه برابر با ولتاژ زنراست، در جهت بایاس معکوس شروع به هدایت‌می‌کند. ولتاژ زنر ولتاژی‌است که در آن منطقه تخلیه به طور کامل ناپدیدمی‌شود .
بایاس معکوس در سراسر دیود اعمال‌می‌شود و شدت میدان الکتریکی را در سراسر منطقه تخلیه افزایش‌می‌دهد. بنابراین، به الکترون ها اجازه‌می‌دهد تا از باند ظرفیت مواد نوع P به نوار رسانایی مواد نوع N حرکت کنند. این انتقال الکترون های باند ظرفیت به نوار رسانایی مانع بین مواد نوع p و n را کاهش‌می‌دهد. هنگامی که منطقه تخلیه به طور کامل ناپدید شد، دیود شروع به هدایت در بایاس معکوس‌می‌کند.
ویژگی ها
نمودار مشخصه VI دیود زنر در شکل زیر نشان داده‌شده‌است. این منحنی نشان می‌دهد که دیود زنر، زمانی که در بایاس فورواردینگ متصل می‌شود، مانند یک دیود معمولی رفتارمی‌کند. اما زمانی که ولتاژ معکوس روی آن اعمال‌می‌شود و ولتاژ معکوس فراتر از درجه بندی از پیش تعیین شده افزایش می یابد، شکست زنر در دیود رخ‌می‌دهد.
در ولتاژ شکست زنر، جریان در جهت معکوس شروع به جریان می‌کند. نمودار شکست زنر دقیقاً عمودی نیست که نشان‌می‌دهد دیود زنر مقاومت دارد. ولتاژ روی زنر با معادله زیر نشان داده‌شده‌است.
V = V Z + I Z R Z
کاربردها
دیودزنر بیشتر در کاربردهای تجاری و صنعتی استفاده می‌شود. موارد زیر کاربرد اصلی آن است.
به عنوان تثبیت کننده ولتاژ – Zener Diode برای تنظیم ولتاژ استفاده می‌شود. ولتاژ ثابت را از منبع ولتاژ نوسان به بار فراهم می‌کند. دیود زنر به صورت موازی در سراسر بار متصل می‌شود و ولتاژ V Z را ثابت نگه می‌دارد و از این رو ولتاژ را تثبیت‌می‌کند.
برای محافظت از مولتی متر – Zener Diode معمولاً در مولتی مترها برای کنترل حرکت کنتور در برابر اضافه بارهای ناگهانی استفاده‌می‌شود. به طور موازی با دیود متصل‌می‌شود. هنگامی که اضافه بار در سراسر دیود رخ می‌دهد، بیشتر جریان از دیود عبور می‌کند. بنابراین، متر را از آسیب محافظت‌می‌کند.
نیمه هادی درونی و نیمه هادی بیرونی
برای شکل دهی موج – دیودزنر برای تبدیل موج سینوسی به موج مربعی استفاده‌می‌شود. این کار را می توان با قرار دادن دو Zener Diode به صورت سری با مقاومت انجام داد. دیود پشت به پشت و در جهت مخالف متصل‌می‌شود.
هنگامی که ولتاژ اعمال شده در ترمینال کمتر از ولتاژ زنر است، دیودها مسیر مقاومتی بالایی را به جریان ارائه می دهند و ولتاژ ورودی اعمال شده در سراسر دیود در ترمینال خروجی ظاهر می‌شود. هنگامی که ولتاژ از ولتاژ زنر بالاتر می رود، یک مسیر مقاومت کم و جریان زیادی از دیود ارائه می دهند. به همین دلیل افت ولتاژ سنگین در مقاومت و قطع موج ورودی در اوج رخ می‌دهد. بنابراین، موج مربعی در سرتاسر ترمینال خروجی ظاهرمیشود.