דיודת זנר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Math.svg יש לפשט ערך זה: הערך מנוסח באופן טכני מדי, וקשה להבנה לקהל הרחב.
יש להוסיף מבוא אינטואיטיבי שיסביר את הרעיונות והמושגים בצורה פשוטה יותר, רצוי בליווי דוגמאות. אם אתם סבורים כי הערך אינו ברור דיו או שיש נקודה שאינכם מבינים בו, ציינו זאת בדף השיחה שלו. יש לציין כי ערכים מדעיים רבים מצריכים רקע מוקדם.
הסימון של דיודת זנר
אופיין של דיודת זנר. קנה המידה למתח חיובי ושלילי שונים

דיודת זנר היא דיודה שמיועדת לפעול תחת ממתח אחורי, שהזרם בה הוא אפסי עד למתח הפריצה של הדיודה, ועולה באופן חד מעליו.

בדומה לשסתום על גבי דוד קיטור: כמו כל דיודה, גם דיודת זנר מעבירה זרם בכיוון אחד, וחוסמת אותו בכיוון ההפוך, אך ייחודה של דיודת זנר בכך שהיא מעבירה גם זרם בכיוון ההפוך אם המתח גבוה מרף מסוים, הקרוי מתח הפריצה. דיודת זנר משמשת לעתים קרובות לשמירה על מתח מבוקר במעגלים אלקטרוניים.

את תהליך הפריצה בדיודת זנר גילה הפיזיקאי האמריקאי קלרנס זנר בשנת 1934 ולכן היא קרויה על שמו.

דיודה רגילה שמחוברת בממתח אחורי לא תאפשר הולכת זרם חשמלי למעט זרם הזליגה (עד מתח הפריצה). חריגה ממתח הפריצה גורמת לדיודה רגילה לההרס בגלל חום וזרם גדול מדי. כאשר הדיודה נתונה בממתח קדמי נופל על הדיודה מתח של כ- 0.7 וולט, כמעט ללא תלות בזרם שזורם בדיודה. המתח שנופל על הדיודה תלוי בסוג הדיודה - בעיקר בחומרים מהם הדיודה עשויה.

לדיודת זנר כמעט אותן תכונות כמו לדיודה רגילה, רק שבניגוד לדיודה רגילה לדיודת זנר יש מתח פריצה נמוך שנקרא מתח זנר (Zener Voltage). דיודת זנר מכילה צומת p-n מזוהם מאוד שמאפשר לאלקטרונים לעבור מפס הערכיות של החומר מסוג p לפס ההולכה של החומר מסוג n. בדיודת זנר שעוברת את מתח זנר כשהיא מחוברת בממתח אחורי, מתרחש תהליך מבוקר של פריצה והדיודה מאפשרת הולכת זרם ושומרת על מפל מתח קבוע במתח זנר - כמו בממתח קדמי. למשל, בדיודה שמתח זנר שלה שווה ל-3.2 וולט יתרחש תהליך של פריצה כשהיא מחוברת בממתח אחורי במתח של 3.2 וולט. כמעט ללא תלות בזרם שזורם בדיודה. לכן, דיודת זנר משמשת בדרך כלל לייצר מתח ייחוס לשלב בתהליך הגברה, או לייצוב הזרם ביישומים של זרם נמוך.

ניתן לשלוט על מתח זנר על ידי תהליך זיהום מבוקר של צומת הP-N.

תהליך אחר שמשיג תוצאה דומה הוא אפקט המפולת בדיודת מפולת. למעשה שתי הדיודות בנויות באופן זהה ושני האפקטים (אפקט זנר ואפקט המפולת) מופיעים בשתי הדיודות. בדיודות צורן (סיליקון) עד 5.6 וולט, אפקט זנר הוא הבולט ומקדם הטמפרטורה הוא שלילי. מעל 5.6 וולט אפקט המפולת הוא הבולט ומקדם הטמפרטורה חיובי.

בדיודה של 5.6 וולט שני האפקטים קורים בו זמנית ומקדמי הטמפרטורה מבטלים זה את זה. לכן, דיודה של 5.6 וולט היא הבחירה המועדפת במערכות שבהן הטמפרטורה היא קריטית.

בשיטות ייצור מודרניות ניתן לייצר דיודה בעלת מתח זנר נמוך מ-5.6 וולט עם מקדמי טמפרטורה זניחים. אולם במתחים גבוהים מקדמי ההתנגדות גדלים בצורה דרמטית. לדיודה בעלת מתח זנר של 75 וולט יש מקדם טמפרטורה גדול פי 10 מאשר לדיודת בעלת מתח זנר של 12 וולט.

כל הדיודות האלה משווקות תחת השם "דיודת זנר". דיודת זנר משמשת במעגלים חשמליים רבים. השימוש העיקרי שלה הוא לווסת את המתח על ענף של המעגל ולשמור את המתח עליו להיות מתח זנר. דיודת זנר שמחוברת במקביל לענף לא תיתן למתח עליו לעבור את מתח זנר מפני שהיא מקצרת את המעגל אחרי שמתרחשת פריצה.