ZENEROVY DIODY
Začneme nejprve definicí, vocogou. Zenerova dioda je polovodičový prvek s přechodem PN, který se užívá především v zapojení ke stabilizaci napětí. Jméno nese po svém vynálezci, Clarenci Zenerovi a slouží ke stabilizaci napětí.
Zenerova dioda ZD je vždy provozována v opačném směru než klasická usměrňovací dioda, tj. na katodě je kladné napětí + U ve srovnání s referenčním potenciálem na společném vodiči – zem (viz obrázek 1a). Pokud je napětí na katodě nízké, chová se jako všechny ostatní diody polarizované v opačném směru a proud jí neprotéká. Když budeme napětí pozvolna zvyšovat, až dojde na určitou hodnotu danou konstrukcí diody, tedy na tak zvané Zenerovo napětí Uz, dojde k nedestruktivnímu průrazu, tedy průchodu proudu a dioda se stává vodivou. Aby nedošlo k destrukci a tedy zkratu, musíme průchozí proud omezit na přípustnou úroveň předřadným odporem Rp zapojeným v sérii. Pak napětí na Zenerově diodě zůstává téměř konstantní. Proud, který má při tom protékat diodou udává výrobce v tabulkách. Zenerovy diody jsou vyráběny pro různá napětí, asi od 3,3V až do 33V.
Obr. 1a – zapojení Zenerovy diody Obr. 1b – zapojení stabilizátoru
Praktické zapojení je na obrázku 1b, kde na zátěži představované odporem Rs dostaneme stabilní napětí nezávislé na kolísání vstupního napětí +U. Výstupní napětí +Uz je rovno Zenerovu napětí použité diody. Proud protékající předřadným odporem Rp je rozdělen mezi Iz diody a proud spotřebiče (zátěže) Is.
Zapojení na obrázku 1b je určeno pouze pro stabilizaci napětí zátěže s malým odběrem Is, nejvýše jen do několika mA. Pro poněkud větší proudy (třeba až 100 mA) se používá zesílení pomocí tranzistoru v zapojení zvaném emitorový sledovač, viz obrázek 2.
Obr. 2 – zdroj stálého napětí
Napětí na jeho bázi je rovno konstatnímu napětí na Zenerově diodě, napětí na emitoru je nižší o napětí diody (přechodu) báze – emitor Ube kolem 0,6V, proto je výstupní napětí na zátěži Rs o tuto hodnotu menší, než Zenerovo napětí diody.
Obr. 3 – zdroj stálého proudu.
Když zátěž (představovanou odporem Rs) zapojíme do obvodu
kolektoru a do obvodu emitoru zapojíme odpor Ra, tak na rozdíl od obrázku 2 je
napětí a proud na odporu Ra, tedy aktuální Ia = (Uz - Ube) / Ra při konstantní
zátěži Rs. Obvod nyní zajišťuje konstantní proud zátěží který je závislý na
napětí Uz ale nezávislý na velikosti Rs.
Náhrada Zenerových diod tranzistory.
Zapojení znázorněné na obrázku 4 představuje dvojpól, který se chová jako Zenerova dioda. Zenerovo napětí se dá nastavit pomocí potenciometru M22 v rozmezí cca 3 až 25 voltů (z časopisu Elektor).
Obr. 4 – náhrada Zenerovy diody
Při požadavku stabilizace menšího napětí, je možno použít zapojení podle obrázku 5, které má Zenerovo napětí Uz = 1,5V (z časopisu Electronic).
Obr. 5 – náhrada Zenerovy diody s malým napětím.
Pro menší proudy plně vyhoví v těchto zapojeních tranzistory BC548 (NPN) a BC558 (PNP).
Podklady převzaty z http://www.ferromel.de/