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 diodatj. 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/