Im Alltag und bei beruflichen Tätigkeiten in allen Bereichen sind verschiedene elektronische Geräte weit verbreitet. Ihre Leistung wird durch eine Konstantspannungsquelle sichergestellt, die von einem Wechselstromnetz gespeist wird. Die Netzspannung "geht" oft in weiten Grenzen, und ohne besondere Maßnahmen spiegeln sich all diese Änderungen direkt in der Ausgangsspannung wider. Dies wirkt sich nicht optimal auf die Funktion des elektronischen Geräts aus. Um diesen Nachteil zu überwinden, werden eine Reihe von Schaltungslösungen verwendet, um die Ausgangsspannung der Quelle zu stabilisieren. Die Funktionen einer Schlüsselkomponente der überwiegenden Mehrheit der Stabilisierungsschaltungen werden von einer Zenerdiode ausgeführt.
Zenerdiodenmerkmale
Die Zenerdiode (in der ausländischen Literatur oft als Zenerdiode bezeichnet) ist eine Halbleiterdiode, die im Sperrvorspannungsmodus betrieben wird. Aufgrund der entsprechenden Struktur des pn-Übergangs bei einem Spannungswert, der eine bestimmte Schwellenspannung erreicht, beginnt er elektrischer Durchschlag, wodurch der Strom mit einer sehr geringen Änderung des Spannungsabfalls an der Verbindungsstelle stark ansteigt, wie in gezeigt Abbildung 1. Dieser Bereich arbeitet für die Zenerdiode.
Standardisierte Parameter
Der Hersteller gibt in den technischen Daten eine Reihe von Parametern an, die bei der Auslegung von Stabilisierungskreisen erforderlich sind.
Erforderlich:
- Stabilisierungsspannung;
- maximaler Strom.
Die Bequemlichkeit der Verwendung sowjetischer Zenerdioden wird spürbar dadurch erleichtert, dass die Stabilisierungsspannung explizit in ihren Index eingetragen wird. Beispielsweise bezeichnet die Bezeichnung KS147 eine Silizium-Zenerdiode mit einer Stabilisierungsspannung von 4,7 V.
Das einfachste Stabilisierungsschema
Das einfachste sogenannte. Die parametrische Stabilisierungsschaltung ist in Abbildung 2 dargestellt und besteht aus einer Zenerdiode und einem Begrenzungswiderstand R. Es funktioniert wie folgt. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung um ΔU erhöht wird, steigt der Strom durch die Zenerdiode sofort an, wodurch ΔU auf R abfällt und die Eingangsspannung der Kette unverändert bleibt.
Die starke Seite der Schaltung in Abbildung 2 ist die normale Leistung sowohl bei einer gleichmäßigen als auch bei einer plötzlichen Änderung der Eingangsspannung. Um die Qualität der Stabilisierung durch Impulseingangsaktionen weiter zu verbessern, wird häufig parallel zur Zenerdiode ein großer Kondensator eingebaut.
Überprüfung der Wartungsfreundlichkeit
Die Überprüfung des Zustands einer Zenerdiode ähnelt der Überprüfung einer herkömmlichen Diode und wird mit einem Multimeter durchgeführt: Das Element muss in der einen Richtung einen großen Widerstand und in der anderen einen kleinen Widerstand aufweisen (Abbildung 3). Dies liegt daran, dass die Durchbruchspannung im Widerstandsmessmodus deutlich höher ist als die Ausgangsspannung des Testers.