تفسیر شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) و مدارات الکترونیکی قدرت

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته:شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) پارامتر اصلی مدارات های قدرت است. خرابی دستگاه های منطقی به همان اندازه مهم است که معمولاً بدون کاهش ولتاژهای اعمال شده ابعاد دستگاه را کاهش می دهد و در نتیجه میدان الکتریکی داخلی را افزایش می دهد.

شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) حداکثر ولتاژ تعصب معکوس که می توان در یک دیود pn اعمال شود با شکست محدود می شود. شکست با افزایش سریع جریان تحت تعصب معکوس مشخص می شود. ولتاژ کاربردی مربوطه به عنوان ولتاژ خرابی گفته می شود.دو مکانیسم می تواند باعث شکست شود ، یعنی ضرب بهمن ، ضرب بهم زدن و تونل مکانیکی کوانتومی حامل ها از طریق باند. هیچ یک از این دو مکانیسم خراب کننده مخرب نیستند. اما گرمای ناشی از جریان بزرگ خرابی و ولتاژ خرابی زیاد باعث از بین رفتن دیود زنر Zenner می شود ، مگر اینکه در اثر حرارت کافی فراهم شود.

شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) نوع خاصی از طراحی قابل اعتماد در دیود است که در حال حاضر به جریان "عقب" زمانی در مدار که یک مجموعه ولتاژ معکوس خاص، شناخته شده به عنوان ولتاژ زنر zenner ، میباشد. دیود های زنر zenner با تنوع زیادی از ولتاژ های مختلف تولید می شوند و برخی حتی متغیر هستند. برخی از دیود های زنر دارای شکست ولتاژ (break voltage) و بسیار doped با ولتاژ Zener کم هستند، در این حالت انتقال معکوس به دلیل تونل کوانتومی الکترونی در فضای کوتاه بین مناطق p و n اتفاق می افتد - این بعنوان اثر شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) شناخته می شود.

هر دو نوع شکست ولتاژ (break voltage) در دیود های زنر (Zenner) با اثر یکسو کننده غالب در ولتاژ های پایین و شکست بهمن در ولتاژهای بالاتر وجود دارند.دیود های زنر zenner در مدارات الکترونیکی از انواع مختلف استفاده می شود و یکی از پایه ها و اجزای حیاتی و اساسی ساخت مدار های مختلف الکترونیکی میباشند.از دیگر کاربرد های دیود های زنر (Zenner) و مدارات الکترونیکی قدرت، شیفت دهندۀ سطح ولتاژ، یا بُرِش گر (clipper) ولتاژ است. دیود زنر به ندرت در بایاس مستقیم به کار می رود.zenner نوع خاصی از دیود است که بر خلاف دیود معمولی، نه تنها اجازۀ عبور جریان از آند به کاتد می دهد، بلکه در جهت معکوس، زمانی که ولتاژ از حد معینی موسوم به «ولتاژ زنر» فراتر رود، نیز جریان را عبور می دهد.ولتاژ زنر را به نام های دیگری از جمله ولتاژ شکست، ولتاژ زانو یا ولتاژ بهمنی نیز می شناسند. معمولی ترین کار دیود زنر zenner تثبیت (ثابت نگه داشتن) ولتاژ میباشد.

یادآوری ابتدایی دیود های زنر (Zenner)

جنس نیمه هادی های دیود زنرZenner از سیلیسیم بوده و در بایاس موافق مانند یک دیود معمولی سیلیسیمی عمل می کند . بر خلاف دیود های معمولی که در بایاس مخالف ، در منطقه شکست آسیب می بینند ، دیودهای زنر به گونه ای ساخته می شوند تا بتوانند در منطقه شکست کار کنند . وقتی ولتاژ بایاس مخالف دیود زنر را به تدریج افزایش دهیم ، در یک ولتاژ خاص دیود شروع به هدایت می کند. ولتاژی که دیود زنر در مقابل آن در بایاس معکوس هادی می شود به ولتاژ شکست زنر معروف است . در کارخانه های سازنده دیود زنر ، با تنظیم میزان ناخالصی در این دیودها ، دیود هایی با ولتاژ های شکست مختلف ساخته می شوند . با هادی شدن دیود در ولتاژ شکست دیود ، ولتاژ دو سر دیود تقریباً ثابت می ماند و جریان عبوری از دیود افزایش می یابد . از این خاصیت دیود زنر برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک