ซีเนอร์ไดโอด Zener Diode
โดย : Admin

ซีเนอร์ไดโอด Zener Diode
 

 

ซีเนอร์ไดโอด เป็นไดโอดชนิดพิเศษที่สร้างให้มีการทำงานแตกต่างจากไดโอดเรียงกระแสทั่วไปกล่าวคือเมื่อให้ไบแอสตรงกับซีเนอร์ไดโอด ก็จะมีการทำงานที่เหมือนกับไดโอดทั่วไป คือ นำกระแสได้และมีแรงดันตกคร่อมขณะๆได้รับไบแอสตรงเท่ากับ 0.6V   และเมื่อซีเนอร์ไดโอดได้รับไบแอสกลับถึงค่าแรงดันที่กำหนดไว้ (การกำหนดค่าแรงดันขึ้นในกระบวนการสร้างซีเนอร์ไดโอด เช่น 2.2V 5.1 V 6 V 10 V 12 V ฯลฯ)
 



ซีเนอร์ไดโอดจะนำกระแสได้และจะเกิดแรงดันตกคร่อมตัวมันคงที่เท่ากับค่าแรงดันที่กำหนดจากบริษัทผู้ผลิต สัญลักษณ์และกราฟลักษณะสมบัติของซีเนอร์ไดโอดดังรูป
 

รูปภาพแสดงชั้นของสารกึ่งตัวนำ สัญลักษณ์ และ ซีเนอร์ไดโอดของจริง

 


กราฟลักษณะสมบัติทางกระแสและ แรงดันของซีเนอร์ไดโอด



คุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอด


การพังทลายของซีเนอร์(Zener Breakdown) ของไดโอดแบ่งเป็น 2 ชนิด คือการพังทลายแบบอะวาลานซ์ หมายความว่า เมื่อไดโอดได้รับไบแอสกลับที่แรงดันสูงมากๆจะทไให้มีกระแสไหลย้อนกลับผ่านไดโอดจำนวนมาก และทำให้รอยต่อของไดโอดทะลุและใช้งานไม่ได้อีก

การพังทลายอีกแบบหนึ่ง คือการพังทลายแบบซีเนอร์เป็นการพังทลายที่เกิดขึ้นกับแรงดันไบแอสกลับค่าต่ำๆ  ซึ่งกำหนดได้จากการโดปสารกึ่งตัวนำที่ใช้สร้างเป็นซีเนอร์ไดโอด การพังทลายแบบซีเนอร์นี้จะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดจำนวนหนึ่ง ซึ่งต้องรักษาไม่ให้เกิดค่าพิกัดสูงสุด และจะทำให้เกิดสภาวะที่แรงดันตกคร่อมซีเนอร์ไดโอดมีค่าคงที่เรียกว่า แรงดันซีเนอร์

คุณสมบัติข้อนี้สามารถนำซีเนอร์ไดโอดไปสร้างเป็นวงจรควบคุมแรงดันไฟตรงจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงให้มีค่าแรงดันคงที่ได้ ซีเนอร์ไดโอดที่มีใช้อยู่ในทั่วไป มีขนาดแรงดันซีเนอร์ตั้งแต่ 1.8 V ถึง 200V 


คุณสมบัติของการพังทลาย(Breakdown  Characteristics) เมื่อพิจารณาจากกราฟลักษณะสมบัติโดยเฉพาะการพังทลายของซีเนอร์ไดโอดเมื่อได้รับไบแอสกลับดังรูปด้านบน  เมื่อเพิ่มแรงดันไบแอสกลับจนถึงค่าแรงดันซีเนอร์(VZ)จะเกิดกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดมากขึ้น ที่จุดเอียงของกราฟ จะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเท่ากับ IZKและถ้าซีเนอร์ไดโอดได้รับแรงดันสูงขึ้นอีกกระแสจะเพิ่มขึ้น แต่แรงดันซีเนอร์จะคงที่ แต่ถ้าเพิ่มกระแสเกินกว่าค่ากระแสซีเนอร์สูงสุด (IZM)แรงดันซีเนอร์จะไม่คงที่

 

 


กราฟคุณสมบัติของกระแสและแรงดันของซีเนอร์ไดโอดเมื่อได้รับไบแอสกลับ



ดังนั้นการนำซีเนอร์ไดโอดไปใช้ในการควบคุมให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงให้คงที่ โดยใช้ค่าแรงดันซีเนอร์นั้น จึงต้องออกแบบวงจรควบคุมให้มีกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอดช่วงระหว่างค่ากระแส IZKถึงค่าIZM  สำหรับกระแส IZTหมายถึง ค่ากระแสทดสอบค่าแรงดันซีเนอร์ ซึ่งเป็นค่ากระแสที่พิกัดของแรงดันซีเนอร์ตามค่าที่ผู้ผลิตกำหนด


 
ตัวอย่าง  ซีเนอร์ไดโอดที่ใช้งานวงจรคลิปสัญญาณ
 

 


 

ที่มา : บางส่วนจาก http://www.g-tech.ac.th/vdo/ELECTRICdoc

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (http://9engineer.com/)