ซีเนอร์ไดโอด Zener Diode
VIDEO
ซีเนอร์ไดโอด เป็นไดโอดชนิดพิเศษที่สร้างให้มีการทำงานแตกต่างจากไดโอดเรียงกระแสทั่วไปกล่าวคือเมื่อให้ไบแอสตรงกับซีเนอร์ไดโอด ก็จะมีการทำงานที่เหมือนกับไดโอดทั่วไป คือ นำกระแสได้และมีแรงดันตกคร่อมขณะๆได้รับไบแอสตรงเท่ากับ 0.6V และเมื่อซีเนอร์ไดโอดได้รับไบแอสกลับถึงค่าแรงดันที่กำหนดไว้ (การกำหนดค่าแรงดันขึ้นในกระบวนการสร้างซีเนอร์ไดโอด เช่น 2.2V 5.1 V 6 V 10 V 12 V ฯลฯ)
คลิปแนะนำการเช็คไดโอดว่าดีหรือเสีย
VIDEO
ซีเนอร์ไดโอดจะนำกระแสได้และจะเกิดแรงดันตกคร่อมตัวมันคงที่เท่ากับค่าแรงดันที่กำหนดจากบริษัทผู้ผลิต สัญลักษณ์และกราฟลักษณะสมบัติของซีเนอร์ไดโอดดังรูป
รูปภาพแสดงชั้นของสารกึ่งตัวนำ สัญลักษณ์ และ ซีเนอร์ไดโอดของจริง
กราฟลักษณะสมบัติทางกระแสและ แรงดันของซีเนอร์ไดโอด
คุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอด
การพังทลายของซีเนอร์(Zener Breakdown) ของไดโอดแบ่งเป็น 2 ชนิด คือการพังทลายแบบอะวาลานซ์ หมายความว่า เมื่อไดโอดได้รับไบแอสกลับ ที่แรงดันสูงมากๆจะทไให้มีกระแสไหลย้อนกลับผ่านไดโอดจำนวนมาก และทำให้รอยต่อของไดโอดทะลุและใช้งานไม่ได้อีก
การพังทลายอีกแบบหนึ่ง คือการพังทลายแบบซีเนอร์ เป็นการพังทลายที่เกิดขึ้นกับแรงดันไบแอสกลับค่าต่ำๆ 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 https://g-tech.ac.th/vdo/ELECTRICdoc