لا تتناسب. سيقتل! (ج)
سأحاول شرح العمل مع الثنائيات ومصابيح LED وكذلك الثنائيات زينر على الأصابع. يمكن لمهندسي الإلكترونيات ذوي الخبرة تخطي المقالة ، لأنهم لن يجدوا أي شيء جديد لأنفسهم. لن أخوض في نظرية الموصلية الإلكترونية لثقب تقاطع pn. أعتقد أن نهج التعلم هذا سوف يربك المبتدئين فقط. هذه نظرية عارية ، لا صلة لها بالممارسة تقريبًا. ومع ذلك ، بالنسبة لأولئك المهتمين بالنظرية ، أقترح
هذه المقالة . مرحبا بكم في الجميع تحت القطط.
هذه هي المقالة الثانية من دورة الإلكترونيات. أوصي أيضًا بقراءة
الأول ، الذي يخبر عن التيار الكهربائي والجهد.
الصمام الثنائي هو جهاز أشباه الموصلات يحتوي على دبابيس للتوصيل. بعبارات بسيطة ، يتم تصنيعه عن طريق توصيل 2 أشباه الموصلات بأنواع مختلفة من الشوائب ، ويطلق عليهما المانح والمستقبل ، n و p ، على التوالي ، وبالتالي يحتوي الصمام الثنائي على تقاطع pn في الداخل. النتائج ، التي تتكون عادة من النحاس المعلب ، تسمى الأنود (A) والكاثود (K). تعود هذه المصطلحات إلى وقت المصابيح الإلكترونية وتستخدم في الكتابة للإشارة إلى اتجاه الصمام الثنائي. التسمية الرسومية أبسط بكثير. سيتم تذكر أسماء استنتاجات الصمام الثنائي في حد ذاتها عند تطبيقها عمليا.
كما كتبت بالفعل ، لن نستخدم نظرية الموصلية الإلكترونية للثقب للديود. نحن ببساطة نغلف هذه النظرية بصندوق أسود مع مشبكين للاتصال. بنفس الطريقة تقريبًا ، يقوم المبرمجون بتغليف العمل مع مكتبات الطرف الثالث ، دون الدخول في تفاصيل عملهم. أو ، على سبيل المثال ، عند استخدام المكنسة الكهربائية ، لا ندخل في تفاصيل حول كيفية ترتيبها بالداخل ، إنها تعمل فقط ومن المهم بالنسبة لنا أن إحدى خصائص المكنسة الكهربائية هي امتصاص الغبار.
النظر في خصائص الصمام الثنائي ، الأكثر وضوحا:
- من الأنود إلى الكاثود ، يسمى هذا الاتجاه المباشر ، يمر الصمام الثنائي بالتيار.
- من الكاثود إلى الأنود ، في الاتجاه المعاكس ، لا يمر الصمام الثنائي بالتيار. (في الواقع لا. ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا).
- عندما يتدفق التيار في الاتجاه الأمامي ، ينخفض جهد معين عبر الصمام الثنائي.
ربما تكون هذه الخصائص معروفة لك بالفعل. ولكن هناك بعض الإضافات. ما يعتبر مباشراً وما هو الاتجاه المعاكس؟ ويسمى Direct مثل هذا الإدماج ، عندما يكون الجهد عند القطب الموجب أكبر من القطب السالب. العكس هو العكس. التضمين إلى الأمام والعكس هو اتفاقية. في الدوائر الحقيقية ، يمكن أن يتغير الجهد على نفس الصمام الثنائي من المباشر إلى الخلف والعكس.
يبدأ الصمام الثنائي السيليكوني في تمرير أي تيار هام على الأقل فقط عندما يكون الجهد عند القطب الموجب أعلى 0.65 فولت تقريبًا من القطب السالب. لا ، ليس هكذا. عندما يتدفق بعض التيار على الأقل ، يكون انخفاض الجهد حوالي 0.65 فولت أو أعلى على الصمام الثنائي.
يسمى الجهد 0.65 فولت بانخفاض الجهد المباشر عند تقاطع pn. هذه ليست سوى قيمة متوسطة تقريبية ، فهي تعتمد على تقنية التصنيع الحالية ودرجة الحرارة البلورية والديود. عندما يتغير التيار المتدفق ، يتغير بشكل غير خطي. للإشارة بطريقة ما إلى هذا اللاخطية بيانياً ، يقوم المصنعون بإزالة خصائص الجهد الحالي للديود. في الثنائيات عالية الجهد عالية الطاقة ، يمكن أن يكون انخفاض الجهد أكثر من 2 ، 3 ، إلخ. مرات. هذا يعني أن العديد من الوصلات pn متصلة في سلسلة داخل الصمام الثنائي.
لتحديد انخفاض الجهد ، يمكنك استخدام خاصية الجهد الحالي (CVC) للصمام الثنائي في شكل رسم بياني. في بعض الأحيان يتم تقديم هذه الرسوم البيانية في أوراق البيانات لنماذج الصمام الثنائي الحقيقي ، ولكن في كثير من الأحيان لا يتم ذلك. على الرسم البياني الأول الذي صادفني ، يظهر رمز CVC KD243A أدناه ، على الرغم من أن هذا ليس مهمًا ، فهي كلها متشابهة تقريبًا.
على الرسم البياني ، Upr هو انخفاض الجهد المباشر عبر الصمام الثنائي. Ipr - التيار المتدفق عبر الصمام الثنائي. يوضح الرسم البياني انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي عندما يتدفق التيار التاسع. ولكن في أغلب الأحيان ، لا يتم عرض خصائص I-V الحقيقية في المحفزات ، ولكن يشار إلى انخفاض الجهد المباشر ، المشار إليه في تيار معين. في الأدب الإنجليزي ، يشار إلى انخفاض الجهد باسم الجهد الأمامي.
كيفية التقديم
إن انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي هو سمة سيئة بالنسبة لنا ، لأن هذا الجهد لا يؤدي عملاً مفيدًا ويتم تبديده كحرارة في حالة الصمام الثنائي. كلما كان الانخفاض أصغر ، كان ذلك أفضل. عادة ، يتم تحديد انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي بناءً على التيار المتدفق عبر الصمام الثنائي. على سبيل المثال ، قم بتشغيل الصمام الثنائي في سلسلة بالحمل. في الأساس ، سيحمي ذلك الدائرة من المعالجة المفرطة ، في حالة انفصال مصدر الطاقة. في الشكل أدناه ، يتم أخذ المقاوم 47 أوم كدائرة محمية ، على الرغم من أنه في الواقع يمكن أن يكون أي شيء ، على سبيل المثال ، قسمًا من دائرة كبيرة. مصدر الطاقة هو بطارية 12 فولت.
لنفترض أن الحمل بدون الصمام الثنائي يستهلك 255 مللي أمبير. في هذه الحالة ، يمكن حساب ذلك وفقًا لقانون أوم: I = U / R = 12/47 = 0.255 A أو 255 مللي أمبير. على الرغم من أن استهلاك الدائرة الكروية في الفراغ عادة ما يكون معروفًا بالفعل ، على الأقل من خلال الخصائص القصوى لمصدر الطاقة. أوجد انخفاض جهد الصمام الثنائي KD243A عند 0.255 أمبير من التيار المتدفق ، عند 25 درجة ، على منحنى I - V. يساوي 0.75 فولت تقريبًا. وستسقط هذه 0.75 فولت على الصمام الثنائي ، ولتشغيل الدائرة ستبقى 12 - 0.75 = 11.25 فولت - في بعض الأحيان قد لا تكون كافية. كمكافأة ، يمكنك العثور على الطاقة في شكل حرارة وخسائر تم إطلاقها على الصمام الثنائي وفقًا للصيغة P = I * U = 0.75 * 0.255 = 0.19 واط ، حيث يكون I و U التيار من خلال الصمام الثنائي وانخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي.
ماذا تفعل عندما لا يكون منحنى I-V متاحًا؟ على سبيل المثال ، بالنسبة إلى الصمام الثنائي المشهور 1n4007 ، يشار فقط إلى الجهد الأمامي للجهد الأمامي 1 فولت بتيار 1 أ. من الضروري استخدام هذه القيمة أو قياس الانخفاض الحقيقي. وإذا لم يتم تحديد هذه القيمة لأي الصمام الثنائي ، فإن متوسط 0.65 فولت سينخفض ، وفي الواقع ، من الأسهل قياس انخفاض الجهد هذا باستخدام الفولتميتر في الدائرة بدلاً من البحث عنه في الرسوم البيانية. أعتقد أنه ليست هناك حاجة لشرح أنه يجب تشغيل الفولتميتر بجهد ثابت إذا كان تيار مستمر يتدفق عبر الصمام الثنائي ، ويجب أن تلمس المجسات الأنود والكاثود في الصمام الثنائي.
القليل عن الخصائص الأخرى
في المثال السابق ، إذا قمت بتشغيل البطارية ، أعني تغيير القطبية ، انظر الشكل السفلي ، التيار لن يتدفق وانخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي في أسوأ الحالات سيكون 12 فولت - جهد البطارية. الشيء الرئيسي هو أن هذا الجهد لا يتجاوز جهد انهيار الصمام الثنائي ، فهو الجهد العكسي ، وهو أيضًا جهد الانهيار. وهناك شرط آخر مهم أيضًا: التيار في الاتجاه الأمامي من خلال الصمام الثنائي لم يتجاوز التيار المقنن للصمام الثنائي ، بل هو أيضًا التيار الأمامي. هذه هي المعلمتان الرئيسيتان اللتان يتم من خلالهما اختيار الصمام الثنائي: التيار الأمامي والجهد العكسي.
في بعض الأحيان يشير المحرضون أيضًا إلى تبديد الطاقة بواسطة الصمام الثنائي أو الطاقة المقدرة (تبديد الطاقة). إذا تمت الإشارة إليه ، فلا يجب تجاوزه. كيف نحسبها ، لقد اكتشفنا بالفعل المثال السابق. ولكن إذا لم يتم توضيح الطاقة ، فأنت بحاجة إلى التنقل في التيار.
يقولون أنه في الاتجاه المعاكس ، لا يتدفق التيار من خلال الصمام الثنائي ، جيدًا ، أو لا يتدفق تقريبًا. في الواقع ، يتدفق تيار من خلاله ، عكس التيار في الأدب الإنجليزي. هذا التيار صغير جدًا ، من عدد قليل من المصابيح النانوية للثنائيات منخفضة الطاقة إلى عدة مئات من الميكرامبترات ، للأقوياء. أيضا ، يعتمد هذا التيار على درجة الحرارة والجهد المطبق. في معظم الحالات ، لا يلعب تيار التسرب أي دور ، على سبيل المثال ، كما في المثال السابق ، ولكن عندما تعمل مع مضخمات نانو وتضع نوعًا من الصمام الثنائي الواقي عند إدخال مكبر الصوت التشغيلي ، فقد يحدث ذلك ... سوف تتصرف الدائرة بشكل مختلف تمامًا ، كما اعتقدت.
تحتوي الثنائيات أيضًا على بعض السعة الشاردة الصغيرة. هذا ، في الواقع ، هذا مكثف متصل بالتوازي مع الصمام الثنائي. يجب أن تؤخذ هذه السعة في الاعتبار أثناء العمليات السريعة عندما يعمل الصمام الثنائي في دائرة بها عشرات أو مئات الميجاهيرتز.
أيضا بضع كلمات حول مصطلح "القيمة الاسمية". عادة ، يشير التيار والجهد المقنن إلى أنه إذا تم تجاوز هذه المعلمات ، فإن الشركة المصنعة لا تضمن تشغيل المنتج ، ما لم يذكر خلاف ذلك. وهذا لجميع المكونات الإلكترونية ، وليس فقط للصمام الثنائي.
ما الذي يمكن فعله
هناك العديد من تطبيقات الثنائيات. عادة ما يخترع مهندسو الإلكترونيات الراديوية داراتهم من قطع من دوائر أخرى ، تسمى ما يسمى طوب البناء. إليك بعض الخيارات.
على سبيل المثال ، دائرة لحماية المدخلات الرقمية أو التناظرية ضد الجهد الزائد:
لا تمر الثنائيات في هذه الدائرة بالتيار أثناء التشغيل العادي. التسرب الحالي فقط. ولكن عندما يحدث جهد زائد بنصف موجب موجب عند المدخلات ، أي يصبح جهد الإدخال أكثر من Upit بالإضافة إلى انخفاض الجهد المباشر عبر الصمام الثنائي ، يفتح الصمام الثنائي العلوي ويغلق المدخل إلى ناقل الطاقة. في حالة حدوث نصف موجة سلبية من الجهد ، يفتح الصمام الثنائي السفلي ويغلق المدخل على الأرض. في هذه الدائرة ، بالمناسبة ، كلما كان التسرب والثنائيات أقل ، كان ذلك أفضل. توجد مخططات الحماية هذه ، كقاعدة عامة ، بالفعل في جميع الدوائر الدقيقة الرقمية الحديثة داخل الشريحة. والتجمعات الخارجية القوية من الثنائيات TVS تحمي ، على سبيل المثال ، منافذ USB على اللوحات الأم.
يمكنك أيضًا تجميع مقوم من الثنائيات. هذا نوع شائع جدًا من الدوائر ، ونادراً ما سمع به أي من القراء. المعدلات هي نصف موجة ونصف موجة وجسر. لقد التقينا بالفعل مقوم نصف الموجة في أول مثال لنا طويل المعاناة ، عندما نظرنا في الحماية من التجاوز. ليس لديها أي مزايا خاصة ، باستثناء الزائد على البطارية. واحدة من أهم العيوب التي تحد من تطبيق دائرة المعدل نصف الموجة في الممارسة: تعمل الدائرة فقط بجهد نصف موجي إيجابي. ينقطع الجهد السلبي تمامًا ولا يتدفق التيار. "إذن ماذا؟" أنت تقول ، "سيكون لدي ما يكفي من القوة من هذا القبيل!" ولكن لا ، إذا كان مثل هذا المعدل موجودًا بعد المحول ، فإن التيار سوف يتدفق فقط في اتجاه واحد من خلال لفات المحول ، وبالتالي ، سيتم مغنطة حديد المحول أيضًا. يمكن أن يذهب المحول إلى التشبع ويشبع أكثر مما ينبغي.
لا تحتوي مقوِّمات نصف الموجة على هذا العيب ، ولكنها تحتاج إلى متوسط إنتاج لف المحولات. هنا ، مع قطبية إيجابية للجهد المتناوب ، يكون الصمام الثنائي العلوي مفتوحًا ، ومع القطبية السالبة ، الجزء السفلي. لم يتم استخدام كفاءة المحول بشكل كامل.
دوائر الجسر تفتقر إلى كل من هذه العيوب. ولكن الآن ، يتم تضمين ثنائيات في المسار الحالي في أي لحظة من الزمن: الصمام الثنائي المباشر والآخر. يتضاعف انخفاض الجهد عبر الثنائيات وليس 0.65-1 فولت ، ولكن بمتوسط 1.3-2 فولت. بالنظر إلى هذا الانخفاض ، يعتبر الجهد المعدل.
على سبيل المثال ، نحن بحاجة للحصول على 18 فولت من الجهد المعدل ، أي محول للاختيار لذلك؟ 18 فولت بالإضافة إلى انخفاض في الثنائيات ، تأخذ متوسط 1.4 فولت ، يساوي 19.4 فولت.نعلم من
المقالة السابقة أن قيمة اتساع الجهد المتناوب عند الجذر أكبر مرتين من قيمته الفعلية. لذلك ، في الدائرة الثانوية للمحول ، يكون الجهد الفعال المتناوب هو 19.4 / 1.41 = 13.75 فولت. بالنظر إلى أن الجهد في الشبكة يمكن أن يصل إلى 10 ٪ ، وأيضًا تحت الحمل ينخفض الجهد قليلاً ، سنختار محول 230/15 فولت.
يمكن حساب قوة المحول الذي نحتاجه من تيار الحمل. على سبيل المثال ، سنقوم بتوصيل حمولة من أمبير واحد إلى محول. هذا إذا كان بهامش. اترك دائمًا هامشًا صغيرًا بنسبة 20-40٪. فقط من خلال صيغة الطاقة ، يمكنك العثور على P = U * I = 15 * 1 = 15 VA ، حيث يكون U و I هو الجهد والتيار للملف الثانوي. إذا كانت هناك عدة ملفات ثانوية ، فإن قدراتها تتراكم. بالإضافة إلى خسارة التحويل ، بالإضافة إلى الهامش ، لذلك اختر محول 20-40 فولت. على الرغم من أن المحولات غالبًا ما يتم بيعها مع الإشارة إلى تيار اللفات الثانوية ، إلا أنه لن يضر للتحقق من الطاقة الإجمالية.
بعد جسر المعدل ، هناك حاجة إلى مكثف تنعيم ، لا يظهر في الشكل. لا تنساه! هناك صيغ ذكية لحساب هذا المكثف اعتمادًا على عدد التموجات ، لكنني أوصي بهذه القاعدة: ضع مكثفًا بقوة 10000 μF لكل أمبير من الاستهلاك الحالي. لا يقل جهد المكثف عن الجهد المعدل بدون حمل. في هذا المثال ، يمكنك أخذ مكثف بقيمة اسمية 25 فولت.
نختار الثنائيات في هذه الدائرة للتيار> = 1A والجهد العكسي بهامش أكبر من 19.4 فولت ، على سبيل المثال ، 50-1000 V. يمكنك استخدام الثنائيات Schottky. هذه هي الثنائيات نفسها ، فقط مع انخفاض جهد صغير جدًا ، والذي غالبًا ما يصل إلى عشرات الميليفولت. لكن عيب الثنائيات Schottky هو أنها لا تنتج في جهد مرتفع أو أقل ، أكثر من 100 فولت. بتعبير أدق ، لقد أطلقوا مؤخرًا ، لكن تكلفتهم مرتفعة للغاية ، والمزايا ليست واضحة جدًا.
LED
يتم ترتيبه في الداخل بشكل مختلف تمامًا عن الصمام الثنائي ، ولكن له نفس الخصائص. يضيء فقط عندما يتدفق التيار في الاتجاه الأمامي.
كل الفرق من الصمام الثنائي في بعض الخصائص. الأهم هو انخفاض الجهد المباشر. إنه أكبر بكثير من 0.65 فولت للديود التقليدي ويعتمد بشكل أساسي على لون LED. بدءًا من اللون الأحمر ، والذي يبلغ انخفاض الجهد منه في المتوسط 1.8 فولت ، وينتهي بمصباح LED أبيض أو أزرق ، يبلغ انخفاضه حوالي 3.5 فولت. ومع ذلك ، في الطيف غير المرئي ، تكون هذه القيم أوسع.
في الواقع ، انخفاض الجهد هنا هو الحد الأدنى لجهد الإشعال للصمام الثنائي. في الجهد المنخفض ، لن يكون مصدر الطاقة تيارًا ولن يضيء الصمام الثنائي ببساطة. بالنسبة لمصابيح الإضاءة القوية ، يمكن أن يكون انخفاض الجهد عشرات الفولت ، ولكن هذا يعني فقط أنه يوجد داخل البلورة العديد من التجميعات المتوازية للسلسلة من الثنائيات.
ولكن الآن دعونا نتحدث عن مؤشرات LED ، كأبسطها. يتم إنتاجها في حالات مختلفة ، غالبًا في حالات نصف دائرية ، بقطر 3 ، 5 ، 10 مم.
يتوهج أي الصمام الثنائي حسب التيار المتدفق. في الواقع ، إنه جهاز حالي. يتم الحصول على انخفاض الجهد تلقائيًا. وضعنا التيار بأنفسنا. يبدأ الثنائيات الحديثة أكثر أو أقل في التوهج عند تيار 1 مللي أمبير ، وعند 10 مللي أمبير ، تحترق العيون بالفعل. للحصول على ثنائيات إضاءة قوية ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على الوثائق.
تطبيق LED
مع وجود المقاوم المناسب فقط ، يمكنك ضبط التيار المطلوب من خلال الصمام الثنائي. بالطبع ، ستحتاج أيضًا إلى مصدر طاقة تيار مستمر ، على سبيل المثال ، بطارية 4.5 فولت أو أي مصدر طاقة آخر.
على سبيل المثال ، قمنا بتعيين تيار 1 مللي أمبير من خلال LED أحمر مع انخفاض جهد 1.8 فولت.
يوضح الرسم البياني إمكانات العقدة ، أي الجهد النسبي للصفر. في أي اتجاه لتشغيل LED ، سيخبرنا المتر المتعدد في وضع الاتصال بشكل أفضل ، حيث تأتي أحيانًا مصابيح LED الصينية ذات الأرجل المختلطة. عند لمس مجسات القياس المتعدد في الاتجاه الصحيح ، يجب إضاءة LED بشكل خافت.
نظرًا لاستخدام LED أحمر ، فإن 4.5 - 1.8 = 2.7 فولت سوف يسقط على المقاوم. يعرف هذا بقانون Kirchhoff الثاني: مجموع قطرات الجهد في الأقسام المتتالية للدائرة يساوي البطارية EMF ، أي 2.7 + 1.8 = 4.5 فولت. للحد من التيار إلى 1 مللي أمبير ، يجب أن يكون للمقاوم وفقًا لقانون أوم مقاومة R = U / I = 2.7 / 0.001 = 2700 أوم ، حيث يكون U و I هو الجهد عبر المقاوم والتيار الذي نحتاجه. لا تنس أن تترجم القيم إلى وحدات SI ، إلى الأمبير والفولت. نظرًا لأن قيم مقاومة الخرج موحدة ، فإننا نختار أقرب معيار قياسي 3.3 كيلو أوم. بالطبع ، سوف يتغير التيار ويمكن إعادة حسابه وفقًا لقانون أوم I = U / R. ولكن هذا ليس مهمًا في كثير من الأحيان.
في هذا المثال ، التيار الذي توفره البطارية صغير ، بحيث يمكن إهمال المقاومة الداخلية للبطارية.
مع المصابيح ، كل شيء هو نفسه ، فقط التيارات والفولتية أعلى. لكن في بعض الأحيان لم يعودوا بحاجة إلى المقاوم ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على الوثائق.
شيء آخر عن LED
في الواقع ، الضوء هو الغرض الرئيسي من LED. ولكن هناك تطبيق آخر. على سبيل المثال ، قد يعمل الصمام كمصدر جهد مرجعي. فهي ضرورية ، على سبيل المثال ، للحصول على المصادر الحالية. كمصادر للجهد المرجعي ، يتم استخدام أضواء LED حمراء أقل كمصدر ضوضاء. يتم تضمينها في الدائرة كما في المثال السابق. نظرًا لأن جهد البطارية ثابت نسبيًا ، فإن التيار من خلال المقاوم و LED ثابت أيضًا ، لذلك يبقى انخفاض الجهد ثابتًا. من أنود الصمام ، حيث 1.8V ، يتم عمل صنبور ويتم استخدام هذا الجهد المرجعي في أجزاء أخرى من الدائرة.
لتحقيق استقرار أكثر موثوقية للتيار على LED ، مع جهد نابض لمصدر الطاقة ، بدلاً من المقاوم ، يتم وضع مصدر تيار في الدائرة. لكن المصادر الحالية ومصادر الجهد المرجعي هي موضوع مقال آخر. ربما يوما ما سأكتبها.
ديود زينر
في الأدب الإنجليزي ، يسمى الصمام الثنائي zener الصمام الثنائي Zener. كل شيء هو نفس الصمام الثنائي ، في اتصال مباشر. ولكن الآن سنتحدث فقط عن التبديل العكسي. في التضمين العكسي تحت تأثير جهد معين على الصمام الثنائي الزينر ، يحدث انهيار عكسي ، أي يبدأ التيار في التدفق. هذا الانهيار قياسي تمامًا ووضع Zener diode mode ، على عكس الصمام الثنائي ، حيث عندما تم الوصول إلى الجهد العكسي المقنن ، فشل الصمام الثنائي ببساطة. في الوقت نفسه ، يمكن أن يختلف التيار من خلال الصمام الثنائي zener في وضع الانهيار ، ويبقى انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي zener دون تغيير تقريبًا.
ماذا يعطينا هذا؟ في الواقع ، إنه منظم جهد منخفض الجهد. يحتوي الصمام الثنائي الزينري على نفس الخصائص مثل الصمام الثنائي ، بالإضافة إلى جهد التثبيت Ust أو جهد الزينر الاسمي الذي تمت إضافته أيضًا. يشار إلى ذلك في استقرار Ist الحالي أو اختبار التيار. أيضا في وثائق الثنائيات الزينر تشير إلى الحد الأدنى والأقصى لتيار التثبيت.
عندما يتغير التيار من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى ، يطفو جهد التثبيت إلى حد ما ، ولكن قليلاً. انظر خصائص الجهد الحالي.منطقة عمل الصمام الثنائي الزينر باللون الأخضر. يوضح الشكل أن الجهد في منطقة العمل لم يتغير تقريبًا ، مع مجموعة واسعة من التغييرات الحالية من خلال الصمام الثنائي الزينر.لدخول منطقة العمل ، نحتاج إلى تعيين تيار الزينر بين [Ist. دقيقة - Ist. ماكس] باستخدام المقاوم بنفس الطريقة التي تم بها في المثال باستخدام LED (بالمناسبة ، من الممكن أيضًا استخدام مصدر حالي). فقط ، على عكس LED ، يتم تشغيل الصمام الثنائي zener في الاتجاه المعاكس.في تيار أقل من Ist. دقيقة لن يفتح الصمام الثنائي زينر ، ولكن مع أكثر من Ist. ماكس - يحدث انهيار حراري لا رجعة فيه ، أي سوف يحرق الصمام الثنائي زينر ببساطة.حساب زينر ديود
ضع في اعتبارك مثال لمصدر طاقة المحولات المحسوبة. لدينا مصدر طاقة ينتج ما لا يقل عن 18 فولت (في الواقع ، هناك المزيد ، بسبب المحول 230/15 فولت ، من الأفضل قياسه في دائرة حقيقية ، ولكن هذه ليست النقطة الآن) ، قادر على توصيل تيار 1 أ.من الضروري تشغيل الحمولة بأقصى حد استهلاك 50 مللي أمبير من الجهد المستقر من 15 فولت (على سبيل المثال ، دعه يكون نوعًا من مضخم التشغيل المجرد - المرجع أمبير ، لديهم نفس الاستهلاك تقريبًا).يتم اختيار هذا الحمل الضعيف لسبب ما. الثنائيات Zener هي مثبتات منخفضة الطاقة تمامًا. يجب أن يتم تصميمها بحيث أن تيار الحمل بأكمله بالإضافة إلى الحد الأدنى من تيار التثبيت Ist يمكن أن يمر من خلالها دون ارتفاع درجة الحرارة. دقيقة هذا ضروري لأن التيار بعد المقاوم R1 ينقسم بين الصمام الثنائي الزينر والحمل. في الحمل ، قد يكون التيار غير مستقر ، أو قد يتم إيقاف الحمل بالكامل من الدائرة. في الواقع ، إنه مواز مواز ، أي سيتم أخذ كل التيار الذي لا يدخل في الحمل عن طريق الصمام الثنائي الزينر. هذا مثل قانون Kirchhoff الأول I = I1 + I2 ، هنا فقط أنا = Inagr + Ist. دقيقةلذلك ، نختار الصمام الثنائي الزينر بجهد استقرار 15 فولت. لتعيين التيار من خلال الصمام الثنائي الزينر ، يكون من الضروري دائمًا المقاوم (أو المصدر الحالي). على المقاوم R1 ، 18 - 15 = 3 فولت سوف ينخفض ، من خلال المقاوم R1 ، سوف أتدفق التيار. + Ist. دقيقة نحن نقبل دقيقة = 5 مللي أمبير ، هذا تيار كافي تقريبًا لجميع الثنائيات زينر بجهد استقرار يصل إلى 100 فولت.أكثر من 100 فولت ، يمكنك أن تأخذ 1 مللي أمبير أو أقل. يمكنك أن تأخذ Ist. دقيقة وأكثر ، ولكن لن يكون من المفيد سوى تدفئة الصمام الثنائي الزينر.لذلك ، من خلال R1 يتدفق Ir1 = Inagr. + Ist. الحد الأدنى = 50 + 5 = 55 مللي أمبير. وفقًا لقانون أوم ، نجد المقاومة R1 = U / I = 3 / 0.055 = 54.5 أوم ، حيث U و I هو الجهد عبر المقاوم والتيار من خلال المقاوم. دعنا نختار مقاومة 47 أوم من أقرب نطاق قياسي ، سيكون التيار من خلال الصمام الثنائي الزينر أكثر بقليل ، ولكن لا بأس. يمكن حتى حسابه ، التيار الإجمالي: Ir1 = U / R = 3/47 = 0.063A ، ثم الحد الأدنى الحالي للديود الزينر: 63 - 50 = 13 مللي أمبير. مقاوم الطاقة R1: P = U * I = 3 * 0.063 = 0.189 W. نختار المقاوم القياسي ل 0.5 واط. بالمناسبة ، أنصحك بعدم تجاوز قوة المقاومات بنحو Pmax / 2 ، سيعيشون لفترة أطول.يتم أيضًا تبديد الطاقة في شكل حرارة على الصمام الثنائي الزينر ، وفي أسوأ الحالات ستكون مساوية لـ P = Ust * (Inag + Ist.) = 15 * (0.050 + 0.013) = 0.945 W. يتم إنتاج ثنائيات زينر بقدرات مختلفة ، أقرب 1 وات ، ولكن بعد ذلك ستكون درجة حرارة الحالة مع استهلاك حوالي 1 وات في مكان ما حول 125 درجة مئوية ، فمن الأفضل أن تأخذ بهامش 3 واط. إطلاق ثنائيات زينر عند 0.25 ، 0.5 ، 1 ، 3 ، 5 واط ، إلخ.صدر الطلب الأول في جوجل "Zener diode 3W 15V" 1N5929BG. بعد ذلك ، ابحث عن "ورقة البيانات 1N5929BG." وفقًا لورقة البيانات ، يبلغ الحد الأدنى لتيار التثبيت 0.25 مللي أمبير ، وهو أقل من 13 مللي أمبير ، وحد أقصى للتيار 100 مللي أمبير ، وهو أكثر من 63 مللي أمبير ، أي يناسب وضع التشغيل الخاص به ، لذا فهو يناسبنا.بشكل عام ، هذا هو الحساب كله. نعم ، المثبت ليس مثاليًا ، ومقاومته الداخلية ليست صفرية ، ولكنها بسيطة ورخيصة وتعمل مضمونة في النطاق الحالي المحدد. وأيضًا ، نظرًا لأنه مثبت موازٍ ، فإن تيار مصدر الطاقة سيكون ثابتًا. يمكن الحصول على مثبتات أكثر قوة عن طريق تشغيل ثنائي زينر باستخدام ترانزستور ، ولكن هذا هو موضوع المقالة التالية حول الترانزستورات.تحقق من أن الصمام الثنائي الزينر للتحقق من عدم وجود عطل باستخدام مقياس متعدد تقليدي ، كقاعدة عامة ، أمر مستحيل. مع الصمام الثنائي الزينر عالي الجهد أكثر أو أقل ، ببساطة لا يوجد جهد كافي على المسابر. الشيء الوحيد الذي يمكن القيام به هو رنينها لوجود موصلية ديود عادية في الاتجاه الأمامي. لكن هذا يضمن بشكل غير مباشر تشغيل الجهاز.يمكن أيضًا استخدام الثنائيات Zener كمصادر مرجعية للجهد ، ولكنها صاخبة. لهذه الأغراض ، يتم إنتاج ثنائيات زينر منخفضة الضوضاء الخاصة ، لكن سعرها ، حسب فهمي ، أعلى من قطعة من السليكون ، فمن الأفضل إضافة القليل وشراء مصدر متكامل مع أفضل المعلمات.هناك أيضًا العديد من أجهزة أشباه الموصلات تشبه الصمام الثنائي: الثايرستور (الصمام الثنائي الخاضع للتحكم) ، الترياك (الثايرستور المتماثل) ، ودينستور (الذي يفتح نابضًا فقط عند الوصول إلى جهد معين) ، ودوالي (مع سعة متغيرة) ، وشيء آخر. ستحتاج إلى الأجهزة الأولى في إلكترونيات الطاقة عند إنشاء مقوِّمات محكومة أو منظِّمات حمولة نشطة. ولم أواجه السنوات العشر الماضية ، لذلك أترك هذا الموضوع لقراءة مستقلة على الويكي ، على الأقل عن الثايرستور.