دايود الزنر و طريقة التصميم باستخدامه How to use a Zener Diode

دايود الزنر و طريقة التصميم باستخدامه How to use a Zener Diode












دايود الزنر : The Zener Diode



الدايود العادى يسمح للتيار بالمرور فى اتجاه واحد يسمى الاتجاه ذات الانحياز أو القطبية الأمامية (polarized forward) ولا يسمح بمرور التيار فى الاتجاه العكسى .
الزنر دايود يقوم بنفس العمل فى الاتجاه الأمامى , وعند عكس القطبية فان الجهد ينمو (يزداد) ويزداد التيار بقيمة صغيرة جدا , ولكن عندما يصل الجهد العكسى إلى قيمة معينة (والتى هى الخاصية الرئيسية فى خواص دايود الزنر ) يبدأ التيار فى الزيادة الملحوظة كما هو موضح بمنحى الخواص المميزة للزنر دايود وإذا واصلنا زيادة الجهد العكسى فوق Vz يزداد التيار بشكل كبير مع الزيادة الطفيفة في الجهد العكسى . ويمكن تشبيه عمله بصمام الراحة relief valve ..














عمليا يمكننا إيجاد دايودات الزنر بجهد من Vz=3.3 (أو أقل) وحتى 100 Volt .

بارامتر هام آخر للزنر دايود هو قدرته power , عادة يمكنك شراء الزنر دايود بتحديد : جهده وقدرته (أو تياره) مثال : 7.5 Volt & 1Watt.



طريقة التصميم باستخدام دايود الزنر How to use a Zener Diode



يستخدم ديود الزنر فى وضع القطبية المعكوسة كمحدد للجهد أو كمنظم أساسى (مبدئى) للجهد .



مثال :

نفترض أن لدينا جهد دخل 12 فولت ، ونريد تنظيم أو تحديد جهد الخرج عند 7،5 فولت.



1- نختار زنر دايود بالجهد 7.5V وليكن الرقم 1N4737.

2- من ورقة البيانات datasheet المبينة أدناه يمكننا معرفة أن :



التيار IZT= 34mA وهو الحد الأدنى للتيار اللآزم لوصول دايود الزنر إلى جهد التنظيم Vz .
والتيار IZM=121 mA وهو الحد الأقصى للتيار المسموح بمروره خلال الزنر دايود .









3- نختار قيمة مناسبة فى المنتصف بين القيمتين لتمر فى دايود الزنر ولتكن

IZ=80 mA ويمكن تمثيل القيم كما فى الشكل التالى :










4- المقاومة RL هى مقاومة تحديد التيار والتى تعمل عل عدم وصول جهد المنبع (الدخل) 12V مباشرة إلى دايود الزنر .



أ‌- أولا فى حالة عدم وجود حمل بالخرج يكون فرق الجهد على طرفى المقاومة هو :







كما ذكرنا نحتاج إلى 80 mA لذلك نستخدم قانون أوم لحساب قيمة مقاومة التحديد كما يلى







ب- لكن ماذا يحدث عند توصيل الحمل إلى الخرج والذى يأخذ (يسحب)تيار , على سبيل المثال 20 mA , من الدائرة السابقة يمكننا القول :




جهد الدخل يظل عند 12V كما يظل جهد الزنر دايود تقريبا عند 7.5V لذلك يكون التيار المار خلال المقاومة بنفس القيمة السابقة .ما يحدث هو توزيع هذا التيار الكلى إلى : 20mA تمر خلال الحمل و 60mA تبقى لتمر خلال الزنر دايود . هذه القيمة سليمة لكونها أكبر من أقل التيار IZT=34mA وأصغر من أقصى تيار IZM=121 mA يسمح له بالمرور خلال الزنر دايود .

هذا يعنى أن أقصى تيار متاح للحمل هو :







إذا حاولنا سحب (أخذ) تيار أكبرمن 46mA فإن التيار Iz يقل عن 34mA وتبعا لذلك يقل الجهد بين طرفى الزنر دايود عن الجهد المطلوب وهو 7.5V .



باستخدام هذه الطريقة يعمل الزنر دايود كمنظم جهد voltage regulator أو كمصدر لجهد مرجعى reference مع تغيرات فى حدود من 3 إلى 5 فى المئة نتيجة التغيرات فى جهد الدخل وحمل الخرج ودرجة الحرارة . ويمكن تحسين هذا الأداء ولكن عادة ما يستخدم دايود الزنر كمنظم أو كمرجع للجهد فقط فى التطبيقات البسيطة للتيار المنخفض حيث تكون تلك الأخطاء والتغيرات مقبولة .يمكن استخدام دايود الزنر أيضا فى الحماية من قمم الجهد voltage peaks الغير مرغوب فيها والناتجة عن التداخلات .

مكشور علي الجهد الكبير