通常のダイオードは、電流が一方向にのみ流れるようにします。 逆方向の逆ブレークダウン電圧を超えて電流が流れると、ダイオードはすぐに破壊される可能性があります。ツェナー ダイオード は、非ツェナー ダイオードと同じように、順方向バイアス方向に電流が自由に流れる (小さな電圧降下を伴う) という点で、機能が異なります。ただし、逆バイアス方向では、ツェナー電圧と呼ばれる設計された電圧しきい値を超えた後にのみ、電流が自由に流れることができます。これはコンポーネントに損傷を与えることなく発生します。
ツェナーダイオードの記号と極性図
一般的なツェナー電圧は2.7V、3.9V、9.1Vなどの値ですが、1ボルト未満から数百ボルトまでの範囲になります。ツェナー ダイオードは、p型半導体素子とn型半導体素子の間に高濃度ドープされた接合部を備えており、このドーピング プロセスによって指定されたブレークダウン電圧が設定されます。
ツェナーダイオードの用途: 電圧レギュレータとしてのツェナーダイオード
一般的なプロジェクトでは、ツェナー ダイオードを 電圧レギュレータとして使用し、 抵抗器 とツェナー ダイオードを直列に配置します。この場合の出力電圧は、入力がツェナー ダイオードのブレークダウン電圧よりも高い電圧レベルにある限り、単純にツェナー電圧になります。
電圧レギュレータとしてのツェナーダイオード
ツェナーダイオード電圧シフター
この回路のツェナーダイオードと抵抗器の位置を入れ替えると、代わりに 電圧シフターここで、電圧出力はツェナー電圧に等しい量だけ低下します。
波形クリッパーとしての背中合わせのツェナーダイオード
ツェナーダイオードの波形
電圧レギュレータ回路では、単一の部品の代わりに2つのツェナーダイオードを背中合わせに配置することもできます。 波形クリッパー。この回路では、発振信号は正負両方向でツェナー電圧 (下のオシロスコープのスクリーンショットでは3.3V) を超えることが制限され、上部と下部で「クリップオフ」されたように見える発振が発生します。
非調整5V発振信号と3.3Vツェナー ダイオード波形クリッパーで制限された信号
±2V発振信号は、3.3Vツェナー クリッピング設定の有無にかかわらず同じ波形を示します。
±2V信号が適用されると、ツェナー ダイオードのブレークダウン電圧を下回るため、クリッパー回路を適用しても何も変化しないことに注意してください。±5V信号に制限されている場合、上部は鋭く切り落とされることはありませんが、上部はまだ少し丸みを帯びています。
この丸めは、少なくとも部分的には私の測定設定によるものである可能性がありますが、この設定でツェナー ダイオードを使用すると、入力電圧に応じてある程度変化する出力が生成されることに注意することが重要です。これが許容されるかどうかはアプリケーションによって異なります。電圧調整のもう1つのオプションは、この記事で詳しく説明したように、 低ドロップアウト レギュレータ、つまりLDOです。
波形画像は、こちらとこちらで概説されているように、 Digilent Analog Discovery 2 オールインワン信号発生器/スコープ、 オールインワン Rasbperry Piセットアップ用に生成されました。次のプロジェクトに合わせて設計されたツェナー ダイオードのニーズについては、Arrow.comで購入してください。
