دیودهای زنر کلید تنظیم ولتاژ در مدارهای DC هستند

در اکوسیستم پیچیده اجزای الکترونیکی، یک دستگاه کوچک نقش بزرگی در حفظ ثبات سیستم دارد: دیود زنر.این قطعه ی نیمه هادی به عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ عمل می کند، حفاظت از الکترونیک حساس از نوسانات بالقوه آسیب رسان.

عدم ثبات ولتاژ یکی از رایج ترین تهدیدات دستگاه های الکترونیکی است.افزایش یا افت ناگهانی ولتاژ می تواند باعث خراب شدن مدار های الکترونیکی شودعواقب ولتاژ ناپایدار می تواند شدید باشد:

• فساد اطلاعات:نوسانات ولتاژ ممکن است باعث خطا در حافظه شود که منجر به آسیب فایل یا از دست دادن کامل داده ها شود
• کاهش عملکرد:قدرت ناپایدار باعث می شود قطعات خارج از پارامترهای مطلوب خود کار کنند
• خرابی قطعات:تغییرات شدید ولتاژ می تواند به طور دائمی به وسایل الکترونیکی حساس آسیب برساند
• طول عمر کوتاه:قرار گرفتن به طور مداوم در معرض ولتاژ ناپایدار، پیری قطعات را تسریع می کند

برخلاف دیود های استاندارد که به طور عمده جریان جریان را در یک جهت اجازه می دهند، دیود های زنر برای کار در حالت تعصب معکوس طراحی شده اند.این قطعات به عنوان تنظیم کننده ولتاژ دقیق از طریق چندین ویژگی کلیدی عمل می کنند:

• تجزیه معکوس:ویژگی تعریف کننده امکان تنظیم ولتاژ
• ولتاژ محدودی دقیق:هر دیود دارای ولتاژ مخصوص زنر (VZ) است
• پاسخ سريع:واکنش فوری به تغییرات ولتاژ
• طراحی کامپکت:تاثیر کوچک با اجرای مقرون به صرفه

مدار تنظیم کننده Zener پایه شامل سه عنصر اصلی است:

• خود دیود زنر که ولتاژ ثابت را حفظ می کند
• مقاومت محدود کننده جریان (RS) برای محافظت از دیود
• بار (RL) نشان دهنده مدار محافظت شده

فرآیند تنظیم در دو حالت متمایز اتفاق می افتد:

1. زیر آستانه:هنگامی که ولتاژ ورودی زیر ولتاژ زنر باقی می ماند، دیود جریان فعلی را مسدود می کند
2. بالاتر از آستانه:به عنوان ولتاژ بیش از VZ، دیود وارد شکستن، حفظ خروجی پایدار

اجرای موثر تنظیم کننده زنر نیاز به انتخاب دقیق اجزای دارد:

درجه بندی VZ دیود باید کمی از ولتاژ خروجی مورد نظر بیشتر باشد تا تنظیم مداوم تضمین شود.

مقدار مقاومت سری بر اساس فرمول زیر است: RS = (VIN ((max) - VZ) / (IZ ((min) + IL ((max)) ، که حداکثر ولتاژ ورودی و جریان بار را محاسبه می کند.

کنترل قدرت دیود باید بیش از حداکثر پتانسیل از بین رفتن باشد: PZ = VZ × IZ ((max).

تنظیم کننده های زنر مزایای مشخصی را ارائه می دهند اما محدودیت های خاصی را نیز دارند:

• پیاده سازی مدار ساده
• هزینه پایین قطعات
• پاسخ گذرا و سریع

• بهره وری نسبتا کم
• ظرفیت محدودی جریان
• حساسیت به دما

دیودهای زنر دو پدیده جدا از تجزیه را بکار می برند:

در دیود های بسیار زیاد تحت 5 ولت وجود دارد که دارای رفتار ضریب دمای منفی است.

در دیود های با دپد خفیف بالاتر از 5 ولت ظاهر می شود و ویژگی های ضریب دمای مثبت را نشان می دهد.

• تنظیم ولتاژ منبع برق
• مرجع ولتاژ دقیق
• مدارهای محافظت از ولتاژ بالا

در حالی که تنظیم کننده های ولتاژ مدرن در بسیاری از کاربردهای مختلف دیود های زنر را فراتر برده اند، این قطعات به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و قابلیت استفاده از آن ها، ارزشمند هستند.و مقرون به صرفه در اجرای مناسب.