דיודת זנר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לפשט ערך זה הערך מנוסח באופן טכני מידי, וקשה להבנה לקהל הרחב. יש להוסיף לערך זה מבוא אינטואיטיבי שיסביר את הרעיונות והמושגים בערך בצורה פשוטה יותר, רצוי בליווי דוגמאות. אם אתם סבורים כי הערך אינו ברור דיו או שיש נקודה שאינכם מבינים בו, ציינו זאת בדף השיחה שלו. יש לציין כי ערכים מדעיים רבים מצריכים רקע מוקדם.

דיודה רגילה שמחוברת בממתח אחורי לא תאפשר הולכת זרם חשמלי למעט זרם הזליגה (עד מתח הפריצה). חריגה ממתח הפריצה גורמת לדיודה רגילה להרס בגלל חום וזרם גדול מדי. כאשר הדיודה נתונה בממתח קדמי נופל על הדיודה מתח של כ- 0.7 וולט, כמעט ללא תלות בזרם שזורם בדיודה. המתח שנופל על הדיודה תלוי בסוג הדיודה - בעיקר בחומרים מהם הדיודה עשויה.

לדיודת זנר כמעט אותן תכונות כמו לדיודה רגילה, רק שבניגוד לדיודה רגילה לדיודת זנר יש מתח פריצה נמוך שנקרא מתח זנר (Zener Voltage). דיודת זנר מכילה צומת p-n מסומם מאוד שמאפשר לאלקטרונים לעבור מפס הערכיות של החומר מסוג p לפס ההולכה של החומר מסוג n. בדיודת זנר שעוברת את מתח זנר כשהיא מחוברת בממתח אחורי, מתרחש תהליך מבוקר של פריצה והדיודה מאפשרת הולכת זרם ושומרת על מפל מתח קבוע במתח זנר - כמו בממתח קדמי. למשל, בדיודה שמתח זנר שלה שווה ל-3.2 וולט יתרחש תהליך של פריצה כשהיא מחוברת בממתח אחורי במתח של 3.2 וולט. כמעט ללא תלות בזרם שזורם בדיודה. לכן, דיודת זנר משמשת בדרך כלל לייצר מתח ייחוס לשלב בתהליך הגברה, או לייצוב הזרם ביישומים של זרם נמוך.

במתח הפריצה ניתן לשלוט בדיוק רב בתהליך הסימום.

התהליך התגלה על ידי הפיזיקאי האמריקאי קלארנס מלווין זנר.

תהליך אחר שמשיג תוצאה דומה הוא אפקט המפולת בדיודת מפולת. למעשה שתי הדיודות בנויות באופן זהה ושני האפקטים (אפקט זנר ואפקט המפולת) מופיעים בשתי הדיודות. בדיודות צורן (סיליקון) עד 5.6 וולט, אפקט זנר הוא הבולט ומקדם הטמפרטורה הוא שלילי. מעל 5.6 וולט אפקט המפולת הוא הבולט ומקדם הטמפרטורה חיובי.

בדיודה של 5.6 וולט שני האפקטים קורים בו זמנית ומקדמי הטמפרטורה מבטלים זה את זה. לכן, דיודה של 5.6 וולט היא הבחירה המועדפת במערכות שבהן הטמפרטורה היא קריטית.

בשיטות ייצור מודרניות ניתן לייצר דיודה בעלת מתח זנר נמוך מ-5.6 וולט עם מקדמי טמפרטורה זניחים. אולם במתחים גבוהים מקדמי ההתנגדות גדלים בצורה דרמטית. לדיודה בעלת מתח זנר של 75 וולט יש מקדם טמפרטורה גדול פי 10 מאשר לדיודת בעלת מתח זנר של 12 וולט.

כל הדיודות האלה משווקות תחת השם "דיודת זנר". דיודת זנר משמשת במעגלים חשמליים רבים. השימוש העיקרי שלה הוא לווסת את המתח על ענף של המעגל ולשמור את המתח עליו להיות מתח זנר. דיודת זנר שמחוברת במקביל לענף לא תיתן למתח עליו לעבור את מתח זנר מפני שהיא מקצרת את המעגל אחרי שמתרחשת פריצה.

חשמל
מושגי יסוד	שדה חשמלי • מתח חשמלי • זרם חשמלי • התנגדות ומוליכות • עכבה • הספק חשמלי • קיבול חשמלי • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • חוק אוהם • מעגל חשמלי • אנרגיה חשמלית • מעגל תהודה חשמלי • מעגל RLC
רכיבים בסיסים	מוליך • מבודד • מקור מתח • מקור זרם • סוללה • נגד • קבל • משרן • שנאי • מתג
מכשירי מדידה	אוסצילוסקופ • אמפרמטר • אוהם-מטר • גלוונומטר • וולטמטר • רב מודד • מד השראות • מד קיבול
אלקטרוניקה	מוליך למחצה • דיודה • טרנזיסטור • טריודה • מעגל משולב • מעגל מודפס • שפופרת ריק • מיקרואלקטרוניקה
יחידות מידה	וולט • אמפר • פאראד • אוהם • ואט • קולון • הנרי • סימנס • ואט-שעה • ג'ול
זרם חזק	גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מערכת חלוקה
בטיחות בחשמל	התחשמלות • לוח חשמל • ממסר פחת • מאמ"ת • נתיך • הארקה • קצר חשמלי