Zener-diodia käytetään säätämään piirin jännitettä kääntämällä piirin rikkoutumisjännitevirta.
Elektronisen laitteen piirit edellyttävät jännitteiden säätämistä. Diodit ovat elektroniset komponentit, jotka täyttävät tämän vaatimuksen. Zener-diodia käytetään säätämään piirin jännitettä kääntämällä piirin rikkoutumisjännitevirta. Diodi näyttää jännitehäviön liitoksen sisäänrakennetun jännitteen ja sisäisen vastuksen takia. Puolijohdemateriaali ja sen dopingpitoisuudet määräävät, kuinka suuri jännitehäviö tapahtuu diodin yli. Zener-diodi on yleensä kytketty operatiivisen vahvistimen positiiviseen napaan ja toinen pää virtalähteeseen.
Havainnollistamiseksi zener-diodi, jonka zenerin rikkoutumisjännite on 2,5 V, rekisteröi 2,5 V: n jännitehäviön, jos sen yli kohdistetaan käänteinen esijännite ja se on enemmän kuin sen zener-jännite. Hajoamisjännitteen hallinta tapahtuu tarkasti dopingprosessin aikana. Kuten vastuksilla, diodeilla on myös toleranssitasot, joissa 5% ja 10% toleransseja käytetään eniten.
Akku hylkii reikiä
Kun käytetään eteenpäin suuntautuvana esijännitteenä, zener-diodin anodi on kytketty jännitelähteen, kuten akun, positiiviseen napaan ja negatiivinen napa on kytketty sen katodiin. Tässä tilanteessa akun positiivinen napa työntää reikiä p-tyyppisessä materiaalissa kohti pn-liitosta. Elektroniparisen sidoksen katkeaminen p- ja n-tyypin sisällä tuottaa elektronivirran piirissä, johon diodi on kytketty. Kun diodi on kytketty eteenpäin esijännitettynä, virta virtaa ulkoisessa piirissä negatiivisesta positiiviseen suuntaan.
Zener-diodi on suunniteltu erityisesti huomattavasti pienempään zener-jännitteeseen.
Zener-diodia voidaan käyttää myös päinvastaisena esijännityksenä. Diodin käyttämiseksi tällä tavalla sen anodi tulisi kytkeä akun miinusnapaan ja katodi positiiviseen napaan. Tässä tilassa reiät p-tyyppisessä materiaalissa vetävät kohti akun miinusnapaa ja poispäin pn-liitoksesta. Samanaikaisesti n-tyypin materiaalin sisällä olevat vapaat elektronit vetävät puoleensa akun positiivista napaa ja poispäin risteyksestä. Tässä tilassa virtaa ei virtaa ulkoisessa piirissä.
Kun diodia käytetään puoliaallon tasasuuntaajapiirissä, se kytketään vaihtojännitelähteeseen. Tässä tilassa oleva zener-diodi on vuorotellen eteenpäin ja sitten taaksepäin esijännitetty jokaisen jakson aikana. Virta kulkee piirikuorman läpi vain puolet jokaisesta tulojännitteen jaksosta, minkä vuoksi piiriä kutsutaan puoliaaltosuuntaajapiiriksi.
Kun diodia käytetään täysiaallon tasasuuntaajapiirissä, jännitelähteeseen on kytkettävä kaksi diodia. Täyden aallon tasasuuntaajan piirit ovat sellaisia, jotka tasoittavat käytetyn jännitteen koko jakson.
Zener-diodi sallii virran eteenpäin, mutta kääntää sen suunnan, jos jännite on suurempi kuin zener-jännite tai rikkoutumisjännite. Zener-diodi on suunniteltu erityisesti huomattavasti pienempään zener-jännitteeseen. Seostetulla pn-liitoksella, jonka avulla elektronit voivat siirtyä n-tyyppisen materiaalin johtokykyyn p-tyyppisen materiaalin valenssikaistalta, zener-diodi, joka on nyt päinvastaisessa tilassa, osoittaa hallitun hajoamisen. Tässä tilassa zener-diodi sallii virran pitää jännitteen zener-diodin yli rikkoutumisjännitteeksi.
