11.4 : Dioda Zenera

Dioda Zenera to wyspecjalizowane urządzenie półprzewodnikowe zaprojektowane do pracy w obszarze przebicia odwrotnego, gdzie umożliwiają przepływ prądu do katody, czyniąc go dodatnim w stosunku do anody. To odwrotne działanie odróżnia diody Zenera od diod konwencjonalnych i umożliwia ich zastosowanie w różnych zastosowaniach, w szczególności jako regulatory napięcia. Jedną z charakterystycznych cech diod Zenera jest ich prawie pionowa krzywa charakterystyki I-V (prąd-napięcie) powyżej pewnego prądu progowego, zwanego prądem kolanowym, który pozwala diodzie Zenera utrzymać stosunkowo stabilne napięcie w szerokim zakresie prądów.

Producenci określają maksymalne rozpraszanie mocy diody Zenera i jej napięcie Zenera przy określonym prądzie testowym. Napięcie Zenera, które może wynosić od kilku woltów do kilkuset woltów, zmienia się nieznacznie wraz ze zmianami prądu. Ta różnica wynika z rezystancji dynamicznej diody, zdefiniowanej jako odwrotność nachylenia jej krzywej IV w obszarze roboczym. Niska rezystancja dynamiczna ma kluczowe znaczenie dla utrzymania stabilności napięcia przy różnych prądach, zwiększając skuteczność diody Zenera w zastosowaniach związanych z regulacją napięcia.

Należy jednak unikać pracy diod Zenera w obszarach o niskim natężeniu prądu, gdzie ich rezystancja dynamiczna znacznie wzrasta, ponieważ może to prowadzić do niestabilności regulowanego napięcia. Zależność temperaturowa napięcia Zenera jest kolejnym krytycznym czynnikiem, przy czym współczynnik temperaturowy (wyrażony w miliwoltach na stopień Celsjusza) wskazuje, jak napięcie zmienia się wraz z temperaturą. Diody Zenera o niższym napięciu zazwyczaj wykazują ujemne współczynniki temperaturowe, podczas gdy diody o wyższym napięciu mają współczynniki dodatnie. W zastosowaniach wymagających stabilnego napięcia odniesienia przy minimalnym wpływie temperatury, diodę Zenera o dodatnim współczynniku temperaturowym można połączyć szeregowo z diodą przewodzącą, skutecznie kompensując wahania temperatury.