Tổng hợp về Điot Zerner và bài tập liên quan

Điốt Zener là một loại điốt đặc biệt được thiết kế để hoạt động ở chế độ phá vỡ ngược, tức là khi áp dụng một điện áp ngược vượt quá giá trị ngưỡng. Chúng được sử dụng để duy trì một giá trị điện áp ổn định trong mạch điện, phổ biến trong các ứng dụng như ổn định điện áp và bảo vệ mạch khỏi biến đổi điện áp không mong muốn. Điot Zener là một thành phần quan trọng trong công nghệ điện tử và điện tử công suất.

DIODE ZENER

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN

Định luật Kirchhoff về điện áp: tổng đại số của các điện áp

trong 1 mạch kín bằng 0 ( KVL = Kirchhoff voltage loop)

Điện áp có thể là nguồn hoặc do dòng điện chạy trên phần tử

thụ động gây nên điện áp

Định luật áp dụng tốt cho các mạch điện có nguồn không

đổi, một chiều, hoặc nguồn biến đổi theo thời gian, v(t) và i(t).

Dấu của điện áp trong biểu thức được xác định: dấu (+) khi

vào cực dương và (-) khi vào cực âm của các phần tử trong

mạch điện

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN

Định luật Kirchhoff dòng điện: tổng đại số của dòng điện tại

một nút bằng không (0) ( KCL = Kirchhoff current loop)

Một cách phát biểu khác: tổng các dòng điện đến nút bằng

MẠCH ĐIỆN CỦA CÁC PHẦN TỬ MẮC NỐI TIẾP

𝑣!- +

𝑣"

-Các phần tử thụ động mắc nối tiếp như hình với dòng điện

đi qua, điện áp rơi lần lượt là 𝑣!, 𝑣", 𝑣# Điện áp tổng là 𝑣

Với 𝑅!" = 𝑅# + 𝑅$ + 𝑅%Với số lượng tùy ý điện trở nối tiếp

𝑅!" = 𝑅# + 𝑅$ …

MẠCH ĐIỆN CỦA CÁC PHẦN TỬ MẮC SONG SONG

𝑖 = 𝑖! + 𝑖" + 𝑖#

Tính 𝐼*, 𝐼-*, 𝐼-+, 𝑉.

Ta coi diode D1 và D2 là như nhau:

⇒ 𝑉$! = 𝑉$" = 𝑉% = 0.7𝑉

ĐẶC TÍNH DIODE

DIODE ZENER

Ký hiệu – thực tế

DIODE ZENER

là một loại diode bán dẫn làm việc ở chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng (breakdown).

Điện áp này còn gọi là điện áp Zener.

Khi đó giá trị điện áp ít thay đổi Nó được chế tạo sao cho khi phân cực ngược thì diode Zener sẽ ghim một mức điện áp gần cố định bằng giá trị ghi

thực tế - ký hiệu

9/6/21 Ts Lưu Trọng Hiếu 12

DIODE ZENER

Khi phân cực nghịch, Dòng điện tăng với tốc độ rất nhanh theo chiều ngược với chiều của vùng điện áp dương.

Tiềm năng phân cực ngược dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ này trong các đặc điểm được gọi là tiềm năng phân hủy và được gọi là 𝑉!" Và vùng điện thế này được gọi

là vùng Zener.

song để tăng khả năng mang dòng điện.

1 2

𝐼*(,'-)

𝐼*(,/0)

9/6/21 Ts Lưu Trọng Hiếu 16

DIODE ZENER

một mạch ổn áp ta cần:

1- Phân cực nghịch diode Zener

2 – Điện thế phân cực nghịch > điện thế Zener

3 – Zener song song trong mạch

Để tối ưu dòng điện và linh kiện trong mạch, thông

thường diode Zener sẽ mắc song song trong mạch

điện

Mạch điện diode Zener cơ bản

• 𝑃#$: Công suất tối đa của Zener

• 𝑍!: Dòng điện qua Zener

• 𝑅%: Tải

MẠCH DIODE ZENER

Như vậy, ta sẽ có các dạng cơ bản sau:

• 1 – Các hệ số cố định

• 2 – Hằng số 𝑉1 và R, thay đổi tải 𝑅2

• 3 – Hằng số 𝑅2 thay đổi nguồn Vi

HỆ SỐ CỐ ĐỊNH

BÀI TOÁN PHÂN CỰC ZENER CƠ BẢN

Mạch điện diode Zener cơ bản

Bài toán trong trường hợp này: ta cần xác định được diode Zener có phân cực được hay không ( hoạt động được hay không ).

1 – Nếu V > 𝑉', lúc này diode Zener phân cực được, mạch trở thành mạch tương đương

2 – Nếu V < 𝑉 , lúc này diode Zener không phân

Lúc này ta tháo Zener ra khỏi mạch, và tính toán điện thế 𝑉

9/6/21 Ts Lưu Trọng Hiếu 22

Nếu V > 𝑉', lúc này diode Zener phân cực được, mạch trở thành mạch tương đương

Mạch Zener tương đương

Điện thế tương đương

Các giá trị khác trong mạch

Cuối cùng, ta kiểm tra công suất Zener trên mạch

Mạch Zener tương đương

Cường độ 𝐼1 Công suất hoạt động

Kiểm tra điều kiện công suấtNếu 𝑃( ≤ 𝑃() Zener hoạt động được

Nếu 𝑃 > 𝑃 Zener không hoạt động được

MẠCH CỐ ĐỊNH 𝑉 ! R – THAY ĐỔI 𝑅 "

BÀI TOÁN TÌM VÙNG HOẠT ĐỘNG CỦA TẢI

Bài toán này miêu tả tải 𝑅2 thay đổi được.

Hãy tính toán giá trị để diode Zener có thể phân cực được.

Lúc này, ta cần tính toán giá trị 𝑅2516 và 𝑅2𝑚𝑎𝑥

𝑉1

𝐼*

𝑉 !

𝐼*

𝑉 !

𝐼*

• Lúc này, điện thế điện trở 𝑅 ổn định với

• Ta tính được cường độ trong mạch

Khi mạch Zener dẫn thì 𝐼 luôn là hằng số

𝑉 !

Ví dụ 2

Cho mạch điện như hình bên với 𝑅* thay đổi được

Hãy tính vùng hoạt động của 𝑅* và 𝐼* để diode Zener luôn dẫn

Hãy tính công suất tối đa của diode Zener

Ta biết 𝑉1 > 𝑉4, như vậy giá trị tối thiểu

𝑉1 = 𝑉1516 đạt được khi

9/6/21 Ts Lưu Trọng Hiếu 34

𝑉#

VÍ DỤ 3

Cho mạch điện như hình bên, Hãy tính vùng giá trị của nguồn 𝑉1 để diode Zener có thể hoạt động được