b) Mạch lọc RC
II.11 DIODE ZENER
Các diode tín hiệu bé và nắn điện chỉ hoạt động ở vùng phân cực thuận mà khơng hoạt độïng ở vùng đánh thủng vì điều này sẽ làm hỏng chúng. Trong phần này chúng ta sẽ xem xét diode Zener, một diode silicon được chế tạo để hoạt động ở vùng đánh thủng. Diode zener là thành phần chính của mạch ổn áp. Đĩ là mạch giữ điện áp ra gần như là hằng số bất chấp sự thay đổi của thế vào và trở tải.
Hình 2-20: Diode Zener
Giản đồ IV của diode Zener.
Hình 2-20 cho thấy hình vẽ của một diode Zener, ký hiệu là Vz. Bằng cách thay đổi mật độ pha tạp, nhà máy cĩ thể tạo ra các Zener cĩ điện áp đánh thủng từ 2V đến 1000V. Các diode này cĩ thể hoạt động ở 3 vùng: phân cực thuận, đánh thủng và dịng rị.
Hình 2-21: Giản đồ IV của diode Zener
Hình 2-21 là giản đồ IV của 1 diode Zener. Trong vùng phân cực thuận, khi thế trên diode lớn hơn 0.7V nĩ dẫn điện như một diode silicon loại thường. Trong vùng rị, chỉ cĩ một dịng rị rất nhỏ qua diode. Đặc tuyến của vùng đánh thủng gần như thẳng đứng. Khi diode Zener bị đánh thủng, Vz gần như hằng số. Trong bảng số liệu của nhà sản xuất người ta thường ghi Vz tại dịng test IZT nào đĩ. Hình 2-21 cũng cho biết dịng Zener tối đa IZM. Trong thiết kế mạch diode Zener phải đảm bảo diode Zener hoạt động ở dịng đánh thủng nhỏ hơn IZM.
Điện trở Zener.
Điện trở nội của diode gọi là điện trở Zener. Điện trở Zener cĩ giá trị rất bé. Điện trở này phản ánh sự kiện dịng Zener tăng thì thế Zener tăng. Tuy nhiên sự tăng này rất ít, cỡ vài phần của Vơn. Đặc tuyến vùng đánh thủng càng dốc thì điện trở Zener càng bé. Trong các phân tích của chúng ta, điện trở Zener bị bỏ qua.
Ổn áp Zener.
Diode Zener đơi khi được gọi là diode ổn áp vì nĩ cĩ đặc tính giữ điện áp giữa anode và cathode (Vz) là hằng số bất chấp sự thay đổi của dịng qua diode. Để sử dụng tính chất này của Zener cần phải phân cực ngược nĩ như hình 2-22a. Mặt khác Vs phải lớn hơn điện áo đánh thủng Vz. Một điện trở nối tiếp Rs được sử dụng để hạn chế dịng qua Zener, khơng cho phép nĩ vượt quá giá trị giới hạn tối đa.
Hình 2-22: ổn áp dùng Zener
Hình 2-22b cho thấy một cách vẽ khác của hình 2-22a, trong đĩ mạch cĩ điểm nối đất (Ground). Khi đĩ để đo hiệu điện thế giữa các điểm, cĩ thể đo thế của chúng so với đất rồi tính ra hiệu điện thế giữa các điểm cần đo.
Hình 2-22c cho thấy hình vẽ lối ra của một bộ nguồn nối tới điện trở Rs và Zener. Mạch này gọi là mạch ổn áp Zener hay mạch Zener.
Dịng chảy qua Rs bằng:
Is = (Vs-Vz)/Rs (2-15)
Is cũng chính là dịng chảy qua Zener. Phải chọn Rs sao cho Is < IZM Gần đúng lý tưởng của Zener là một pin, hay một nguồn thế cĩ giá trị bằng Vz.