Tìm hiểu các thông số diode zener trong datasheet

Datasheet có nhiều thông số kỹ thuật khác nhau cho diode Zener. Những thông số này xác định hiệu suất của diode trong các giới hạn nhất định và việc khảo sát chúng là một phần không thể thiếu của bất kỳ quy trình thiết kế nào.

Khi chọn một diode tham chiếu điện áp Zener phù hợp cho bất kỳ vị trí nhất định nào trong mạch, cần đảm bảo rằng nó sẽ đáp ứng các yêu cầu. Hiểu các thông số kỹ thuật của datasheet là chìa khóa để chọn một thiết bị phù hợp.

Có nhiều thông số khác nhau của diode Zener được đưa ra trong datasheet. Một số thông số quan trọng như:

Đặc tính IV của diode zener

Đặc tính IV của diode tham chiếu Zener / điện áp là chìa khóa cho hoạt động của nó. Theo hướng thuận, diode hoạt động giống như bất kỳ diode nào khác, nhưng theo hướng ngược lại, các thông số hiệu suất cụ thể của nó có thể được sử dụng.

Diode Zener có đặc tính thuận bình thường khi dòng điện tăng lên sau khi đạt đến điện áp bật ban đầu. Thường là 0,6V đối với diode silicon. Hầu như tất cả các diode Zener đều là diode silicon.

Khi điện áp tăng thành theo hướng ngược lại, ban đầu có rất ít dòng điện chạy qua. Chỉ khi đạt đến điện áp đánh thủng ngược, dòng điện chạy như trong sơ đồ. Một khi đạt đến điện áp đánh thủng, điện áp tương đối không đổi bất kể dòng điện chạy qua diode là bao nhiêu.

Các thông số kỹ thuật diode Zener

Khi nhìn vào bảng thông số kỹ thuật của một diode Zener, mỗi thông số cho biết chi tiết về một khía cạnh khác nhau của hiệu suất diode tham chiếu điện áp Zener. Nhìn vào từng thông số khác nhau, có thể hiểu được hiệu suất của diode và đảm bảo nó sẽ hoạt động chính xác trong bất kỳ mạch nhất định nào.

Điện áp Vz: Đặc điểm kỹ thuật điện áp Zener hoặc điện áp ngược của diode thường được ký hiệu bằng các chữ cái Vz. Điện áp có một loạt các giá trị, thường tuân theo các dải E12 và E24, mặc dù không phải tất cả các diode đều bị ràng buộc bởi quy ước này. 

Giá trị thường bắt đầu ở khoảng 2,4V nhưng không phải tất cả các phạm vi đều mở rộng thấp như vậy. Dải có thể mở rộng đỉnh ở bất kỳ đâu trong vùng 47V đến 200V, tùy thuộc vào dải diode Zener thực tế. Điện áp tối đa cho các biến thể SMD thường vào khoảng 47V.

Các giá trị điện áp của diode zener trong khoảng E12

Có gấp đôi số giá trị trong phạm vi E24 so với trong E12, mang lại sự lựa chọn giá trị lớn hơn. Điều này có thể có lợi trong một số trường hợp vì có thể chọn các giá trị chính xác hơn, giảm yêu cầu điều chỉnh khi giá trị chính xác không được đáp ứng.

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

Dòng điện: Dòng điện, IZM, của diode Zener là dòng điện tối đa có thể chạy qua diode Zener ở điện áp định mức của nó, VZ.

Thông thường, cũng có một dòng điện tối thiểu cần thiết cho hoạt động của diode. Theo nguyên tắc chung, giá trị này có thể vào khoảng 5 đến 10 mA đối với một thiết bị 400 mW được pha chì điển hình. Dưới mức dòng điện này, diode không phá vỡ đủ để duy trì điện áp đã nêu.

Tốt nhất là giữ cho diode Zener chạy trên giá trị tối thiểu này với một số biên, nhưng không có khả năng nó tiêu tán quá nhiều điện khi Zener cần truyền thêm dòng điện.

Định mức công suất: Tất cả các diode Zener đều có định mức công suất không được vượt quá. Nó xác định công suất tối đa có thể được tiêu tán bởi gói và nó là kết quả của điện áp trên diode nhân với dòng điện chạy qua nó.

Ví dụ, nhiều thiết bị cắm nhỏ có mức tiêu tán 400mW hoặc 500 mW ở 20 ° C, nhưng các loại lớn hơn có mức tiêu tán cao hơn nhiều.

Các loại dán cũng có, nhưng nhìn chung có mức độ tản nhiệt thấp hơn so với kích thước gói và khả năng thoát nhiệt của chúng.

Xếp hạng công suất phổ biến cho các thiết bị cắm bao gồm 400mW (phổ biến nhất), 500 mW, 1W, 3W, 5W và thậm chí 10 W. Các phiên bản 50W cũng có, nhưng chúng thường được gắn đinh tán để đảm bảo diode có thể được gắn vào một bộ tản nhiệt để loại bỏ nhiệt tản ra. Giá trị cho các thiết bị dán có thể vào khoảng 200, 350, 500 mW với các thiết bị không thường xuyên mở rộng lên đến 1 W.

Việc sử dụng Zener công suất cao sẽ làm tăng chi phí do bản thân các thiết bị lớn hơn đắt hơn cũng như cần phải có thêm phần cứng để gắn thiết bị và loại bỏ nhiệt. Điều này làm tăng mức tiêu thụ điện năng. Đôi khi các phương pháp thay thế có thể được sử dụng để sử dụng zener công suất thấp hơn và cải thiện hiệu quả, mặc dù có thể cần phải cân bằng điều này để chống lại sự phức tạp tăng lên.

Điện trở Zener Rz: Đặc tính IV của diode Zener không hoàn toàn thẳng đứng trong vùng đánh thủng. Điều này có nghĩa là đối với những thay đổi nhỏ trong dòng điện, sẽ có một sự thay đổi nhỏ trong điện áp trên diode. Sự thay đổi điện áp đối với một sự thay đổi nhất định trong dòng điện là điện trở của diode. Giá trị này của điện trở thường được ký hiệu là Rz.

Nghịch đảo của độ dốc được gọi là điện trở động của diode và thông số này thường được ghi chú trong datasheet của nhà sản xuất. Thông thường, độ dốc không thay đổi nhiều đối với các mức dòng điện khác nhau, miễn là chúng nằm trong khoảng 0,1 đến 1 lần dòng điện định mức Izt.

Khả năng chịu điện áp: Với các diode được đánh dấu và sắp xếp để đáp ứng các dải giá trị E12 hoặc E24, thông số kỹ thuật dung sai điển hình cho diode là ± 5%. Một số datasheet có thể chỉ định điện áp là điện áp điển hình và sau đó cung cấp mức tối đa và tối thiểu.

Độ ổn định nhiệt độ: Đối với nhiều ứng dụng, độ ổn định nhiệt độ của diode Zener là rất quan trọng. Ai cũng biết rằng điện áp của diode thay đổi tùy theo nhiệt độ. Trên thực tế, hai cơ chế được sử dụng để đánh thủng bên trong các diode này có hệ số nhiệt độ trái ngược nhau, và một hiệu ứng chiếm ưu thế dưới khoảng 5V và hiệu ứng còn lại ở trên. Theo đó, diode có điện áp khoảng 5V có xu hướng ổn định nhiệt độ tốt nhất.

Có thể thấy trong ví dụ đưa ra rằng có sự khác biệt đáng chú ý giữa thông số kỹ thuật cho điện áp ngược của diode Zener ở 0° C và 50° C. Điều này cần được tính đến nếu mạch và thiết bị sử dụng diode Zener có thể thay đổi nhiệt độ.

Đặc điểm kỹ thuật nhiệt độ mối nối: Để đảm bảo độ tin cậy của diode, nhiệt độ của mối nối diode là yếu tố then chốt. Mặc dù vỏ có thể đủ mát, vùng hoạt động vẫn có thể nóng hơn rất nhiều. Do đó, một số nhà sản xuất chỉ định phạm vi hoạt động cho chính mối nối. Đối với thiết kế thông thường, một biên độ thích hợp thường được giữ lại giữa nhiệt độ dự kiến tối đa trong thiết bị và mối nối. Nhiệt độ bên trong thiết bị sẽ lại cao hơn nhiệt độ bên ngoài thiết bị. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng các bộ phận riêng lẻ không quá nóng mặc dù có nhiệt độ môi trường chấp nhận được bên ngoài thiết bị.

Gói: Diode Zener được chỉ định trong nhiều gói khác nhau. Sự lựa chọn chính là giữa các thiết bị dán và các thiết bị cắm truyền thống. Tuy nhiên, gói được chọn thường sẽ xác định mức độ tản nhiệt của gói. Các lựa chọn có sẵn sẽ được trình bày chi tiết trong thông số datasheet diode Zener.

Ví dụ về thông số datasheet của diode Zener

Để cho bạn hiểu rõ hơn về các thông số của datasheet từ một diode Zener, chúng ta hãy xem ví dụ thực tế bên dưới. Các thông số chính cần thiết trong thiết kế mạch được đưa ra.

Diode Zener cắm BZY88. Diode này được mô tả như một diode Zener thu nhỏ dùng cho các mạch cung cấp điện được điều chỉnh, bảo vệ chống xung, triệt tiêu hồ quang và các chức năng khác trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Phiên bản 5V1 (5.1V) được lấy làm ví dụ.