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Théorie et fonctionnement de la diode Zener

 Théorie et fonctionnement de la diode Zener


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La diode Zener utilise la même structure de base qu'une diode ordinaire, mais le concept de fonctionnement des effets de claquage inverse n'est normalement pas souhaité ou utilisé pour le fonctionnement normal de la diode.

La structure de la diode Zener est optimisée pour garantir les performances requises - cela implique certaines différences par rapport à la structure d'une diode ordinaire.

Théorie et fonctionnement des diodes Zener

Deux effets peuvent être utilisés dans les diodes Zener. L'un est appelé panne Zener, et l'autre ionisation par impact ou avalanche. L'effet Zener prédomine en dessous de 5,5 volts alors que l'ionisation par impact est l'effet majeur au-dessus de cette tension.

Les deux effets sont totalement différents, bien qu'ils produisent des effets presque identiques.

  • Effet de décomposition Zener: L'effet de panne Zener est celui à partir duquel la diode tire son nom populaire. C'est l'effet tunnel à effet de mécanique quantique, mais lorsqu'il est appliqué à la diode de référence de tension, il conserve le nom Zener du nom de l'homme qui l'a découvert.

    Dans la plupart des conditions, les électrons sont contenus dans les atomes du réseau cristallin. Dans cet état, ils sont dans ce qu'on appelle la bande de valence. Si un champ électrique important est placé à travers le semi-conducteur, cela peut être suffisant pour tirer les électrons de l'atome dans ce que l'on appelle la bande de conduction. Lorsqu'ils sont libres de l'atome, ils sont capables de conduire l'électricité, ce qui donne le nom de bande de conduction. Pour qu'ils passent de la bande de valence à la bande de conduction, il doit y avoir une certaine force pour les libérer. On constate qu'une fois qu'un certain niveau de champ électrique est présent, un grand nombre d'électrons sont libérés, ce qui permet au courant de commencer soudainement à circuler une fois qu'une certaine tension inverse est atteinte. L'effet Zener a été proposé pour la première fois par le Dr Clarence Zener en 1934, dont il tire son nom.

  • Ionisation par impact: L'ionisation par impact est très différente du claquage Zener et elle se produit lorsqu'un champ électrique élevé est présent dans un semi-conducteur. Les électrons sont fortement attirés et se déplacent vers le potentiel positif. Compte tenu du champ électrique élevé, leur vitesse augmente et souvent ces électrons à haute énergie entreront en collision avec le réseau semi-conducteur.

    Lorsque cela se produit, une paire trou-électron est créée. Cet électron nouvellement créé se déplace vers la tension positive et est accéléré sous le champ électrique élevé, et il peut entrer en collision avec le réseau. Le trou, chargé positivement, se déplace dans la direction opposée à l'électron. Si le champ est suffisamment fort, un nombre suffisant de collisions se produit pour qu'un effet appelé rupture par avalanche se produise. Cela se produit uniquement lorsqu'un champ spécifique est dépassé, c'est-à-dire lorsqu'une certaine tension inverse est dépassée pour cette diode, la faisant conduire dans le sens inverse pour une tension donnée, exactement ce qui est nécessaire pour une diode de référence de tension.

Les deux effets de claquage inversé dans la diode ont des caractéristiques très similaires, mais ce ne sont pas les mêmes. Dans la plupart des cas, il est possible d'ignorer la différence entre les deux effets et d'utiliser une diode de la même manière.

Fonctionnement de la diode

Les effets de conduction inverse, communs à de nombreux autres aspects de la technologie des semi-conducteurs, sont sujets à des variations de température. On constate que les effets d'ionisation par impact et Zener ont un coefficient de température dans des directions opposées. L'effet Zener qui prédomine en dessous de 5,5 volts présente un coefficient de température négatif. Cependant, l'effet avalanche qui est l'effet majeur au-dessus de 5,5 volts a un coefficient de température positif.

En conséquence, les diodes Zener ou les diodes de référence de tension avec des tensions inverses d'environ 5,5 volts où les deux effets se produisent presque également ont le coefficient de température global le plus stable car elles ont tendance à s'équilibrer pour des performances optimales.

La tension inverse réelle est répétable pour une diode donnée et dépend de la géométrie interne et des caractéristiques de la diode.

Différence entre le fonctionnement du support et de la diode Zener

Les diodes de référence de tension Zener sont capables de fonctionner de manière très fiable dans des conditions de claquage inverse dans leurs spécifications. Si une diode à jonction PN conventionnelle subit une panne inversée, il est fort probable qu'elle soit irrémédiablement endommagée.

Lorsqu'une tension inverse est appliquée à une diode à jonction PN conventionnelle et que la tension est augmentée, elle finira par se briser et elle sera soumise à un courant élevé en raison d'une panne d'avalanche. SI ce courant n'est pas limité par les circuits environnants, la diode est très susceptible d'être détruite en raison d'une surchauffe.

Une diode Zener présente presque les mêmes propriétés, sauf que le dispositif est spécialement conçu pour avoir une tension de claquage réduite. La topologie de la diode Zener ou de la diode de référence de tension est également conçue de manière à ce que la diode présente un claquage contrôlé et permet au courant de maintenir la tension aux bornes de la diode Zener proche de la tension de claquage.

Les diodes Zener sont largement utilisées pour une multitude d'applications différentes où une tension stable est nécessaire. Bien qu'il existe deux effets qui présentent une tension de claquage inverse stable, les diodes sont universellement appelées diodes Zener.


Voir la vidéo: La diode Zener (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Mekora

    Je suis désolé, mais je pense que vous faites une erreur. Je peux le prouver.

  2. Tojabar

    Je crois, qu'il y a toujours une possibilité.

  3. Anwell

    Le blog est tout simplement génial, je le recommanderai à tous ceux que je connais !

  4. Nahcomence

    Merci

  5. Athmore

    Merveilleuse phrase

  6. Lanh

    Félicitations, très bonne idée

  7. Fajer

    Est l'information juste



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