زنر SMD

دیود زنر(Zener Diode) یک قطعه نیمه‌هادی دوپایه است که ثابت و کنترل کردن ولتاژ در مدارهای الکترونیکی طراحی شده است. تفاوت اصلی و بنیادی آن با دیود معمولی این است که در بایاس معکوس و در یک ولتاژ مشخص به نام ولتاژ شکست زنر (Vz) وارد ناحیه هدایت می‌شود و ولتاژ را تقریباً ثابت نگه می‌دارد.

نحوه عملکرد دیود زنر در بایاس مستقیم و معکوس

بایاس مستقیم : مثل یک دیود معمولی عمل می‌کند و در حدود 0.7 ولت (برای سیلیکون) هدایت می‌شود.

بایاس معکوس : وقتی ولتاژ معکوس به مقدار مشخصی برسد ، میدان الکتریکی شدید در ناحیه پیوند PN ایجاد می‌شود وجریان افزایش می یابد پدیده شکست زنر یا بهمنی رخ می دهد و باعث ثابت ماندن ولتاژ دوسر دیود می شود. به همین دلیل از دیود زنر برای رگولاسیون و تثبیت ولتاژ استفاده می‌شود.

ولتاژ شکست زنر(Vz) چیست؟

به ولتاژی گفته می شود که دیود در آن وارد ناحیه شکست می شود.که با Vz نشان داده می شود و توسط کارخانه مقادیر تنظیم می شود.که مقادیر مختلفی ماننده 3.3V ، 5/1V ، 9/1V ، 12V و … دارد. به عنوان  مثال اگر از یک دیود زنر 5.1 ولت استفاده کنید، ولتاژ خروجی تقریباً روی 5.1 ولت ثابت می‌شود.

کاربردهای دیود زنر

تثبیت ولتاژ (Voltage Regulation)

درمنابع تغذیه ساده برای ایجاد ولتاژ مرجع ثابت مورد استفاده قرار می گیرد.

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

برای جلوگیری کردن از آسیب های احتمالی به قطعات حساس مانند آی سی های میکروکنترلر مورد استفاده قرار می گیرد.

ایجاد ولتاژ مرجع

درمدارهای آنالوگ و مقایسه گرها استفاده می شود.

محدود کردن ولتاژ (Clamping)

برای جلوگیری از بالارفتن بیش از حد ولتاژ در ورودی مدار مورد استفاده قرار می گیرد.
دیود زنر SMD  یکی از کاربردی ترین قطعات در طراحی مدارهای الکترونیکی است که به‌ صورت نصب سطحی (Surface Mount Device) تولید می شود همانطور که در بالا اشاره کردیم این قطعه نقش مهمی در تثبیت ولتاژ،محافظت از مدار و جلوگیری از آسیب ناشی از اضافه‌ولتاژ را بر عهده دارد.

تفاوت دیود زنر SMD با دیود زنر DIP  :

از دیود زنر SMD معمولا برای تولید انبوه (به دلیل سرعت مونتاژ بالا با دستگاه) بردهای چندلایه و دستگاه‌های الکترونیکی مدرن مانند موبایل، پاوربانک، مودم و تجهیزات صنعتی و … ایده‌آل می باشد.

برخی ازپکیج های رایج وپرکاربرد دیود زنر SMD

انتخاب پکیج و سایز دیود زنرSMD بستگی  به توان مصرفی، فضای PCB و جریان کاری مدار می باشد.

SOD-123   رایج و متداول در منابع تغذیه
SOD-323   سایز بسیار کوچک، مناسب مدارهای فشرده
SOT-23  معمولاً شامل دو یا سه پایه
SMA / SMB  توان بالاتر

مشخصات فنی مهم در دیتاشیت دیود زنر SMD

در طراحی مدارهای الکترونیک و خرید دیود باید به موارد زیر توجه کرد:

ولتاژ شکست (Vz)

مهم‌ترین شاخص در انتخاب دیود زنر ولتاژ شکست می باشد که معمولاً بین 2.4 ولت تا 200 ولت تولید می‌شود. به طور مثال برای مدارهای منطقی 3/3 ولت ، برای USB ولتاژ1/5 ولت و برای تغذیه صنعتی 12 ولت مناسب است.

توان نامی (Power Rating)

توان نامی در دیود زنر حداکثر توانی که دیود می تواند در ناحیه شکست ( بایاس معکوس ) بدون آسیب و یا سوختن تحمل کند و این مقدار را با واحدی به نام وات w مشخص می شود. مثلا 500Mw ، 1W و 2W

جریان تست (Iz)

به جریانی گفته می شود که سازنده در آن مقدار ولتاژ زنر را اندازه گیری و اعلام می کند.

تلورانس ولتاژ

مثلاً ±5% یا ±2% که دقت تثبیت ولتاژ را نشان می‌دهد.

مقاومت دینامیکی (Zz)

به مقاومتی که دیود درناحیه شکست معکوس از خود نشان می دهد.به بیان ساده مقاومت دینامیکی نشان می دهد اگر جریان کمی تغییر کند ولتاژ زنر چقدر تغییر می کند وهرچه کمتر باشد، تثبیت ولتاژ بهتر است.

نحوه تست دیود زنر SMD

تست با مولتی‌متر:

درحالت تست دیود در بایاس مستقیم باید مانند دیود معمولی عمل کند اما در بایاس معکوس ولتاژ شکست نمایش داده نمی‌شود.

تست دقیق با منبع تغذیه

1-ابتدا دیود را در بایاس معکوس قرار دهید.
2- یک مقاومت سری اضافه کنید.
3- ولتاژ را افزایش دهید.
4- در نقطه مشخص، ولتاژ روی دیود ثابت می‌شود (Vz)
نکته مهمی که در طراحی مدار با دیود زنر SMD حتما باید رعایت شود. محاسبه کردن توان مصرفی P = Vz × Iz
طراحان مدار معمولا حاشیه اطمینان 20 درصد را در نظر می گیرند.
استفاده از پکیج های بزرگتر در جریان بالا.
برای دقت بالا از دیودزنر با تلورانس کم استفاده کنید.

خطاهای رایج هنگام استفاده از دیود زنر SMD

• استفاده بدون مقاومت سری
• انتخاب توان کمتر از مقدار مورد نیاز
• اشتباه در خواندن کد مارکینگ روی بدنه
• لحیم‌کاری بیش از حد که گرمای هویه موجب آسیب حرارتی می شود.

کد مارکینگ روی دیود زنر SMD

نوشته ، حروف و یا اعدادی که روی بدنه دیودزنر چاپ می شود تا مشخصات اصلی آن را نشان دهد.در مدل های SMD که فضای بسیار کمی وجود دارد معمولا به جای نوشتن کامل ولتاژ و مدل ، از کدهای کوتاه 2 یا 3 حرفی و یا عددی استفاده می شود.

کد مارکینگ چه اطلاعاتی می دهد؟

بسته به نوع سازنده و کارخانه تولید می تواند ولتاژ زنر ، سری یا مدل قطعه ،توان نامی و کد کارخانه یا تاریخ تولید نشان دهد.
مثلا روی بدنه 5V1 یعنی ولتاژ زنر 1/5 ولت است .
BZT معمولا نشان دهنده سری خاصی از دیودهای زنر است.

مقایسه دیود زنر با TVS

در حفاظت از خطوط دیتاها معمولا TVS بهتر عمل می کند اما برای رگولاسیون ساده ، زنر گزینه اقتصادی تری می باشد.

مزایای استفاده از دیود زنرSMD در مدارها

• اندازه کوچک و مناسب بردهای فشرده
• قیمت مناسب و اقتصادی
• تنوع ولتاژ بالا
• مناسب تولید انبوه به دلیل استفاده از دستگاه مونتاژ

جمع بندی

دیود زنر SMD یکی از پرکاربردترین قطعات در مدارهای الکترونیکی است که برای تثبیت ولتاژ، محافظت از مدار و کنترل جریان استفاده می‌شود. این دیودها به دلیل ابعاد کوچک، نصب آسان و عملکرد دقیق، انتخابی ایده‌آل برای طراحی بردهای الکترونیکی مدرن و تجهیزات SMD هستند. دیودهای زنر SMD در ولتاژها و پکیج‌های مختلف مانند تولید می‌شوند و در منابع تغذیه، مدارهای حفاظتی و تجهیزات صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارند. اگر به دنبال خرید دیود زنر SMD با کیفیت، قیمت مناسب و تنوع بالا هستید، پیشنهاد می‌شود از فروشگاه پژواک الکترونیک دیدن کنید. در این فروشگاه می‌توانید انواع دیود زنر SMD را با مشخصات فنی کامل و ارسال سریع تهیه کنید.