Zener Diyot Nedir? Ne İşe Yarar? Özellikleri Nelerdir?

Bu yazımızda zener diyot nedir, nasıl çalışır, ne işe yarar gibi konuları ele alacağız. Karakteristliğini ve sembollerini de göstereceğiz. Zener diyot, bir diyot çeşidi olarak karşımıza çıkmaktadır. Yazımıza devam etmeden önce dilerseniz “Diyot nedir? Ne işe yarar?” kavramını “Buraya tıklayarak yeni sekmede okuyabilirsiniz. Konumuza devam edersek zener diyot, P ve N tipi iki yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş, uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutmaya yarayan diyotlardır. Ters polarma altında kırılma bölgesinde çalıştırılmak üzere tasarlanmış pn bitişimli bir devre elemanıdır.

Referans gerilimi temin etmek ve gerilim regülâsyonu sağlamak amacı ile kullanılır. Zener diyotlar devreye ters bağlanırlar (ters polarma altında çalışırlar). Bu nedenle ters polarmada gerilim kırılması değişimi doğrultmaç diyotlarından farklıdır. Yani, belli bir gerilime kadar akım geçirmezler. Kırılma (zener) noktası adı verilen voltaj düzeyine gelindiğinde ise aniden iletkenledirler. Bu diyotların kırılma gerilimi, üretim aşamasında katkı maddesi miktarı ayarlanarak belirlenir. Doğru polarma altında çalışması durumunda ise doğrultucu diyot’la benzerlik gösterir.

İlginizi Çekebilir: Diyot Nedir? Nasıl Çalışır?

Örneğin, 12 Volt’luk zener diyot, üzerine uygulanan ters yönlü gerilim 12 Volt olana kadar akım geçirmez. Gerilim 12 Volt’u aştığında ise zener diyot aniden iletkenleşerek akım geçirmeye başlar. Bu esnada zener diyota paralel olarak bir voltmetre bağlanıp ölçüm yapılacak olursa, eleman üzerinde 12 Volt’luk bir gerilim düşümünün olduğu görülür. Zener diyotlar düşük akımlı olduklarından mutlaka ön dirençle korunmaları gerekir.

Zener diyot; doğru polarma altında silisyum doğrultmaç diyot’ların tüm özelliklerini gösterir. Doğru polarma altında iletkendir. Üzerinde yaklaşık 0.7V diyot öngerilimi oluşur. Ters polarma altında ise pn bitişimi sabit gerilim bölgesi meydana getirir. Bu gerilim değeri; kırılma gerilimi (Brake-down voltage) olarak adlandırılır. Bu gerilime bazı kaynaklarda “zener gerilimi” denilmektedir.

İlginizi Çekebilir: Transistör Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?

Zener diyot ile silisyum diyot karakteristikleri arasında ters polarma bölgesinde önemli farklılıklar vardır. Silisyum diyot ters polarma dayanma gerilimi değerine kadar açık devre özelliğini korur. Zener diyot ise bu bölgede zener kırılma gerilimi (Vz) değerinde iletime geçer. Zener üzerindeki gerilim düşümü yaklaşık olarak sabit kalır.

Zener diyotlarda kırılma gerilimi, üretim aşamasında pn bitişiminin katkı maddesi oranları ayarlanarak belirlenmektedir. Günümüzde 1.8V ile 200V arasında farklı kırılma gerilimlerine sahip zener diyotlar üretilmektedir. Günümüz piyasasında kullanıcının ihtiyacına uygun olarak; 1/4W ile 50W anma güçleri arasında çalışacak şekilde zener diyot üretimi yapılmaktadır.

Zener Kırılma Karakteristiği Nedir?

Zener diyot, doğru polarma bölgesinde normal silisyum diyot özelliği gösterdiği belirtilmişti. Zener diyotun en önemli özelliği ters polarma bölgesindeki davranışıdır Ters polarma altında zener diyot üzerine uygulanan gerilim değeri; zener kırılma gerilimi değerini aştığında zener diyot kırılarak iletime geçer. Ters polarma altında iletime geçen zener diyot, üzerinde sabit bir gerilim değeri oluşturur. Bu gerilime “zener gerilimi” (VZ) denir.

Zener diyotun iletime geçebilmesi için zener üzerinden geçen akım; IZmin değerinden büyük, IZmax değerinden küçük olması gerekir. Başka bir ifadeyle zenere uygulanan ters polarma gerilimi, Zener kırılma gerilimi (VZ) değerinden büyük olmalıdır.

İlginizi Çekebilir: LED Nedir? Nasıl Çalışır? Ne İşe Yarar?

Zener diyot üzerinden geçen akım miktarı; IZmax değerini geçtiğinde zener bozularak işlevini yitirir. Karakteristikten de görüldüğü gibi zener diyot üzerinden geçen IZ akımı; IZmin ve IZmax değerleri arasında tutulmalıdır. Zener diyot ters polarma altında iletimde kaldığı sürece üzerinde VZ olarak belirtilen bir gerilim oluşur. Bu gerilime “zener gerilimi”, bu işleme ise “gerilim regülasyonu” denir. Zener diyot, karakteristikte gösterildiği gibi üzerindeki gerilimi VZ değerinde sabit tutmaktadır. Bu özellik zener diyotu oldukça popüler kılar. Özellikle gerilim regülasyonu veya referans gerilimi elde etmede sıkça kullanılmasını sağlar.

Zener Diyot Isıl Kararlılığı Nedir?

Tüm yarıiletken devre elemanları gibi, zener diyotlarda çalışma ortamlarındaki ısıdan etkilenirler. Üretici firmalar zener diyot için gerekli karakteristikleri genellikle 25 derece oda sıcaklığı için veririler. Isı artımında zener geriliminde oluşabilecek değişimler üretici kataloglarında belirtilir. Örneğin çalışma koşullarındaki her 1 derece’lik ısı artışı, zener geriliminde (VZ) yaklaşık %0.05 oranında artış gösterir. Bu özellik uygulamalarda dikkate alınmalıdır. Yüksek güçlerde çalıştırılan zener diyotlar üzerine soğutucular monte edilmelidir.

Zener Diyot Uygulamaları

Zener diyotlar genellikle dc güç kaynaklarında gerilim regülasyonunu sağlamak amacı ile kullanılırlar. Karşılaştırma yapmak için referans gerilimi temininde de zener diyotlar sıklıkla kullanılır. Regülasyon işlemi bir büyüklüğü, başka bir büyüklük karşısında kararlı tutmaktır. Örneğin gerilim regülasyonu terimi; gerilimi, akımdan veya yükten bağımsız hale getirip sabit bir değerde tutma anlamına gelmektedir.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Zener Diyot Nedir? Ne İşe Yarar? Özellikleri Nelerdir?

0