Z-Diode
Z-Diode
Z-Diode
Zener-Diode
Zener-Dioden, oder auch Z-Dioden, sind besonders dotierte Si-Dioden mit geringer Sperrschichtdicke, die nach dem amerikanischen Physiker Clarence Melvin Zener, dem Entdecker des Zener-Effekts, benannt worden sind. Die spezielle Charakteristik von Z-Dioden führt dazu, dass sie in zahlreichen Schaltungen zur Stabilisierung von Spannungen eingesetzt werden. Sie lässt sich aber auch zur Spannungsbegrenzung verwenden, wie das Anwendungsbeispiel der Zenerbarriere zeigt.
Sie verhalten sich in Durchlassrichtung wie normale Dioden, in Sperrrichtung werden sie ab einer bestimmten Spannung, der so genannten Sperrspannung oder Durchbruchspannung, plötzlich niederohmig.
Durchbrucheffekte
Die Durchbruchsspannung UBR wird bei Zener- bzw. Z-Dioden auch als Z-Spannung UZ bezeichnet und beträgt üblicherweise rund 3…100 V ( in Ausnahmefällen auch für den Bereich 2…600 V herstellbar ). Wird nun UZ an die Diode in Sperrrichtung angelegt, so ergibt sich der Strom durch die Diode aus der Formel: Foto 1
Liegt diese Spannung unterhalb 5 V, so wirkt der Zener-Effekt.
Bei Spannungen über 6,5 V wirkt der Lawinendurchbruch, welcher auch als Avalanche-Effekt (englisch: avalanche effect) bekannt ist. Dieser besitzt einen positiven Temperaturkoeffizienten.
Deshalb hat Clarence Zener vorgeschlagen, die zunächst allgemein Zenerdioden genannten Dioden aufzuteilen in Zener-Dioden (mit Durchbruchspannungen unter 5 V) und Z-Dioden (mit mehr als 5 V).
Bei diesen Dioden ist der Zenerknick stärker ausgeprägt. Im Bereich 5…6,5 V wirken beide Effekte. Der Zenerknick ist dementsprechend mittelmäßig ausgeprägt.
Beim Lawinendurchbruch werden genug Elektronen so stark beschleunigt, dass sie weitere Elektronen aus den Atombindungen schlagen. In Folge ergibt sich eine lawinenartig ansteigende Ladungsträgerkonzentration und damit ein geringerer Widerstand. Wird der fließende Strom nicht stark genug begrenzt, führt der Effekt zum Durchbruch zweiter Art und damit zur Zerstörung der Diode.
Diverse Abbildungen
