ZENER DIODE

zenerdiode.png
het gebruikte symbool voor Zenerdiode in schakelingen, op finimuis.nl is dit symbool ook in gebruik.
Een zenerdiode bezit twee aansluitingen welke Anode en Kathode worden genoemd, zie de afbeelding hieronder:
zenerdiode1.png

Een zenerdiode is een halfgeleiderdiode die zo geconstrueerd is dat de spanning over de diode in sperrichting, na het bereiken van de zenerspanning over een relatief groot bereik van de stroomsterkte, constant blijft.
Deze eigenschap berust op het zenereffect.
De spanning-karakteristiek van de diode verloopt over dat bereik min of meer parallel met de as voor de stroomsterkte (zie afbeelding hieronder).
zenerkar.png
De spanning/stroom karakteristiek van een Avalanchediode en/of Zenerdiode.

wat is het het Zenereffect:

Het zenereffect genoemd naar de ontdekker Clarence Melvin Zener een Amerikaanse natuurkundige, is het verschijnsel dat in een zwaar gedoteerde PN-overgang welke is aangesloten in de sperrichting, bij voldoende hoge spanning toch geleiding door vrije ladingsdragers plaatsvindt.

Deze geleiding is het gevolg van het tunneleffect. De drempelspanning waarboven dit effect optreedt, wordt zenerspanning genoemd. Het zenereffect vindt toepassing in zenerdiodes.

Elke PN-overgang zal gaan geleiden in de sperrichting, als de spanning maar groot genoeg wordt, groter dan de doorslagspanning: de diode "slaat door".
Dit is echter niet omkeerbaar en een gewone diode raakt hierdoor defect. Men noemt dit het lawine-effect (zie hiervoor informatie over de Avalanche-diode op deze site). Het lawine-effect is dominant bij een spanning van meer dan 6 Volt en heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt.

Bij het zenereffect is geleiding in de sperrichting het gevolg van het tunneleffect of een combinatie daarvan met het lawine-effect. Het tunneleffect (negatieve temperatuurcoëfficiënt) is dominant bij spanningen lager dan 5 Volt. Zenerdiodes met een zenerspanning tussen de 5 en 6 Volt, bijvoorbeeld (5,6 Volt) hebben een beperkte temperatuurafhankelijkheid, door de combinatie van de negatieve temperatuurcoëfficiënt en de positieve temperatuurcoëfficiënt via het lawine-effect.

Het tunneleffect wordt mogelijk gemaakt door de verschuiving van de energiebanden in de P- en N-zone als gevolg van de zware dotering. Daardoor hebben de onbezette toestanden in de geleidingsband dezelfde energie als de bezette toestanden in de valentieband, zodat vrije ladingsdragers zonder energieopname met een zekere waarschijnlijkheid van de valentieband naar de geleidingsband kunnen overgaan.

wat is het Tunneleffect:

Tunneleffect of tunneling is het effect in de kwantummechanica waarbij een deeltje door een barrière heen gaat, terwijl het niet voldoende energie heeft om over de barrière heen te gaan.
Dit heet het tunneleffect, omdat de energiebarrière is voor te stellen als een hoge berg. Het deeltje dat te weinig energie heeft om over de berg heen te komen, gaat als het ware door een tunnel naar de andere zijde.
De oorzaak van tunneling is de overlap tussen de golffuncties aan weerszijden van de energiebarrière die elk in de barrière een zeer kleine waarde hebben, maar niet nul zijn.
Het verschijnsel houdt verband met de onzekerheidsrelatie van Heisenberg: als men precies weet hoeveel energie een deeltje heeft, kan men onmogelijk weten waar (aan welke zijde van de barrière) het zich precies bevindt en als men precies weet waar het deeltje is, kan men onmogelijk precies weten hoeveel energie het heeft.

Inzetten van zenerdiode(n)

Bovenstaande eigenschap maakt een zenerdiode onder meer geschikt voor toepassing als spanningsstabilisator, waardoor deze ook regelmatig in voedingen toegepast wordt.
spanreg1.pngspanreg2.png
Op bovenstaande afbeeldingen ziet u links de meest eenvoudige schakeling, om een ingangsspanning op een lagere waarde te begrenzen. rechts ziet u een voorstelling van het lineaire-proces van de schakeling.
Toepassen van een zenerdiode op een circuit om de spanning te regelen(beperken) aan de uitgang

golfclipper1.pnggolfclipper2.png
Op bovenstaande afbeeldingen ziet u links een schakeling, waarbij een uitgaande wisselspanning een afgetopte positieve- en negatieve-flank krijgen. rechts ziet u een grafiek-voorstelling van dit proces.
Twee zenerdiodes naar elkaar gericht in serie, zorgen voor het aftoppen van beide helften van het ingangssignaal. Dit noemt men golfclippen. Golfclipper, worden niet alleen gebruikt om een signaal te hervormen, maar ook om spanningspieken te voorkomen die circuits beïnvloeden welke zijn aangesloten op een voedings-eenheid.

spanshift1.pngspanshift2.png
Op bovenstaande afbeeldingen ziet u links een schakeling voor het verschuiven (in tijd) van de uitgangsspanning ten opzichte van de ingangsspanning. Op de afbeelding rechts ziet u hiervan de Grafiek met het verloop van de verschuiving.
Toepassen van een zenerdiode toegepast op een circuit met een weerstand om op te treden als een spanning-verschuiver. Dit circuit verlaagt de ingangsspanning met een hoeveelheid die gelijk is aan de Zenerdiode doorslagspanning.

Een groot NADEEL bij toepassing van een zenerdiode in spanningstabilisatie is het oplopen van de zenerspanning wanneer de temperatuur stijgt. Dit geeft met name in apparaten welke gebruik maken van digitale signalen soms problemen, goede koeling is dan belangrijk.

tempverloop.png
Grafiek met het verloop van de zenerspanning bij oplopende temperatuur.

Als toepassing wordt een zenerdiode aangesloten in sperrichting. Zodra de aangelegde spanning de doorlaatspanning (ook zenerspanning genoemd) overschrijdt gaat de diode geleiden. De spanning over de zenerdiode blijft dan min of meer constant.

Zenerdioden worden gemaakt voor diverse zenerspanningen en elektrische vermogens. Ze worden gebruikt als parallelstabilisator, als referentie voor een gestabiliseerde voeding of als overspanningsbeveiliging. Soms ook als hart van een ruisgenerator.

De zenerspanningen lopen van 0,8 Volt tot 270 Volt, waarbij een stroom van ongeveer 200 milliAmpére als standaard gehanteerd is. Voor sommige stromen zijn bepaalde zenerspanningen niet leverbaar.

Er begint al een stroom te vloeien, bij de helft van de zenerspanning. Hierdoor levert de zenerdiode vrij veel ruis en is daardoor ongeschikt om de spanning te stabiliseren voor een gevoelige voorversterker.

Om afwijkende zenerspanningen te krijgen, kan men verschillende zenerdiodes in serie zetten.

Types met een zenerspanning onder de 2,0 V worden overigens als gewone diode aangesloten.

Indien men twee gelijke zenerdiodes omgekeerd in serie zet, krijgt men een diac. (de DIAC behandelen we als een apart component op deze site.

Vermogen en behuizingen van Zenerdioden

Veel voorkomende vermogens van zenerdioden zijn: 250 milliWatt , 300 milliWatt , 400 milliWatt , 500 milliWatt , 1 Watt , 1,3 Watt , 3 Watt , 3,25 Watt , 5 Watt , 20 Watt , 75 Watt.

do214-sma.png
Voorbeeld van een Surface Mounting Device (SMD) zenerdiode in DO214 behuizing.
do4.png
Voorbeeld van een 20 Watt zenerdiode in een DO4 behuizing.
do213ab.png
Voorbeeld van een Surface Mounting Device (SMD) zenerdiode in een DO213ab (MELF) behuizing.
do13.png
Voorbeel van een 1 Watt zenerdiode in een DO13 behuizing.
do35glas.png
Voorbeel van een 500 milliWatt zenerdiode in een DO35glas behuizing.
De kathode (het streepje) in het symbool, wordt op de zenerdiode aangegeven via een gekleurde band, een ring als inkeping, of via het zenerdiode-symbool.
Klik hier voor een PDF-bestand met als eerste een overzichtlijst en daarna voorbeelden van diverse behuizingen welke Diotec.com hanteerd.

Klik hier voor de homepage van Diotec.

Hieronders in tabel-vorm een lijst(welke niet volledig is, maar als voorbeeld dient) met zenerdiode-Typenummers en de spanningen waarin deze leverbaar zijn:
Typenummer van reeks 1N5300 BZB984 BZG03 BZG05 BZT03 BZV55 BZV85 BZX284 BZX384 BZX55 BZX79 BZX84 BZX85 BZY91 BZY93 ZPD ZPY ZTE
Behuizing type DO201AD SOT663 SOD106 DO214 SOD57 SOD80 DO41 SOD110 SOD323 DO35 DO35 SOT23 DO41 DO5 DO4 DO41 DO41 DO35glas
Vermogen maximaal 5 Watt 425 milliWatt 3 Watt 3,25 Watt 500 milliWatt 1 Watt 400 milliWatt 300 milliWatt 500 milliWatt 500 milliWatt 500 milliWatt 1 Watt 75 Watt 20 Watt 400 milliWatt 1,3 Watt 250 milliWatt
Zenerspanning /codering
0,8 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - 1 V -
1,4 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1,5 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - 1,5 V
1,7 Volt - - - - - - - - - - - - - - - 1,7 V - -
2 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2,1 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2,2 Volt - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2,4 Volt - C 2V4 - - - C 2V4 - C 2V4 C 2V4 - C 2V4 C 2V4 - - - - - -
2,7 Volt - C 2V7 - - - C 2V7 - C 2V7 C 2V7 - C 2V7 C 2V7 - - - - - -
3 Volt - C 3V0 - - - C 3V0 - C 3V0 C 3V0 - C 3V0 C 3V0 - - 3,0 V - - -
3,3 Volt 1N5333 C 3V3 - C 3V3 - C 3V3 - C 3V3 C 3V3 C 3V3 C 3V3 C 3V3 C 3V3 - - 3,0 V - -
3,6 Volt 1N5334 C 3V6 - C 3V6 - C 3V6 - C 3V6 C 3V6 - C 3V6 C 3V6 - - 3,6 V - - -
3,9 Volt 1N5335 C 3V9 - C 3V9 - C 3V9 - C 3V9 C 3V9 C 3V9 C 3V9 C 3V9 - - 3,9 V 3,9 V - -
4,3 Volt 1N5336 C 4V3 - C 4V3 - C 4V3 - C 4V3 C 4V3 - C 4V3 C 4V3 C 4V3 - - 4,3 V 4,3 V -
4,7 Volt 1N5337 C 4V7 - C 4V7 - C 4V7 - C 4V7 C 4V7 C 4V7 C 4V7 C 4V7 C 4V7 - - 4,7V 4,7V -
5,1 Volt 1N5338 C 5V1 - C 5V1 - C 5V1 C 5V1 C 5V1 C 5V1 C 5V1 C 5V1 C 5V1 C 5V1 - - 5,1 V 5,1 V -
5,6 Volt 1N5339 C 5V6 - C 5V6 - C 5V6 C 5V6 C 5V6 C 5V6 C 5V6 C 5V6 C 5V6 C 5V6 - - 5,6 V 5,6 V -
6 Volt 1N5240 - - - - - - - - - - - - - - - - -
6,2 Volt 1N5341 C 6V2 - C 6V2 - C 6V2 C 6V2 C 6V2 C 6V2 C 6V2 C 6V2 C 6V2 C 6V2 - - 6,2 V 6,2 V -
6,8 Volt 1N5342 C 6V8 - C 6V8 - C 6V8 C 6V8 C 6V8 C 6V8 C 6V8 C 6V8 C 6V8 C 6V8 - - 6,8 V 6,8 V -
7,5 Volt 1N5343 C 7V5 - C 7V5 C 7V5 C 7V5 C 7V5 C 7V5 C 7V5 C 7V5 C 7V5 - C 7V5 - C 7V5(R) 7,5 V 7,5 V -
8,2 Volt 1N5344 C 8V2 - C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 C 8V2 - C 8V2 5,6 V 5,6 V -
8,7 Volt 1N5345 - - - - - - - - - - - - - - - - -
9,1 Volt 1N5346 - - C 9V1 C 9V1 C 9V1 C 9V1 C 9V1 C 9V1 C 9V1 C 9V1 - C 9V1 - C 9V1 9,1 V 9,1 V -
10 Volt 1N5347 C 10 C 10 - C 10 C 10 C 10 C 10 C 10 - C 10 C 10 - C 10 C 10 10 V 10 V -
11 Volt 1N5348 C 11 - - - C 11 - C 11 C 11 - C 11 C 11 - - C 11 11 V 11 V -
12 Volt 1N5349 C 12 C 12 - C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12 C 12(R) 12 V 12 V -
13 Volt 1N5350 C 13 - - C 13 C 13 - - C 13 C 13 C 13 - C 13 - C 13(R) 13 V 13 V -
14 Volt 1N5351 - - - - - - - - - - - - - - - - -
15 Volt 1N5352 C 15 C 15 - C 15 C 15 C 15 C 15 C 15 C 15 C 15 C 15 C 15 C 15(R) C 15(R) 15 V 15 V -
16 Volt 1N5353 - - - C 16 C 16 - C 16 C 16 C 16 C 16 C 16 C 16 - C 16 16 V 16 V -
17 Volt 1N5354 - - - - C 17 C 17 - - - - - - - - - - -
18 Volt 1N5355 - C 18 - C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18 C 18(R) 18 V 18 V -
19 Volt 1N5356 - - - - - - - - - - - - - - - - -
20 Volt 1N5357 - C 20 - C 20 C 20 C 20 C 20 C 20 - C 20 C 20 C 20 - C 20(R) 20 V 20 V -
22 Volt 1N5358 - - - C 22 C 22 - - C 22 - C 22 - C 22 - C 22 22 V 22 V -
24 Volt 1N5359 - C 24 - C 24 C 24 - - C 24 - C 24 - C 24 C 24 C 24(R) 24 V 24 V -
25 Volt 1N5360 - - - - C 25 C 25 - - - - - C 25 - - - - -
27 Volt 1N5361 - C 27 - C 27 C 27 C 27 C 27 C 27 - C 27 C 27 C 27 - C 27(R) 27 V 27 V -
30 Volt 1N5363 - C 30 - C 30 C 30 C 30 C 30 C 30 - C 30 C 30 C 30 C 30 C 30 30 V 30 V -
33 Volt 1N5364 - C 33 - C 33 C 33 C 33 C 33 C 33 - - C 33 C 33 C 33 C 33 33 V 33 V -
36 Volt 1N5365 - - - C 36 C 36 C 36 - C 36 - C 36 C 36 - C 36 C 36 - 36 V -
39 Volt 1N5366 - - - C 39 C 39 C 39 - C 39 - C 39 - - - C 39(R) - 39 V -
43 Volt 1N5367 - - - C 43 C 43 C 43 - C 43 - - C 43 - - C 43 - 43 V -
47 Volt 1N5368 - - - C 47 C 47 C 47 - C 47 - C 47 C 47 - C 47 - - 47 V -
51 Volt 1N5369 - - - C 51 C 51 C 51 - C 51 - - C 51 - C 51 C 51 - 51 V -
56 Volt 1N5370 - C 56 - C 56 C 56 C 56 - C 56 - - - - - C 56 - 56 V -
60 Volt 1N5371 - - - C 47 C 47 C 47 - C 47 - C 47 C 47 - C 47 - - 47 V -
47 Volt 1N5368 - - - - - C 60 - - - - - - - - - - -
62 Volt 1N5372 - - - C 62 - C 62 - C 62 - - C 62 - - - - 62 V -
68 Volt 1N5373 - - - C 68 - C 68 - C 68 - - C 68 - C 68 C 68 - 68 V -
75 Volt 1N5374 - - - C 75 - C 75 - C 75 - C 75 C 75 - C 75 C 75 - 75 V -
82 Volt 1N5375 - - - C 82 - - - - - - - - - - - 82 V -
91 Volt 1N5377 - - - C 91 - - - - - - - - - - - - -
100 Volt 1N5378 - C 100 - C 100 - - - - - - - - - - - - -
120 Volt 1N5380 - C 120 - C 120 - - - - - - - - - - - - -
130 Volt 1N5381 - C 130 - C 130 - - - - - - - - - - - 130 V -
150 Volt 1N5383 - C 150 - C 150 - - - - - - - - - - - - -
160 Volt 1N5384 - C 160 - C 160 - - - - - - - - - - - - -
180 Volt 1N5386 - C 180 - C 180 - - - - - - - - - - - - -
220 Volt - - - - C 220 - - - - - - - - - - - - -
240 Volt - - C 240 - - - - - - - - - - - - - - -
270 Volt - - C 270 - C 270 - - - - - - - - - - - - -

Een streepje in een kolom, geeft aan dat van het bijbehorende type geen uitvoering met die zenerspanning bestaat.
Indien in een kolom welke bij het type BZY91 en/of BZY93 hoort, bijvoorbeeld: C 7V5(R) staat geeft de R aan dat de +(anode) aan de behuizing ligt.
Wanneer er in een kolom bijvoorbeeld: C 2V4 staat en deze behoort bij het type BZV55 dan dient u de zenerdide BZV55C 2V4 te hanteren.
De BZV55 is een 500 milliWatt zenerdiode in een SOD80 behuizing, de C geeft de tolerantie (volgens JEDEC) weer van 2% en 7V5 geeft de zenerspanning van 7,5 Volt aan.
De tolerantie's kunnen per fabrikant afwijken van de JEDEC-codering, zie onderstaande tabel met een paar verschillen:
JEDEC-codering codering NXP semiconductors codering NTE electronics
Geen letter = ±10% - -
A = ± 5% - A = ± 5%
- B = ± 2% -
C = ± 2% C = ± 5% -
D = ± 1% - -
- - T = ± 1%

Indien u niet 100% zeker bent, raadpleeg dan altijd de datasheet van de fabrikant en/of vraag uw leverancier naar informatie.
klik hier voor een PDF-datasheet van de BZB84-serie van NXP semiconductors
Voor de codering van zenerdioden, kunt u afhankelijk van de uitvoering het volledig gestempelde typenummer danwel een 2- of 3-letter/cijfer-codering aantreffen.

klik hier voor een PDF-datasheet met zenerdioden in Surface-Mounting-Device (SMD) uitvoeringen, welke met een 3-voudige letter-cijfer-letter codering zijn gemerkt.

Laatste update : 09 november 2014


Terug naar de Diode en dergelijke pagina

Terug naar Component informatie

Terug naar Startpagina

Email aan Finimuis.nl