A háztartás elektronikus készülékei az áramkörök működésétől függenek. Ezeket az elektromos áramköröket úgy tervezték, hogy a villamos energiát a különböző felhasználási módokhoz megfelelő irányban engedjék áramolni. A villamos energia áramlásának szabályozása bonyolult lehet, tekintettel a villamos energia különböző céljaira. Ott jönnek be a diódák.
Zener dióda
Diódák segítségével a villamos áram egyetlen irányban áramlik az áramkörön keresztül. Zener diódák abban különbözik a többi típusú diódától, hogy amikor egy áramkörben fordított irányban csatlakoztatja őket, úgy, hogy az áram a diódán keresztül másfelé áramlik, egy kis szivárgási áramot engednek áramolni. Ez egy olyan típusú áram, amely a földre áramlik, hogy megakadályozza, hogy befolyásolja az áramkör más részeit, valamint megakadályozza magát a dióda károsodását.
Diódákat, például a Zener diódát használhat a váltakozó áram (AC) és az egyenáram (DC) közötti átalakításhoz. Az AC áram változik az egyik és a másik irányban folyó áram között, míg az egyenáram csak az egyik irányban mozog. Ezen elektromos beállítások közül sokban megtalálhatók a híd egyenirányítói vagy az egyenirányító diódái.
Az egyenirányítók átalakíthatják az AC-t egyenárammá úgy, hogy csak egy irányt engednek, pozitív vagy negatív, áram átfolyásával, vagy az AC áramciklus egyik irányának átalakításával a másikra irány. Az egyenirányítók átalakítják az elektromos áramot nagy távolságokon átvezető egyenáramú tápegységek és a legtöbb háztartási készülékben található váltakozó áramú tápfeszültségek között.
Zener fordított megszakító feszültség
Ezek a jellemzők lehetővé teszik, hogy a Zener diódák meghatározott fordított megszakítási feszültséggel rendelkezzenek. Ez az a feszültség, amelynél a diódák megkezdik az áram irányítását a fordított irányban, és ez az egyik különbség a Zener dióda és az egyenirányító dióda beállításai között. Ezeknek a diódáknak meghatározott feszültségesésük van, amely a bemeneti feszültség tartományában nem sokat változik.
Amint megnöveli a Zener dióda fordított irányú feszültségét addig a pontig, ahol eléri a megszakítási feszültséget, az áram átfolyik a diódán. A dióda soros ellenállása szabályozza az áram maximális értékét, mielőtt az állandó értékre stabilizálódik. Ez az érték akkor állandó marad, függetlenül attól, hogy mennyit változtat a bemenő feszültségen.
Ha a feszültséget a megszakítási feszültségnél nagyobb értékre növeli, feszültségesés keletkezik az ellenálláson. Az áram átfolyik a diódán, és a készülék a földhöz csatlakozik, rövidzárlatba hozva a diódát. Ez leválasztaná a terhelést az áramellátásról és szabályozná a feszültséget.
Zener dióda alkalmazások
Ezen okok miatt a Zener diódák jól alkalmazhatók az áramkörök feszültségének szabályozására. A Zener diódák ezen jellemzőit megtalálhatja a feszültségszabályozás, a túlfeszültség-csökkentők és a nyíró áramkörök alkalmazásában.
A clipper áramkörökben lévő Zener diódák megváltoztathatják az AC áram alakját, hogy korlátozzák annak előre- vagy hátramenet ciklusát. A Zener diódák hasznosnak bizonyulnak a különböző áramkörök feszültségének szabályozására, ha túl sok vagy túl kevés. Tervezésük és használatuk egyszerűsége miatt ideális jelöltek a feszültség átalakítására.
Dióda tervezés
A Zener diódákhoz hasonlóan az egyenirányítók P-N csomópontokat használnak, félvezető anyagokat, amelyek csak egy irányban engedik áramolni az áramot. Ezeket p típusú félvezetőkkel tervezik, n típusú félvezetők mellett, amelyek "p" oldalával extra furatok vannak, ahol nincsenek elektronok, amelyek pozitív töltésűek. Ezzel szemben az "n" oldal külső héjában több elektron van, ami negatív töltésű.
Ezek a félvezető anyagok olyan fémekből készülnek, mint a gallium vagy a metalloidok, mint a szilícium, az elsődleges anyag, amely Zener diódákat tartalmaz, más elemekkel, például foszforral keverve. Ezen atomok közötti elhelyezés lehetővé teszi az áram áramlását, és ezeken a kialakításokon keresztül megtalálhatók az áramok széles skáláját vezérlő híd-egyenirányítók.