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2011年9月13日 (火)

ツェナーダイオードの特性

ツェナーダイオードは定電圧ダイオードとも呼ばれ、接合の降伏現象を利用する。

電子回路用ツェナーダイオードは降伏電圧Vzが2V付近から35V程度のものが入手しやすい。

一般的な使い方は非安定化DC電源から、直列抵抗Rを介し逆ダイオードに電圧を印加する形式だ。

降伏しているときのVzは電流に依存して多少変わる。しかも、降伏電圧依存性がある。

動作抵抗rという概念だが、低電圧のツェナーダイオードではほぼ電流に反比例するので、直列抵抗Rを高くしてもあまり安定度は良くならない。非常に低い(1-3V)のVzのツェナーダイオードの降伏特性はソフトで、順ダイオードを直列接続したものより劣る場合がある。

9V付近のVzで降伏特性はもっともシャープになり、動作抵抗は最も低くなる。もっと高い電圧では、pn接合特性より、バルクの抵抗成分が効き動作抵抗は電流にあまり依存しないが、Vzが高いものほどrは大きくなる。

次に問題になるのは、温度特性である。5.5-5.7Vを境にして、低電圧の物は負の温度特性、高電圧のものは正の温度特性をもち、mV/℃で表わせば、35V付近で約+30mV/℃、5-6V付近でほぼ0温度係数となる。多くの定電圧ダイオードは温度に対しては定電圧性を有しない。35V付近では100℃の温度変化で1割近く電圧が上昇するのだ。

保護用にツェナーダイオードを使う場合、保証はされていないが、I^2・T I:電流 T:時間一定のラインで単発・短時間のサージパルスに耐える素子であることだ。

その他に、順ダイオード(負の温度係数)とツェナーダイオード(+の温度係数)を組み合わせた温度補償形基準電圧ダイオードがかっては多く使われた。しかし、大半の用途では今では基準電圧ICに代替されている。

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コメント

非国民は過労で体が壊れて、製造業をやめたが、ツェナーダイオードはあまり使った覚えがない。中学か高校のときに自作した可変電圧のシリーズレギュレータの電源に使ったぐらいだと思う。
三端子レギュレータをよく使ったが、新人にやらせると放熱板がなくて素子が熱くなることがある。ちゃんと熱抵抗と消費電力で放熱板を選択しないといけない。1A流れるからといって、無条件で流れるわけではないのだが、初心者は無条件で流れると思うことがあるようだ。

非国民さん おはようございます。
中学か高校時代でシリーズレギュレータを作ったとなると私よりは若いでしょう。電源回路は回路の基本要素を多く含み、電源設計が出来れば一人前と言われるほどです。熱設計はその基本の一つですね。

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