11.4 : ثنائيات زينر

ثنائيات زينر هي أجهزة متخصصة من أشباه الموصلات مصممة للعمل في منطقة الانهيار العكسي، حيث تسمح للتيار بالتدفق إلى الكاثود، مما يجعله موجبًا بالنسبة للأنود. هذه العملية العكسية تميز ثنائيات زينر عن الثنائيات التقليدية وتتيح استخدامها في تطبيقات مختلفة، أبرزها منظمات الجهد. إحدى الخصائص المميزة لثنائيات زينر هي المنحنى المميز I-V (التيار-الجهد) العمودي تقريبًا فوق تيار عتبة معين، المعروف باسم تيار الركبة والذي يسمح لثنائي زينر بالحفاظ على جهد مستقر نسبيًا عبر نطاق واسع من التيارات.

يحدد المصنعون الحد الأقصى لتبديد الطاقة لثنائي زينر وجهد زينر عند تيار اختبار محدد. يختلف جهد زينر، والذي يمكن أن يتراوح من بضعة فولتات إلى عدة مئات من الفولتات، قليلاً مع تغيرات التيار. يرجع هذا التباين إلى المقاومة الديناميكية للصمام الثنائي، والتي تُعرف بأنها معكوس ميل منحنى I-V الخاص به في منطقة التشغيل. تعتبر المقاومة الديناميكية المنخفضة أمرًا ضروريًا للحفاظ على استقرار الجهد عبر التيارات المختلفة، مما يعزز فعالية صمام زينر الثنائي في تطبيقات تنظيم الجهد.

ومع ذلك، من المهم تجنب تشغيل ثنائيات زينر في المناطق ذات التيار المنخفض حيث تزيد مقاومتها الديناميكية بشكل كبير، لأن هذا يمكن أن يؤدي إلى عدم استقرار الجهد المنظم. يعد اعتماد جهد زينر على درجة الحرارة عاملاً حاسماً آخر، حيث يشير معامل درجة الحرارة (معبرًا عنه بالميلي فولت لكل درجة مئوية) إلى كيفية تغير الجهد مع درجة الحرارة. تظهر ثنائيات زينر ذات الجهد المنخفض بشكل عام معاملات درجة حرارة سلبية، في حين أن الثنائيات ذات الجهد العالي لها معاملات إيجابية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب جهدًا مرجعيًا ثابتًا مع الحد الأدنى من تأثير درجة الحرارة، يمكن إقران صمام ثنائي زينر بمعامل درجة حرارة موجب على التوالي مع صمام ثنائي موصل للأمام، مما يعوض بشكل فعال التغيرات في درجات الحرارة.