11.7 : نمذجة خصائص عكس الدايود

في الدوائر الإلكترونية، تعد تكوينات الصمام الثنائي المتحيز عكسيًا أمرًا بالغ الأهمية لتنظيم مستويات الجهد. تستغل ثنائيات زينر ظاهرة الانهيار العكسي وتظهر انهيارًا متحكمًا فيه عند جهد زينر محدد (V_Z). وهي مصممة للحفاظ على جهد ثابت عبر أطرافها وتستخدم عادة لتنظيم الجهد في الدوائر.

عندما يتجاوز الجهد العكسي المطبق على صمام ثنائي زينر جهد الانهيار، يدخل الصمام الثنائي إلى منطقة الانهيار. عند هذه النقطة، يكون المنحنى المميز لتيار الجهد (I-V) للديود عموديًا بشكل فعال للتيارات فوق عتبة معينة، والمعروفة باسم تيار الركبة (I_Z).

يسهل قانون كيرشوف للجهد توفير علاقة رياضية بين جهد المصدر، وانخفاض جهد الدايود، وتيار الدايود الذي يمثله بيانيا خط الحمل ويشير إلى جميع نقاط التوازن الممكنة للدايود في الدائرة. يشير تقاطع خط الحمل مع المنحنى المميز للديود إلى نقطة تشغيل الحالة المستقرة Q.

عند التيارات فوق الركبة، يظل جهد صمام زينر الثنائي مستقرًا، ولا يتغير إلا قليلاً مع زيادة التيار. هذا الاستقرار هو نتيجة لمقاومة الصمام الثنائي الإضافية، والتي يتم تعريفها على أنها مقلوب ميل المنحنى عند نقطة التشغيل. وبالتالي، فإن تغير الجهد عبر الصمام الثنائي يتناسب مع المقاومة المتزايدة والتيار الذي يتجاوز تيار الركبة. إن قدرة صمام زينر الثنائي على الحفاظ على جهد ثابت عبر مجموعة من التيارات تجعله لا يقدر بثمن لإنشاء جهد مرجعي مستقر وحماية الدوائر من ظروف الجهد الزائد.

يوفر المصنعون جهد الانهيار العكسي، وتيار الركبة، والمقاومة المتزايدة، ومعدل الطاقة لثنائيات زينر. يسمح تصنيف الطاقة للمرء بتقدير الحد الأقصى للتيار المحتمل الذي يمكن أن يتدفق عبر صمام زينر الثنائي دون إتلافه.