11.7 : שיעור: מודלים של מאפיינים הפוכים של דיודה

במעגלים אלקטרוניים, תצורות דיודות מוטות הפוכה הן קריטיות לוויסות רמות המתח. דיודות זנר מנצלות את תופעת ההתמוטטות ההפוכה ומציגות התמוטטות במתח זנר ספציפי מבוקר(V_Z). הם מתוכננים לשמור על מתח קבוע על פני המסופים שלהם והם משמשים בדרך כלל לוויסות מתח במעגלים.

כאשר מתח הפוך המופעל על דיודת זנר חורג ממתח השבר שלה, הדיודה נכנסת לאזור התמוטטות. בשלב זה, עקומת המתח הזרם (I-V) של הדיודה היא למעשה אנכית עבור זרמים מעל סף מסוים, המכונה זרם הברך (I_Z).

חוק המתח של קירכהוף מקל במתן קשר מתמטי בין מתח המקור, נפילת מתח הדיודה וזרם הדיודה אשר מיוצג גרפית על ידי קו העומס ומציין את כל נקודות שיווי המשקל האפשריות של הדיודה במעגל. ההצטלבות של קו העומס עם העקומה האופיינית של הדיודה מציינת את נקודת הפעולה Q במצב יציב.

בזרמים מעל הברך, המתח של דיודת זנר נשאר יציב, משתנה מעט עם עליות נוספות בזרם. יציבות זו היא תוצאה של ההתנגדות המצטברת של הדיודה, המוגדרת כהדדית של שיפוע העקומה בנקודת הפעולה. לפיכך, שינוי המתח על פני הדיודה הוא פרופורציונלי להתנגדות המצטברת ולזרם העולה על זרם הברך. היכולת של דיודת זנר לשמור על מתח קבוע על פני טווח של זרמים הופכת אותה לבעל ערך רב ליצירת מתחי ייחוס יציבים והגנה על מעגלים מפני תנאי מתח יתר.

היצרנים מספקים את מתח הפירוק ההפוכה, זרם הברך, ההתנגדות המצטברת ודירוג ההספק עבור דיודות זנר. דירוג הספק מאפשר להעריך את הזרם המקסימלי האפשרי שיכול לזרום דרך דיודת זנר מבלי לפגוע בה.