Zenerova dioda

Polovodičová zenerova dioda nebo Zenerova dioda  je polovodičová dioda pracující pod zpětným předpětím v režimu průrazu [1] . Než dojde k průrazu, protékají zenerovou diodou nevýznamné svodové proudy a její odpor je velmi vysoký [1] . Když dojde k poruše, proud zenerovou diodou prudce vzroste a její diferenciální odpor klesne na hodnotu, která se u různých zařízení pohybuje od zlomků ohmů až po stovky ohmů [1] . Proto je v průrazném režimu napětí na zenerově diodě udržováno s danou přesností v širokém rozsahu zpětných proudů [2] .

Hlavním účelem zenerových diod je stabilizace napětí [1] [2] . Sériové zenerovy diody se vyrábějí pro napětí od 1,8 V do 400 V [3] . Integrální zenerovy diody s latentní strukturou pro napětí asi 7 V jsou nejpřesnější a nejstabilnější polovodičové referenční zdroje napětí : jejich nejlepší příklady se blíží celkovému výkonu běžného Westonova prvku . K ochraně elektrického zařízení před přepětím se používá speciální typ zenerových diod, vysokonapěťové lavinové diody („tlumiče přechodového impulzního šumu“, „tlumiče“, „TVS diody“) .

Terminologie a klasifikace

V ruskojazyčné literatuře se pojem "zenerova dioda" bez specifikace "polovodič" používá specificky pro polovodičové zenerovy diody. Objasnění je nutné, pokud je nutné postavit polovodičové zenerovy diody proti zastaralým plynem plněným zenerovým diodám doutnavého a koronového výboje . Katoda zenerovy diody je vývod, do kterého teče zpětný proud (n-oblast reverzně vychýleného pn-přechodu ), anoda  je vývod, ze kterého teče průrazný proud (p-oblast pn-přechodu) . Dvouanodové (oboustranné) zenerovy diody se skládají ze dvou zenerových diod zapojených do série v opačných směrech, „katoda ke katodě“ nebo „anoda k anodě“, což je z pohledu uživatele ekvivalentní.

Polovodičové zenerovy diody vstoupily do průmyslové praxe ve druhé polovině 50. let. V názvosloví zenerových diod se v minulosti rozlišovaly funkční skupiny [4] , které následně ztratily svůj význam a moderní polovodičové zenerovy diody se dělí podle funkčního určení na:

• Diskrétní univerzální zenerovy diody - výkon a nízký výkon. V SSSR byly zenerovy diody klasifikovány podle ztrátového výkonu do čtyř skupin: 0-0,3 W , 0,3-5 W, 5-10 W a nad 10 W [5] ;
• Přesné zenerovy diody, včetně tepelně kompenzovaných zenerových diod a zenerových diod se skrytou strukturou ;
• Potlačovače impulsního šumu („omezovací diody“, „tlumiče“, „TVS-diody“) [6] .

Název „Zenerova dioda“ (sledovací papír z anglického zenerova dioda , pojmenován po objeviteli tunelového proražení Clarence Zenerovi), podle GOST 15133-77 „Polovodičová zařízení. Termíny a definice“, není v technické literatuře povoleno [7] . V anglické literatuře se slovo stabilitron nebo stabilotron používá k označení zenerovy diody, typu mikrovlnné elektronky vakuového generátoru  , která se nerozšířila [8] [9] , a konceptu zenerovy nebo zenerovy diody („Zenerova dioda“ ) se aplikuje na zenerovy diody všech typů, bez ohledu na to, jaký mechanismus průrazu (Zenerův nebo lavinový) v konkrétním zařízení převládá [10] . Anglická lavinová dioda ("lavinová dioda") se používá pro jakékoli lavinové diody, zatímco v ruské literatuře je lavinová dioda nebo "limitující dioda" podle GOST 15133-77 [11]  úzce definovaná podtřída zenerovy diody s lavinový průrazný mechanismus určený k ochraně elektrických zařízení proti přepětí. Limitní diody nejsou určeny pro trvalý přenos relativně malých proudů, ale pro krátkodobý přenos proudových impulsů o síle desítek a stovek A. Takzvané "low voltage avalanche diodes" ( anglicky low voltage avalanche , LVA) , naopak jsou navrženy pro provoz v nepřetržitém režimu. Jedná se o nízkovýkonové zenerovy diody s neobvykle nízkým diferenciálním odporem ; v průmyslové praxi se smazal rozdíl mezi nimi a „obyčejnými“ zenerovými diodami [12] .  

Některé „přesné zenerovy diody“ nesou označení specifická pro jednotlivá zařízení, ale ve skutečnosti se jedná o složité integrované obvody . Zenerovy diody i bandgaps mohou sloužit jako vnitřní zdroje referenčního napětí pro takové mikroobvody . Například dvoukolíková „přesná zenerova dioda“ 2C120 (analogická k AD589) je Brokaw bandgap . Blokové schéma čipu TL431 ukazuje zenerovu diodu, ale ve skutečnosti je TL431 Widlar bandgap [13] [14] .

Avalanche-span diody , tunelové diody a stabistory nejsou zenerovými diodami . Stabistory jsou nízkopříkonové diody navržené pro provoz na stejnosměrný proud v regulátorech napětí a jako teplotní senzory. Charakteristiky stabistorů v reverzním zapojení nebyly standardizovány a přívod zpětného předpětí ke stabistoru byl povolen pouze „při přechodných procesech zapínání a vypínání zařízení“ [15] . Invertované diody v různých zdrojích jsou definovány jak jako podtřída zenerových diod [16] , tak jako podtřída tunelových diod [17] . Koncentrace dopantů v těchto diodách je tak vysoká, že při nulovém zpětném napětí dochází k průrazu tunelu. Pro své speciální fyzikální vlastnosti a úzký rozsah jsou obvykle uvažovány odděleně od zenerových diod a na schématech jsou označeny speciálním symbolem, odlišným od zenerových diod [16] [18] .

Jak to funguje

Polovodičová zenerova dioda je dioda navržená pro provoz v průrazném režimu na reverzní větvi charakteristiky proud-napětí . U diody, na kterou je aplikováno reverzní neboli blokovací napětí, jsou možné tři průrazné mechanismy: průraz tunelu , průraz laviny a průraz v důsledku tepelné nestability - destruktivní samozahřívání svodovými proudy. Tepelný průraz je pozorován u usměrňovacích diod , zejména germaniových , a pro křemíkové zenerovy diody to není kritické. Zenerovy diody jsou navrženy a vyrobeny tak, že buď tunelování nebo lavinový průraz, nebo oba tyto jevy společně nastanou dlouho předtím, než se v krystalu diody objeví předpoklady pro tepelný průraz [20] . Sériové zenerovy diody jsou vyrobeny z křemíku , slibně se vyvíjí i zenerovy diody vyrobené z karbidu křemíku a arsenidu galia [21] .

První model elektrického průrazu navrhl v roce 1933 Clarence Zener, který v té době působil na univerzitě v Bristolu [22] . Jeho "Theory of Electrical Breakdown in Solid Dielectrics " byla publikována v létě 1934 [23] . V roce 1954 Kenneth McKay z Bellových laboratoří zjistil, že tunelovací mechanismus navržený Zenerem funguje pouze při průrazném napětí do asi 5,5 V a při vyšším napětí převládá lavinový mechanismus [22] . Průrazné napětí zenerovy diody je určeno koncentracemi akceptorů a donorů a profilem dotování oblasti pn přechodu . Čím vyšší je koncentrace nečistot a čím větší je jejich gradient v přechodu, tím větší je síla elektrického pole v oblasti prostorového náboje při stejném zpětném napětí a tím nižší je zpětné napětí, při kterém dochází k průrazu:

• K tunelovému nebo Zenerovu průrazu dochází v polovodiči pouze tehdy, když intenzita elektrického pole v pn přechodu dosáhne úrovně 10 6 V/cm. Takové napěťové úrovně jsou možné pouze u vysoce dopovaných diod (struktury typu p + -n + -) s průrazným napětím nejvýše šestinásobkem zakázaného pásu (6 E G ≈ 6,7 V), zatímco v rozsahu od 4 E G do 6 E G (4,5 ... 6,7 V) průraz tunelu koexistuje s lavinou a při průrazném napětí menším než 4 E G (≈4,5 V) ji zcela vytlačí. S nárůstem teploty přechodu se pásmová mezera a s tím i průrazné napětí zmenšuje: nízkonapěťové zenerovy diody s převahou tunelového průrazu mají negativní teplotní koeficient napětí (TKV) [24] .
• U diod s nižšími úrovněmi dotování nebo menšími gradienty dopantů a v důsledku toho s vyššími průraznými napětími je pozorován mechanismus lavinového průrazu. Vyskytuje se při koncentracích nečistot přibližně odpovídajících průraznému napětí 4 E G (≈4,5 V) a při průrazných napětích nad 4 E G (≈7,2 V) zcela nahrazuje tunelovací mechanismus. Napětí, při kterém dochází k lavinovému průrazu, se zvyšuje s rostoucí teplotou a největší hodnota průrazu TC je pozorována v nízko dotovaných, relativně vysokonapěťových přechodech [25] .

Mechanismus průrazu konkrétního vzorku lze určit zhruba podle stabilizačního napětí a přesně podle znaménka jeho teplotního koeficientu [26] . V „šedé zóně“ (viz obrázek), ve které soutěží oba mechanismy rozpadu, lze TKN stanovit pouze empiricky. Zdroje se liší v přesných odhadech šířky této zóny: S. M. Zee označuje „od 4  E G do 6 E G “ (4,5 ... 6,7 V), autoři slovníku „Elektronika“ - „od 5 do 7 V“ [ 9] , Linden Harrison - "od 3 do 8 V" [27] , Irving Gottlieb kreslí horní hranici na úrovni 10 V [10] . Výjimkou z pravidla jsou nízkonapěťové lavinové diody (LVA) pro napětí od 4 do 10 V: mají pouze lavinový mechanismus [12] .

Optimálního souboru charakteristik zenerovy diody je dosaženo uprostřed „šedé zóny“, se stabilizačním napětím cca 6 V. Pointa není tolik, aby díky vzájemné kompenzaci TKN tunelu a laviny mechanismy jsou tyto zenerovy diody relativně tepelně stabilní, ale že mají nejmenší technologickou stabilizaci rozpětí napětí a nejmenší, ceteris paribus, diferenciální odpor [28] . Nejhorší soubor charakteristik - vysoká hladina hluku, velký rozptyl stabilizačních napětí, vysoký diferenciální odpor - je charakteristický pro nízkonapěťové zenerovy diody při 3,3-4,7 V [29] .

Výroba

Výkonové zenerovy diody jsou vyráběny z monokrystalického křemíku technologií difúzní slitiny nebo planární , nízkopříkonové - planární, méně často mesa technologií . Proces planární diody používá dva nebo tři fotolitografie . První fotolitografie otevírá široká okénka na povrchu ochranného oxidu, do kterých se pak zavádí dopant. V závislosti na požadovaném dopingovém profilu lze použít procesy iontové implantace , chemické nanášení par a difúze z plynného média nebo z povrchového filmu. Po prvotním vnesení nečistoty je tato zatlačena z povrchové vrstvy hluboko do krystalu při teplotě 1100–1250 °C. Poté se provede getrovací operace  - vytlačení povrchových defektů do hloubky krystalu a pasivace jeho povrchu. Getrování a pasivace nejen snižují zenerovu hlučnost , ale také radikálně zvyšují její spolehlivost odstraněním hlavní příčiny náhodných poruch – povrchových vad. Druhá fotolitografie otevírá okna pro nanášení první, tenké vrstvy anodické metalizace. Poté se v případě potřeby provádí elektronovým svazkem depozice hlavní vrstvy anodového pokovení, třetí fotolitografie a depozice kovu elektronovým svazkem z katodové strany [31] .

Oplatky jsou transportovány do montážního závodu, kde jsou rozřezány na jednotlivé krystaly . Montáž zenerových diod v tranzistorových ( SOT23 , TO220 atd.) a mikroobvodových ( DIP , SOIC atd.) pouzdrech se provádí konvenčními obalovými technologiemi . Hromadnou montáž diod, včetně zenerových diod, do dvoupinových pouzder s ohebnými vývody lze provést dvěma způsoby [30] :

• Diody v plastových pouzdrech (Surmetic) se montují ve dvou stupních. Nejprve montážní stroj připáje křemíkový krystal ("tablet") diody end-to-end k rozšířeným koncům vývodů. Závěry jsou vyrobeny z mědi a jejich průřez je srovnatelný s plochou křemíkové tablety nebo ji přesahuje. Konce vývodů jsou vytvarovány do tvaru hlavičky hřebíků a jsou obvykle předcínované . Po zapájení v montážním stroji se polotovary balí do zatavených plastových válců [30] .
• Diody ve skleněných vitrínách DO-35 a DO-41 se montují v jednom kroku. Mezi křemíkovou tabletu a konce pružného výstupu z bimetalového drátu jsou vloženy dvě duté, pocínované bimetalové spony . Na sestavený obrobek z křišťálu, spon a vývodů se nasadí skleněná trubice - budoucí pouzdro. Sestava se zahřívá v peci na teplotu tavení skla; během ochlazování sklo nejprve vytvrdne, vytvoří hermetické spojení s olovnatým kovem a poté se pájí [30] .

V dražší verzi této technologie se používají tři stupně tepelného zpracování: krystal se při teplotách minimálně 700 °C připáje na molybdenové nebo wolframové držáky, zalije se do skla a teprve poté se připájejí vývody [32] . Ve všech případech jsou vývody po zabalení dodatečně pocínovány [30] . Výhodnější jsou měděné vodiče, protože lépe odvádějí teplo než bimetalové [33] . Přítomnost značného množství pájky uvnitř těla na obou stranách tenké křemíkové tablety určuje hlavní mechanismus selhání zenerových diod: zkrat taveninou pájky a u planárních integrovaných zenerových diod - zkrat tavenina pokovování hliníku [34] [35] .

Aplikace

Hlavním účelem zenerovy diody je stabilizace konstantního napětí napájecích zdrojů. V nejjednodušším schématu lineárního parametrického stabilizátoru působí zenerova dioda současně jako zdroj referenčního napětí a prvek pro řízení výkonu. Ve složitějších obvodech má zenerova dioda pouze funkci zdroje referenčního napětí a jako regulační prvek slouží externí výkonový tranzistor .

Přesné tepelně kompenzované zenerovy diody a zenerovy diody se skrytou strukturou jsou široce používány jako diskrétní a integrované zdroje referenčního napětí (ION), včetně nejnáročnějších obvodů stability napětí měřicích analogově-digitálních převodníků . Od poloviny 70. let do současnosti (2012) jsou zenerovy diody se skrytou strukturou nejpřesnější a nejstabilnější polovodičové ION [37] . Indikátory přesnosti laboratorních napěťových etalonů na speciálně vybraných integrovaných zenerových diodách se blíží indikátorům běžného Westonova prvku [38] .

Speciální pulzní lavinové zenerovy diody („tlumiče přechodových rázů“, „tlumiče“, „diody TVS“) se používají k ochraně elektrického zařízení před přepětím způsobeným bleskem a statickou elektřinou , jakož i před napěťovými rázy na indukčních zátěžích . Taková zařízení s nominálním výkonem 1 W snesou proudové impulsy v řádu desítek a stovek ampér mnohem lépe než „obyčejné“ padesátiwattové výkonové zenerovy diody [39] . K ochraně vstupů elektrických měřicích přístrojů a hradel tranzistorů s efektem pole se používají konvenční nízkopříkonové zenerovy diody. U moderních „chytrých“ MIS tranzistorů jsou ochranné zenerovy diody vyrobeny na stejném čipu s výkonovým tranzistorem [40] .

V minulosti prováděly zenerovy diody další úkoly, které následně ztratily svůj dřívější význam:

• Omezení, tvarování, výběr amplitudy a detekce pulzu . Dokonce i v éře elektronek byly křemíkové zenerovy diody široce používány k omezení rozsahu pulsů a přeměně signálů libovolného tvaru vlny na pulsy dané polarity [41] [42] . S rozvojem integrované technologie tuto funkci převzaly vysokorychlostní komparátory a poté digitální signálové procesory .
• Stabilizací střídavého napětí došlo také k omezení rozsahu sinusového napětí dvoucestnou zenerovou diodou. Při změně vstupního napětí byla amplituda výstupního napětí udržována konstantní a jeho efektivní hodnota jen mírně zaostávala za efektivní hodnotou vstupního napětí [43] [42] .
• Nastavení ovládacího napětí relé . Pokud bylo nutné nastavit nestandardní práh relé, byla v sérii s jeho vinutím zapnuta zenerova dioda, která práh uvedla na požadovanou hodnotu. S rozvojem polovodičových spínacích obvodů se rozsah relé zúžil a funkci ovládání relé převzaly tranzistorové a integrované prahové obvody [44] [45] .
• Nastavení pracovních bodů zesilovacích stupňů. Elektronkové zesilovače 60. let používaly zenerovy diody jako náhradu za auto-bias RC obvody. Na nižších frekvencích zvukového rozsahu a na podzvukových frekvencích se vypočítané kapacity kondenzátorů takových obvodů staly nepřijatelně velké, takže zenerova dioda se stala ekonomickou alternativou drahého kondenzátoru [46] [47] .
• Mezikaskádový posun úrovní. Posun úrovně ve stejnosměrných elektronkových zesilovačích se obvykle prováděl pomocí plynem plněných zenerových diod nebo konvenčních neonových lamp . S vynálezem polovodičových zenerových diod se začaly používat místo plynem plněných. Podobná řešení byla také použita v tranzistorových zařízeních [48] , ale byla rychle nahrazena pokročilejšími obvody pro posun úrovně na tranzistorech.
• Zenerovy diody s vysokým TKN byly použity jako teplotní senzory v můstkových měřicích obvodech [49] . S poklesem napájecího napětí a spotřeby energie tuto funkci převzaly propustné diody, tranzistorové obvody PTAT a integrované obvody na nich založené.

V simulačním prostředí SPICE je model elementární zenerovy diody použit nejen k zamýšlenému účelu, ale také k popisu režimu průrazu v modelech "skutečných" bipolárních tranzistorů. Norma pro SPICE model Ebers-Mollova tranzistoru neuvažuje s průrazným režimem [50] .

Hlavní charakteristiky zenerovy diody

Hlavní elektrické parametry zenerovy diody uvedené v jejím pasu jsou:

• Jmenovité stabilizační napětí. Stabilizační napětí volí vývojář v souladu s požadavky obvodů zařízení.
• Rozsah provozních proudů protékajících zenerovou diodou (minimální stabilizační proud - maximální povolený proud). Proud zenerovou diodou je určen vnějším, vzhledem k zenerově diodě, obvodem - spínacím obvodem zenerovy diody. Pro dodržení štítkové přesnosti stabilizačního napětí nesmí být proud protékající zenerovou diodou menší než minimální stabilizační proud. Aby se zabránilo zničení zařízení, proud nesmí překročit maximální povolený proud.
• Maximální výkon rozptýlený zenerovou diodou. Aby se zabránilo zničení zařízení, výkon rozptýlený na zařízení by neměl překročit tento parametr. Výkon rozptýlený na zařízení je vypočtená hodnota rovna součinu napětí na zenerově diodě a proudu procházejícího zenerovou diodou. U nízkopříkonových zenerových diod je maximální ztrátový výkon pasovou hodnotou. U výkonných zenerových diod je maximální výkon určen přídavným chladičem, v tomto případě pro výpočet podmínek chlazení pas specifikuje takové parametry zenerovy diody, jako je maximální teplota krystalu a tepelný odpor pouzdra krystalu.

Kromě hlavních parametrů existuje řada parametrů, které popisují odchylky stabilizačního napětí reálného zařízení pod vlivem různých faktorů. Například tolerance regulačního napětí , diferenciální odpor, teplotní koeficient regulačního napětí, dlouhodobý drift a šum regulačního napětí. Tyto parametry je nutné brát v úvahu při konstrukci obvodů se zvýšenými požadavky na přesnost. V některých aplikacích může být důležité chování zařízení při náhlých změnách proudu jím, tzv. dynamické parametry zenerovy diody.

Stabilizační proudy a napětí

GOST 25529-82 „Polovodičové diody. Termíny, definice a písmenná označení parametrů „definuje stabilizační proud ( I st ) a stabilizační napětí ( U st ) zenerovy diody jako hodnoty konstantních napětí a proudů v režimu stabilizace [51] . Režim stabilizace je možný v poměrně širokém rozsahu proudů a napětí, proto technická dokumentace uvádí přípustné minimální a maximální hodnoty proudů ( I st.min , I st.max ) a napětí ( U st .min , U st.max ) stabilizace. V těchto rozmezích jsou nominální hodnoty I st a U st zvolené výrobcem . Minimální stabilizační proud se obvykle rovná proudu na výstupu reverzní I–V charakteristické lomové zóny, maximální je omezeno povoleným ztrátovým výkonem a jmenovitý proud je obvykle nastaven na 25 až 35 % maxima [52 ] . Minimální proudy nízkonapěťových lavinových diod se měří v jednotkách a desítkách mikroampérů [53] , minimální proudy „obyčejných“ zenerových diod se měří v jednotkách miliampérů.

Například jmenovité napětí sovětské zenerovy diody 2S133V, jak vyplývá z jejího označení , je 3,3 V a jmenovitý stabilizační proud - proud, při kterém se měří její pasové charakteristiky - je 5 mA. Minimální stabilizační proud pro všechny provozní teploty (-60 ... +125 °C) je stanoven na 1 mA, maximální závisí na teplotě a atmosférickém tlaku . Při normálním atmosférickém tlaku a teplotě nepřesahující +35 °C by proud neměl překročit 37,5 mA a při +125 °C - 15 mA. Když tlak klesne na 665 Pa (5 mm Hg nebo 1/150 normálního atmosférického tlaku), maximální proudy se sníží na polovinu kvůli nejhoršímu odvodu tepla ve zředěném médiu. Rozpětí stabilizačního napětí pasu ( U st.min ... U st.max ) tohoto zařízení je normalizováno pro proud 5 mA a čtyři různé teploty od -60 °C do +125 °C. Při -60 °C je rozptyl napětí 3,1 ... 3,8 V, při +125 °C - 2,8 ... 3,5 V [54] .

Diferenciální odpor

Diferenciální neboli dynamický odpor zenerovy diody je roven poměru přírůstku stabilizačního napětí k přírůstku stabilizačního proudu v bodě s daným (obvykle jmenovitým) stabilizačním proudem [56] . Určuje nestabilitu zařízení podle napájecího napětí (na vstupu) a podle zatěžovacího proudu (na výstupu). Pro snížení nestability vstupu jsou zenerovy diody napájeny ze stejnosměrných zdrojů, pro snížení nestability výstupu je mezi zenerovu diodu a zátěž na emitorovém sledovači nebo operačním zesilovači zapojen stejnosměrný vyrovnávací zesilovač , nebo je použit kompozitní obvod zenerovy diody [57] . Teoreticky se rozdílový odpor zenerovy diody snižuje s rostoucím stabilizačním proudem. Toto pravidlo, formulované pro podmínku konstantní teploty pn-přechodu, platí v praxi pouze v oblasti nízkých stabilizačních proudů. Při vyšších proudech nevyhnutelné zahřívání krystalu vede ke zvýšení diferenciálního odporu a v důsledku toho ke zvýšení nestability stabilizátoru [58] .

U nízkopříkonové zenerovy diody 2S133V je rozdílový odpor při minimálním stabilizačním proudu 1 mA 680 ohmů a při jmenovitém proudu 5 mA a teplotách od -60 do +125 °C nepřesahuje 150 ohmů [59] . Zenerovy diody s vyšším výkonem pro stejné jmenovité napětí mají nižší diferenciální odpor, například KS433A  - 25 ohmů při 30 mA. Diferenciální odpor nízkonapěťových lavinových diod (LVA) je přibližně o řád nižší než u „obyčejných“ zenerových diod: např. u LVA351 (napětí 5,1 V, výkon 400 mW) nepřesahuje 10 ohmů při proudu 10 mA [60] . V rámci každé rodiny zenerových diod (se stejným maximálním výkonem) jsou nejmenší absolutní hodnoty diferenciálního odporu při daném proudu zenerovy diody pro napětí 6 V [61] .

Teplotní koeficient napětí

GOST definuje teplotní koeficient napětí jako „poměr relativní změny stabilizačního napětí k absolutní změně okolní teploty“ při daném konstantním stabilizačním proudu [62] . TKN běžných, tepelně nekompenzovaných diod je při jejich jmenovitých proudech pro tunelové průrazné zenerovy diody ( U st <4 E g ) od -0,05 do -0,1 % / ° C a pro lavinové průrazné zenerovy diody ( U st < 4 Eg ) od 0,05 do 0,1 %/°C. Jinými slovy, když se zenerova dioda zahřeje z +25 °C na +125 °C, posun stabilizačního napětí bude od 5 do 10 % počáteční hodnoty.

V oblasti malých a středních proudů lze na proudově-napěťových charakteristikách zenerových diod pro napětí 4,5 ... 6,5 V [63] nalézt bod (hodnota proudu I TK0 a napětí U TK0 ), při kterém teplotní koeficient se blíží nule. Pokud je proud takové zenerovy diody stabilizován vnějším zdrojem proudu na úrovni přesně rovné ITK0 , pak je napětí na zenerově diodě rovné UTK0 prakticky nezávislé na teplotě. Tento přístup se používá v integrálních zenerových zdrojích referenčního napětí , ale není použitelný pro zařízení založená na diskrétních zenerových diodách. Přesnou hodnotu I TK0 lze určit pouze empiricky, což je v podmínkách sériové výroby nepřijatelné [64] . Zenerovy diody pro napětí menší než 4,5 V mají také bod nula TKV, ale ten je mimo bezpečnou provozní oblast [63] . Zenerovy diody pro napětí nad 6,5 V mají kladnou (nenulovou) TKN v celém proudovém rozsahu [63] .

Drift a hluk

V referenční dokumentaci pro konvenční, nepřesné, zenerovy diody, indikátory driftu a šumu obvykle nejsou uvedeny. U přesných zenerových diod jsou to naopak nejdůležitější ukazatele spolu s počátečním rozptylem a TKN [65] . Vysoká hladina hluku konvenčních zenerových diod je způsobena vysokou koncentrací nečistot a mřížkových defektů v oblasti pn přechodu. Ochranná pasivace oxidem nebo sklem , při které jsou tyto nečistoty vytlačovány z připovrchových vrstev do tloušťky krystalu, snižuje hluk pouze částečně [66] . Radikální způsob, jak snížit šum - zatlačující hluboko do krystalu ne nečistoty, ale samotný pn přechod - se používá v nízkošumových zenerových diodách se skrytou strukturou . Nejlepší vzorky takových zařízení mají nízkofrekvenční (0,1-10 Hz) rozsah šumu ne více než 3 µV s dlouhodobým driftem ne větším než 6 µV během prvních 1000 hodin provozu [67] [68] .

Nejvyšší hladina šumu zenerovy diody je pozorována v oblasti zlomu proudově-napěťové charakteristiky. Instrumentálně pořízené křivky s vysokým rozlišením ukazují, že IV charakteristiky zlomeniny nejsou hladké, ale stupňovité; náhodné posuny těchto kroků a náhodné proudové přechody z kroku na krok generují takzvaný mikroplazmový šum . Tento šum má spektrum blízké bílému šumu ve frekvenčním pásmu 0-200 kHz. Při přechodu z oblasti zlomu I–V charakteristiky do oblasti stabilizačních proudů hladina těchto šumů prudce klesá [69] .

Dynamický výkon

Spínací frekvence zenerovy diody pro všeobecné použití je obvykle menší než 100 kHz [70] . Porucha nenastane okamžitě a doba odezvy závisí jak na převažujícím mechanismu poruchy, tak na konstrukci zenerovy diody. Během tohoto procesu může napětí na zenerově diodě překročit svou jmenovitou stabilizační hodnotu. Frekvenční rozsah spínacích obvodů na zenerových diodách lze rozšířit zařazením rychlé pulzní diody do série se zenerovou diodou. Když napětí na řetězu zenerova dioda-dioda klesne, dioda se nejprve uzavře, čímž se zabrání vybití kapacity zenerovy diody. Náboj na této kapacitě udržuje stabilizační napětí na zenerově diodě po dlouhou dobu, to znamená, že se zenerova dioda nikdy nezavře [70] .

Bezpečný pracovní prostor

"Historie ukázala, že hlavní příčinou selhání diody je překročení povoleného elektrického a tepelného zatížení." NASA
Semiconductor Guide [71]

Oblast bezpečného provozu zenerovy diody je omezena řadou parametrů, z nichž nejdůležitější jsou maximální hodnoty stejnosměrného proudu, pulzního proudu, teploty pn přechodu (+150 °C pro SOT-23 balení, +175 °C pro balení DO-35, +200 °C pro balení DO-41 [72] ) a ztrátový výkon. Všechna tato omezení musí být splněna současně a nedodržení alespoň jednoho z nich vede ke zničení zenerovy diody [73] .

Proudové a výkonové limity jsou zřejmé a teplotní limit vyžaduje odhad přípustného výkonu, při kterém vypočtená teplota pn-přechodu nepřekročí maximální přípustnou. V technické dokumentaci je takové posouzení obvykle uvedeno ve formě grafu dovoleného výkonu P v závislosti na okolní teplotě T a . Pokud takový plán neexistuje, měl by být přípustný výkon odhadnut pomocí vzorce pro teplotu přechodu T j :

kde R ja  je tepelný odpor mezi pn přechodem a okolím (vzduchem) pro trvale rozptýlený výkon [74] . Typická hodnota této hodnoty pro nízkovýkonové zenerovy diody, jako je řada NZX, je 380 °C/W [75] . Výkon, při kterém vypočtená teplota nepřekročí stanovenou hranici +175 °C [75] , je omezen hodnotou

Pro očekávanou okolní teplotu +50 °C je vypočtený výkon pouze 330 mW - jedenapůlkrát méně než pasový maximální výkon 500 mW [75] .

Povaha a příčiny poruch

Katastrofický zkrat může být způsoben nejen překročením bezpečné provozní oblasti, ale také pomalou difúzí atomů dopantu v pn přechodu. U výkonových zenerových diod s pružinovým upevněním jednoho z vodičů ke krystalu je pozorováno mechanické poškození krystalu v zóně kontaktu s pružinou. Pokud prasklina nebo oděr krystalu dosáhne zóny pn-přechodu, pak je možný jak katastrofický, tak přerušovaný, „bloudivý“ zkrat a také stabilní pokles stabilizačního napětí [22] .

Stárnutí zenerových diod se může projevit ve formě zvýšeného driftu proudů, napětí a rozdílového odporu. Proudový drift při dlouhodobém provozu se vysvětluje akumulací nečistot v zóně pn-přechodu, v ochranné vrstvě oxidu a na jejím povrchu. Posun proudu během testování při vysoké vlhkosti je způsoben netěsností pouzdra zenerovy diody. Posun výstupního odporu, obvykle doprovázený zvýšenou hladinou hluku, je spojen se zhoršením elektrického kontaktu mezi krystalem a vývody [22] .

Přesné zenerovy diody

Tepelně kompenzovaná zenerova dioda

Koncem 60. let vstoupila do praxe vývojářů tepelně kompenzovaná zenerova dioda - řetězec sériově zapojené zenerovy diody s jmenovitým napětím asi 5,6 V a dopředně zatíženou diodou [76] . Po roce 2000 byly diskrétní tepelně kompenzované zenerovy diody nahrazeny integrovanými referenčními zdroji napětí , které poskytovaly lepší přesnost a stabilitu při nižších proudech a napájecích napětích [77] .

V blízkosti napětí 5,6 V převažuje mechanismus lavinového průrazu nad tunelovým, ale nepotlačuje jej a jeho teplotní koeficient má stabilní kladnou hodnotu cca +2 mV/°C. TEC dopředné diody při normálních provozních teplotách a proudech je přibližně -2 mV/°C. Při sériovém zapojení zenerovy diody a diody se jejich teplotní koeficienty vzájemně kompenzují: absolutní teplotní nestabilita takového řetězce může být pouze 5 mV v rozsahu −55…+100 °C nebo 2 mV v rozsahu 0…+75 °C [78] . Normalizovaná TKN takových zařízení může být až 0,0005 %/°C nebo 5 ppm /°C [79] . Diodou tepelně kompenzované zenerovy diody může být druhá zenerova dioda zapojená v opačném směru. Taková symetrická dvouanodová zařízení, schopná provozu s jakoukoliv polaritou napětí, jsou obvykle optimalizována pro provoz při jmenovitém proudu 10 mA [80] , nebo pro proud typický pro tuto rodinu zenerových diod (7,5 mA pro dvouanodu 1N822 ze standardní řady 1N821-1N829 [81 ] ). Pokud dioda tepelně kompenzované zenerovy diody není zenerova dioda, ale „jednoduchá“ dioda s nenormalizovaným průrazným napětím, pak provoz zařízení na přímé větvi charakteristiky proud-napětí zpravidla není povoleno [82] .

Jmenovité stabilizační napětí typické tepelně kompenzované zenerovy diody je 6,2 nebo 6,4 V s rozptylem ± 5 % (u speciálních sérií ± 2 % nebo % ± 1 %) [78] . V zahraniční nomenklatuře jsou nejběžnější tři šestivoltové řady pro jmenovité proudy 0,5 mA (1N4565-1N4569), 1,0 mA (1N4570-1N4574) a 7,5 mA (1N821-1N829) [83] . Jmenovité proudy těchto řad odpovídají proudu nula TKN; při nižších proudech je TKN záporné, při vyšších proudech kladné. Rozdílový odpor zařízení pro 7,5 mA je 10 nebo 15 ohmů [81] , zařízení pro 0,5 mA - ne více než 200 ohmů [84] . V technické dokumentaci se tyto vlastnosti vnitřní struktury obvykle neuvádějí: tepelně kompenzované zenerovy diody jsou uvedeny v referenčních knihách na stejném základě jako konvenční nebo jsou přiřazeny do samostatné podtřídy „přesných zenerových diod“ [85] . Na schématech zapojení jsou označeny stejným symbolem jako konvenční zenerovy diody [86] .

Skrytá struktura Zenerova dioda

Průrazný proud běžné planární zenerovy diody je soustředěn v připovrchové vrstvě křemíku - ve vrstvě s maximální koncentrací mřížkových defektů a nečistot. Právě tyto nečistoty a vady způsobují nestabilitu a šum zenerovy diody. Jeho výkon lze zlepšit, pokud je průrazný proud „zahnán“ hluboko do krystalu, do skryté struktury pn-přechodu s průrazným napětím nižším než v blízké povrchové vrstvě. Při klasické epitaxní technologii se v místě budoucí zenerovy diody vytvoří hluboký ostrůvek vodivosti typu p + a poté se provede obvyklá difúze vrstvy báze (p - ) a vrstvy emitoru (n + ). Emitorem vytvořené struktury diody se stává katoda zenerovy diody, báze se stává anodou. V povrchové vrstvě má ​​tento přechod vodivostní profil n + -p - a ve spodní části základní oblasti - n + -p + . Vysoce dopovaný přechod n + -p + má nižší průrazné napětí než v blízké vrstvě n + -p - - , takže celý zpětný proud zenerovy diody je ve spodní části oblasti báze [87] .

První zenerův integrovaný obvod se skrytou vrstvou, LM199, byl uveden na trh v roce 1976 a absolutní rekord v souhrnu charakteristik přesnosti patří LTZ1000 vydanému v roce 1987 [37] . Vybrané LTZ1000 se používají v nejpřesnějších napěťových standardech Fluke , které uvádějí časovou nestabilitu 1 ppm/rok a 0,1 ppm/°C TSV [38] [88] . LM199, LTZ1000 a jejich protějšky mají charakteristickou soustřednou topologii. Zenerova dioda je umístěna ve středu krystalu, přímo k ní přiléhají tranzistory - teplotní senzory a kolem nich je „položena“ ohřívací cívka, také vyrobená pomocí planární technologie. Externí nebo vestavěný regulátor teploty udržuje stabilně vysokou teplotu krystalu. Takové integrované obvody mají rekordně nízké hodnoty TKN (LM199 - 0,3 ppm/°C, LTZ1000 - 0,05 ppm/°C [89] ), šumu (LTZ1000 - 1,2 µV pk-pk [89] ) a dlouhodobé drift (LTZ1000 - 2 uV/1000h [89] ). Deklarovaných indikátorů je dosaženo pouze pečlivou kontrolou teploty a stíněním obvodu a pevnou stabilizací proudu zenerovy diody.

Spínací obvody Zenerovy diody

Základní obvod paralelního regulátoru

Nejjednodušší paralelní regulátor se skládá z předřadného odporu zapojeného do série mezi napájecí zdroj a zátěž a zenerovy diody, která přivádí zátěž na společný vodič („k zemi“). Lze si to představit jako dělič napětí , který jako své spodní rameno používá zenerovu diodu. Rozdíl mezi napájecím napětím a průrazným napětím zenerovy diody dopadá na předřadný odpor a jím protékající napájecí proud se větví na proud zátěže a proud zenerovy diody. Stabilizátory tohoto druhu se nazývají parametrické: stabilizují napětí díky nelinearitě proudově-napěťové charakteristiky zenerovy diody a nepoužívají zpětnovazební obvody [90] .

Výpočet parametrického stabilizátoru na polovodičových zenerových diodách je podobný výpočtu stabilizátoru na zařízeních plněných plynem, s jedním podstatným rozdílem: plynem plněné zenerovy diody se vyznačují hysterezí prahového napětí . Při kapacitní zátěži je plynem plněná zenerova dioda buzena sama , proto konstrukce takových stabilizátorů obvykle neobsahují kapacitní filtry a konstruktér nemusí u těchto filtrů brát v úvahu přechodné jevy. Na polovodičových zenerových diodách není hystereze ve stabilizátorech, filtrační kondenzátory jsou připojeny přímo na vývody zenerovy diody a zátěže - v důsledku toho musí konstruktér počítat s nabíjecími (vybíjecími) proudovými rázy těchto kondenzátorů při výkonu je zapnuto (vypnuto). Nejhorší případy, kdy je pravděpodobné selhání prvků stabilizátoru nebo selhání stabilizace, jsou:

• Přivedení maximálního možného napájecího napětí na vstup stabilizátoru při zkratu výstupu stabilizátoru na společný vodič - např. při nabíjení vybitého kondenzátoru připojeného přímo na výstup stabilizátoru, popř. o katastrofálním selhání zenerovy diody [91] . Přípustný ztrátový výkon předřadného odporu musí být dostatečný, aby vydržel takový zkrat. V opačném případě je pravděpodobné zničení předřadného odporu.
• Přivedení maximálního možného napájecího napětí na vstup stabilizátoru při odpojení zátěže od výstupu stabilizátoru. Přípustný proud zenerovy diody musí překročit vypočtený proud předřadným odporem určený Ohmovým zákonem. Jinak, když se krystal zenerovy diody zahřeje nad +175 ° C, zenerova dioda se zničí. Shoda s pasovou oblastí bezpečného provozu je stejně důležitá pro zenerovy diody jako pro tranzistory [92] .
• Volba zatížením maximálního možného proudu při přivedení minimálního možného napájecího napětí na vstup stabilizátoru. Odpor předřadného rezistoru musí být dostatečně malý, aby i za těchto podmínek proud rezistorem převýšil zatěžovací proud o hodnotu rovnající se minimálnímu dovolenému proudu zenerovy diody. Jinak se proud zenerovy diody přeruší, stabilizace se zastaví.

V praxi se často ukazuje, že není možné splnit všechny tři podmínky, a to jak z důvodu ceny součástek, tak z důvodu omezeného rozsahu pracovních proudů zenerovy diody. V první řadě se můžete vzdát podmínky ochrany proti zkratu, svěřit ji pojistkám nebo obvodům tyristorové ochrany, nebo se spolehnout na vnitřní odpor zdroje, který mu nedovolí dodat maximální napětí i maximální proud. současně [93] .

Sériové a paralelní připojení

V dokumentaci k zenerovým diodám zahraniční výroby se většinou nepočítá s možností jejich sériového nebo paralelního zapojení. V dokumentaci pro sovětské zenerovy diody existují dvě formulace:

• u zařízení s nízkým a středním výkonem je povoleno „sériové nebo paralelní zapojení libovolného počtu zenerových diod“ [z jedné řady] [94] ;
• pro zařízení středního a vysokého výkonu je povoleno „sériové zapojení libovolného počtu zenerových diod [stejné řady]. Paralelní zapojení je povoleno za předpokladu, že celkový ztrátový výkon na všech paralelně zapojených zenerových diodách nepřekročí maximální povolený výkon pro jednu zenerovu diodu“ [95] .

Sériové zapojení zenerových diod různých řad je možné za předpokladu, že provozní proudy sériového obvodu zapadají do rozsahů pasových stabilizačních proudů každé použité řady. Není nutné shuntovat zenerovy diody vysokoodporovými vyrovnávacími odpory, jako je tomu u pólů usměrňovače. "Libovolný počet" zenerových diod zapojených do série je možný, ale v praxi je omezen elektrickými bezpečnostními specifikacemi pro vysokonapěťová zařízení. Za těchto podmínek, při výběru zenerových diod podle TKN a jejich teplotní kontrole , je možné sestavit přesné vysokonapěťové standardy . Například v 90. letech měly nejlepší světové indikátory stability zenerův standard 1 milion V, který postavila ruská společnost Megavolt-Metrology, zadaná Kanadským energetickým institutem IREQ . Hlavní chyba tohoto nastavení nepřesáhla 20 ppm a teplotní nestabilita nepřesáhla 2,5 ppm v celém rozsahu provozních teplot [38] .

Kompozitní zenerova dioda

Pokud obvod vyžaduje větší proudy a výkony, které mají být ze zenerovy diody odebrány, než je přípustné podle technických specifikací, pak se mezi zenerovou diodou a zátěží zapne stejnosměrný vyrovnávací zesilovač . V obvodu „kompozitní zenerovy diody“ je kolektorový přechod jediného proudového zesilovacího tranzistoru zapojen paralelně se zenerovou diodou a emitorový přechod je v sérii se zenerovou diodou. Odpor, který nastavuje předpětí tranzistoru, je zvolen tak, aby se tranzistor hladce otevřel při proudu zenerovy diody přibližně rovném jeho jmenovitému stabilizačnímu proudu. Například u I st.nom. =5 mA a Ube.min . \u003d 500 mV odpor R \u003d 500 mV / 5 mA \u003d 100 Ohm a napětí na „kompozitní zenerově diodě“ se rovná součtu U st.nom. a U být.min. . Při vyšších proudech tranzistor otevře a odpojí zenerovu diodu a proud zenerovy diody se mírně zvýší - o hodnotu rovnající se základnímu proudu tranzistoru, proto se v první aproximaci rozdílový odpor obvodu sníží o faktor o β (β je proudové zesílení tranzistoru). TKN obvodu se rovná algebraickému součtu TKN zenerovy diody při I st.nom. a TBC propustné diody (přibližně −2 mV/°C) a její oblast bezpečného provozu je v praxi omezena OBR použitého tranzistoru [96] [97] .

Obvod kompozitní zenerovy diody není navržen pro provoz na "stejnosměrný proud", ale lze jej snadno převést na dvoucestnou ("dvouuzlová zenerova dioda") pomocí diodového můstku [97] .

Obvod regulátoru základní řady

Nejjednodušší obvod sériového regulátoru také obsahuje pouze zenerovu diodu, tranzistor a předřadník, ale tranzistor je v něm zapojen podle společného kolektorového obvodu ( emitorový sledovač ). Teplotní koeficient takového stabilizátoru je roven algebraickému rozdílu U st.nom. zenerova dioda a U be.min. tranzistor; k neutralizaci vlivu Ube.min. v praktických obvodech je přímo zapojená dioda VD2 zapojena do série se zenerovou diodou [99] . Minimální úbytek napětí na řídicím tranzistoru lze snížit výměnou předřadného odporu za zdroj tranzistorového proudu.

Násobení stabilizačního napětí

Chcete-li stabilizovat napětí, které překračuje maximální napětí typických malých zenerových diod, můžete sestavit složenou „vysokonapěťovou zenerovu diodu“, například odeberte napětí 200 V ze sériově zapojených zenerových diod na 90, 90 a 20 V. Šumové napětí a nestabilita takového obvodu však mohou být nepřijatelně vysoké a filtrování šumu vysokonapěťového obvodu by vyžadovalo drahé, masivní kondenzátory . Podstatně lepší charakteristiky má obvod s násobením napětí jedné nízkošumové nízkonapěťové zenerovy diody napětím 5 ... 7 V. V tomto zapojení, stejně jako v běžné tepelně kompenzované zenerově diodě, je referenční napětí rovna součtu průrazného napětí zenerovy diody a přechodového napětí báze-emitor bipolárního tranzistoru. Násobící faktor referenčního napětí je určen děličem R2-R3. Skutečný multiplikační faktor je poněkud větší než vypočítaný z důvodu větvení proudu do báze tranzistoru [100] .

Z důvodů bezpečnosti a snadnosti instalace je vhodnější použít tranzistor pnp v kladném stabilizátoru napětí a tranzistor npn v záporném stabilizátoru napětí. V těchto konfiguracích je kolektor výkonového tranzistoru elektricky spojen se zemí a může být namontován přímo na šasi bez izolačních distančních vložek. Z důvodu dostupnosti a ceny je jednodušší a levnější použít npn tranzistory ve stabilizátorech libovolné polarity. Při napětích a proudech typických pro elektronkové zesilovače by měla být kapacita kondenzátoru posunujícího zenerovu diodu několik tisíc mikrofaradů . Zároveň filtruje nejen nízkofrekvenční šum zenerovy diody, ale také zajišťuje plynulý nárůst napětí při rozběhu obvodu. V důsledku toho se při zapnutí napájení zvýší tepelné zatížení sériového odporu R1 [100] .

ION na tepelně kompenzované zenerově diodě

Tepelně kompenzované zenerovy diody jsou obvykle napájeny stejnosměrným proudem z tranzistoru nebo integrovaného zdroje proudu. Použití základního obvodu s předřadným odporem nemá smysl, protože i když je obvod napájen stabilizovaným napětím, nestabilita proudu bude nepřijatelně velká. Nízkoproudé zenerovy diody pro proud 1 mA jsou obvykle napájeny z proudových zdrojů na bipolárních tranzistorech, tranzistory s efektem pole s pn přechodem , zenerovy diody na proud 10 mA - z proudových zdrojů na MIS tranzistorech s vestavěným kanál v režimu vyčerpání. Integrované proudové zdroje řady LM134 / LM334 umožňují proudy až 10 mA, ale nedoporučují se pro použití v obvodech s proudem větším než 1 mA z důvodu vysoké teplotní nestability (+0,336 % / °C) [102] .

Vysokoodporové zátěže s konstantním, relativně tepelně stabilním odporem lze připojit přímo na vývody zenerovy diody. V ostatních případech se mezi zenerovou diodou a zátěží zapíná vyrovnávací zesilovač na bázi přesného operačního zesilovače nebo na diskrétních bipolárních tranzistorech . V dobře navržených obvodech tohoto druhu, které prošly dlouhodobým elektrickým tepelným školením, je nestabilita při dlouhodobém provozu asi 100 ppm za měsíc [103]  , což je výrazně vyšší hodnota než u stejného ukazatele přesných integrálních IONů .

Generátor bílého šumu Zenerovy diody

Vlastní šum zenerovy diody při lavinovém zhroucení má spektrum blízké spektru bílého šumu . V zenerových diodách pro napětí 9 ... 12 V je hladina hluku dostatečně vysoká, aby mohla být použita pro cílené vytváření hluku. Frekvenční rozsah takového oscilátoru je určen šířkou pásma napěťového zesilovače a může dosahovat až stovek MHz. Na obrázcích níže jsou dvě možná provedení zesilovačů: v prvním případě je horní mezní kmitočet zesilovače (1 MHz) nastaven kapacitou C2 [104] , ve druhém případě je určen šířkou pásma integrovaných zesilovačů (900 MHz) a kvalitu instalace [105] .

Hladina šumu konkrétní zenerovy diody je málo předvídatelná a lze ji určit pouze empiricky [105] . Některé z raných sérií zenerových diod byly obzvláště hlučné, ale jak se technologie zlepšovala, byly nahrazeny zařízeními s nízkou hlučností. Proto je v sériových produktech oprávněnější používat nikoli zenerovy diody, ale vysokofrekvenční bipolární tranzistory v reverzním zapojení, např. tranzistor 2N918 vyvinutý již v 60. letech minulého století - jeho šumové spektrum sahá až do 1 GHz [106] .

Programovatelné propojky na zenerových diodách

Zenerova dioda založená na obráceném emitorovém přechodu integrálního planárního npn tranzistoru ("povrchová zenerova dioda") se liší od diskrétních zenerových diod v malém limitu stabilizačního proudu. Maximální zpětný proud povolený v typické hliníkové metalizované konstrukci emitoru nepřesahuje 100 µA. Při vyšších proudech se v blízké povrchové vrstvě objeví okem viditelný záblesk a pod vrstvou oxidu se objeví hliníkový můstek , který navždy promění mrtvou zenerovu diodu v rezistor s odporem asi 1 Ohm [34] [35] .

Tato nevýhoda integrovaných zenerových diod je široce využívána při výrobě analogových integrovaných obvodů pro jemné doladění jejich parametrů. V technologii zenerova zapínání se elementární zenerovy diodové  články vytvářejí paralelně se spínanými odpory. Pokud je nutné upravit hodnotu odporu obvodu nebo poměr děliče napětí, jsou zbytečné články zenerovy diody vypáleny proudovými impulsy o délce 5 ms a výkonu 0,3-1,8 A, zkratováním příslušných odporů. Stejnou techniku ​​lze aplikovat na digitální integrované obvody s hliníkovým pokovením [34] [35] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Zee, 1984 , str. 122.
2. ↑ 1 2 GOST 15133-77, 1987 , str. 13, definice 91.
3. ↑ TVS/Zenerova teorie a design, 2005 , str. 7.
4. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 235, 237.
5. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 11, 12.
6. ↑ Harrison, 2005 , str. 364.
7. ↑ GOST 15133-77, 1987 , str. 13, definice 91.
8. ↑ Earls, A.R.; Edwards, R.E. Raytheon Company: Prvních šedesát let. - Arcadia Publishing, 2005. - S. 84. - 128 s. — ISBN 9780738537474 .
9. ↑ 1 2 Kolesnikov, 1991 , s. 520.
10. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , str. 331.
11. ↑ GOST 15133-77, 1987 , str. 12, definice 85.
12. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , str. 332.
13. ↑ Mikroobvody pro lineární napájecí zdroje a jejich použití . - 2. vyd. - Dodeka, 1998. - S.  219 , 220, 225-228. — ISBN 5878350211 .
14. ↑ Kompletní analýzu obvodu TL431 viz Basso, C. TL431 ve spínaných napájecích zdrojích zacyklí: část I  // ON Semiconductor . - 2009. Archivováno 5. září 2012.
15. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 394-398.
16. ↑ 1 2 Amos, Stanley a kol. Newnes Slovník elektroniky . - 4. vydání .. - Oxford: Newnes / Elsevier, 1999. - S. 22. - 389 s. — ISBN 9780750643313 . Archivováno 24. října 2014 na Wayback Machine
17. ↑ Kolesnikov, 1991 , s. 333.
18. ↑ GOST 15133-77, 1987 , str. 11, definice 75.
19. ↑ Harrison, 2005 , str. 372, obr.13.7.
20. ↑ Zee, 1984 , s. 103-104, 122.
21. ↑ Tsuchida, H. ; Nakayama, K.; Sugawara, Y. 20V-400A SiC Zenerovy diody s vynikajícím teplotním koeficientem  // Výkonová polovodičová zařízení a integrované obvody, 2007 (ISPSD '07). - S. 277-280 . — ISBN 1424410967 . - doi : 10.1109/ISPSD.2007.4294986 . , Monakhov, EV, Hornos, T., Svensson, B. SiC Zenerova dioda pro ochranu brány 4,5 kV SiCGT // Fórum materiálové vědy. - 2010. - T. Karbid křemíku a příbuzné materiály 2010 . - S. 559-562 . doi : 10.4028/www.scientific.net / MSF.679-680.559 .
22. ↑ 1 2 3 4 Bazu, Bajenescu, 2011 , kapitola 5.3.1.4 Z diody.
23. ↑ Zener, C. A Theory of Electrical Breakdown in Solid Dielectrics  // Proceedings of the Royal Society, London A 2. - 1934. - Vol. 145, č. 855 . - S. 523-529. - doi : 10.1016/b978-0-12-448750-5.50032-3 .
24. ↑ Zee, 1984 , s. 105-106.
25. ↑ Zee, 1984 , s. 109-115.
26. ↑ Zee, 1984 , s. 106.
27. ↑ Harrison, 2005 , str. 374.
28. ↑ Horowitz & Hill 1986 , str. 315-316.
29. ↑ Pease, 2001 , str. 113. Chyba v překladu: „malý diferenciální odpor“ místo „velký“ (v originále „slabé impedanční specifikace“).
30. ↑ 1 2 3 4 5 TVS/Zenerova teorie a design, 2005 , str. deset.
31. ↑ TVS/Zenerova teorie a design, 2005 , str. 9.
32. ↑ NASA, 1988 , str. 4-65.
33. ↑ NASA, 1988 , str. 4-63.
34. ↑ 1 2 3 Camenzind, 2005 , str. 1-28.
35. ↑ 1 2 3 Pease, 2001 , str. 115.
36. ↑ AUIPS2031R Inteligentní přepínač na nízké straně napájení . Mezinárodní usměrňovač (2010). Získáno 22. listopadu 2012. Archivováno z originálu 26. listopadu 2012. (neurčitý)
37. ↑ 12 Harrison , 2005 , s. 417-420.
38. ↑ 1 2 3 Averbukh, V. Přesné zdroje referenčního napětí  // Dodeka. - 2000. Archivováno 4. března 2016.
39. ↑ Pease, 2001 , str. 113.
40. ↑ Pro podrobnou (ale poněkud zastaralou) recenzi chytrých tranzistorů viz Hayes, A. An Introduction to intelligent power . ST Microelectronics (1999). Staženo 22. listopadu 2012. (neurčitý)
41. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 238, 239.
42. ↑ 1 2 NASA, 1988 , str. 4-58.
43. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 237, 239.
44. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 240, 241.
45. ↑ NASA, 1988 , str. 4-59,4-63.
46. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 239, 240.
47. ↑ NASA, 1988 , str. 4-60.
48. ↑ Gershunsky et al., 1975 , s. 240.
49. ↑ NASA, 1988 , str. 4-61.
50. ↑ Camenzind, 2005 , str. 2-12.
51. ↑ GOST 25529-82, 1986 , str. 11, definice 81 a 82.
52. ↑ Harrison, 2005 , str. 369.
53. ↑ Dvojité diody nízkonapěťového regulátoru laviny řady PLVA2600A (nedostupný odkaz) . Polovodiče NXP . Získáno 22. listopadu 2012. Archivováno z originálu 13. května 2012. (neurčitý) 
54. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 290–292 (údaje z řady 2S133V, 2S133G).
55. ↑ Horowitz & Hill 1986 , str. 315, Obr. 5.18.
56. ↑ GOST 25529-82, 1986 , str. 12, definice 84.
57. ↑ Harrison, 2005 , pp. 376.
58. ↑ NASA, 1988 , str. 4-56.
59. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 290-292.
60. ↑ Nízkonapěťové lavinové zenerovy diody . Knox Semiconductor. Získáno 22. listopadu 2012. Archivováno z originálu 26. listopadu 2012.  (neurčitý) , údaje řady 1N6083/LVA347
61. ↑ Horowitz & Hill 1986 , str. 315-316.
62. ↑ GOST 25529-82, 1986 , str. 12, definice 85.
63. ↑ 1 2 3 NASA, 1988 , str. 4-70.
64. ↑ Harrison, 2005 , pp. 374-375.
65. ↑ Harrison, 2005 , pp. 326, 327, 332.
66. ↑ Harrison, 2005 , str. 368.
67. ↑ Harrison, 2005 , str. 434.
68. ↑ VRE3050: Low Cost Precision Reference . Thaler Corporation (2000-07-01). Získáno 1. listopadu 2012. Archivováno z originálu 26. listopadu 2012.  (neurčitý) . Údaje o řadě VRE3050J. V roce 2012 vyrobeno společností Apex Microtechnology, která se odštěpila od Cirrus Logic a zdědila řadu ION Thaler
69. ↑ NASA, 1988 , str. 4-72, 4-73.
70. ↑ 1 2 NASA, 1988 , str. 4-71.
71. ↑ NASA, 1988 , str. 4-75: "Historie ukázala, že největší jednotlivou příčinou selhání diody je provoz nad povolenou úrovní tepelného a elektrického namáhání.".
72. ↑ Harrison, 2005 , str. 382.
73. ↑ Harrison, 2005 , pp. 376-377.
74. ↑ Harrison, 2005 , pp. 379-380.
75. ↑ Řada 123 NZX . Jednoduché zenerovy diody. Produktový list (downlink) . Polovodiče NXP . Získáno 22. listopadu 2012. Archivováno z originálu dne 7. září 2012. (neurčitý) 
76. ↑ Harrison, 2005 , pp. 393, 394.
77. ↑ Harrison, 2005 , str. 400.
78. ↑ 12 Harrison , 2005 , s. 394.
79. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 357.
80. ↑ NASA, 1988 , str. 4-57.
81. ↑ 1 2 1N821 až 1N829A-1 DO-7 6,2 a 6,55 V teplotně kompenzované Zenerovy referenční diody . Microsemi Corporation (2003). Staženo 28. listopadu 2012. (neurčitý)
82. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 349.
83. ↑ Harrison, 2005 , pp. 398-399.
84. ↑ 1N4565 až 1N4584A-1 DO-7 6,4 V teplotně kompenzované Zenerovy referenční diody . Microsemi Corporation (2003). Staženo 28. listopadu 2012. (neurčitý)
85. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 347.
86. ↑ Aktuální GOST 2.730-73 „Jednotný systém pro projektovou dokumentaci. Podmíněná grafická označení ve schématech. Polovodičová zařízení“ neposkytuje zvláštní označení pro přesná kompozitní zařízení
87. ↑ Mitchell, L. Understanding and Applying Voltage References  // Linear Technology . - 1999. - č. Aplikační poznámka 82 . Archivováno z originálu 21. října 2012.
88. ↑ Společnost Fluke Corporation . Praktický přístup k udržování referenčních standardů DC // Fluke Corporation . - 2000. - S. 6.
89. ↑ 1 2 3 LTZ1000/LTZ1000A: Ultra Precision Reference (odkaz není k dispozici) . Lineární technologie (1987). Získáno 1. listopadu 2012. Archivováno z originálu 26. listopadu 2012. (neurčitý) 
90. ↑ GOST 23419-79 "Prostředky sekundárního napájení radioelektronických zařízení". - S přihlédnutím ke změně 1. - Gosstandart SSSR, 1985. - S. 2, definice 11. - 4 s.
91. ↑ Harrison, 2005 , str. 378: Když zenerova dioda selže, její výstupy jsou obvykle zkratovány.
92. ↑ Harrison, 2005 , pp. 376-379.
93. ↑ Harrison, 2005 , str. 378.
94. ↑ Diody, zenerovy diody, tyristory, 1988 , str. 290-292 (data z řady 2S133V, 2S133G) nebo 269 (data z řady D814) ​​atd.
95. ↑ Výkonné polovodičové diody, 1985 , str. 126 (referenční datová řada D815) atd..
96. ↑ Harrison, 2005 , pp. 382-386.
97. ↑ 1 2 Pease, 2001 , str. 116, Obr. 6.4.
98. ↑ Harrison, 2005 , str. 387, str. 13.15.
99. ↑ Harrison, 2005 , pp. 386-387.
100. ↑ 1 2 Broskie, J. Předmět: Virtual Zener  // Tube CAD Journal. - 1999. - Č. prosinec 1999 . — S. 17. Archivováno z originálu 4. března 2016.
101. ↑ Harrison, 2005 , str. 398, Obr. 13.26.
102. ↑ Harrison, 2005 , pp. 397, 398.
103. ↑ Harrison, 2005 , pp. 395, 396.
104. ↑ Generátor bílého šumu // Rádio. - 1979. - č. 9 . - S. 58 .
105. ↑ 1 2 Vybudování levného generátoru bílého šumu  // Maxim Integrated Application Notes. - 2005. - č. AN 3469 . Archivováno z originálu 2. prosince 2012.
106. ↑ Hickman, I. Hickmanovy analogové a RF obvody. - Newnes, 1998. - S. 145-150. — 320p. — ISBN 9780750637428 .

Zdroje

• Gottlieb, I. M. Zdroje energie. Měniče, měniče, lineární a spínací stabilizátory. - Postmarket, 2002. - 544 s. — ISBN 5901095057 .
• Gershunsky, B. S. a kol. Referenční kniha o základech elektronické technologie. - Kyjev: Nakladatelství "Vishcha school" na Kyjevské státní univerzitě, 1975. - 352 s. - 86 000 výtisků.
• GOST 15133-77 „Polovodičová zařízení. Termíny a definice". - Změny vyhrazeny 1-4. - Gosstandart SSSR, 1987. - 30 s.
• GOST 25529-82 „Polovodičové diody. Pojmy, definice a písmenná označení parametrů. - s přihlédnutím ke změně 1. - Gosstandart Ruské federace, 1986. - 28 s.
• Zee, S. M. Fyzika polovodičových součástek. - M .: Mir, 1984. - T. 1. - 456 s. - 16 000 výtisků.
• Kolesnikov, V. G. aj. Elektronika. Encyklopedický slovník. - M. : Sovětská encyklopedie, 1991. - 688 s. — ISBN 5852700622 .
• Mikroobvody pro lineární napájecí zdroje a jejich aplikace. - 2. vyd. - M. : Dodeka, 1998. - ISBN 5878350211 .
• Výkonné polovodičové diody / ed. A. V. Golomedová. - M . : Rozhlas a komunikace, 1985. - 400 s. — 50 000 výtisků.
• Pease, R. Praktická elektronika analogových zařízení. - M. : DMK-Press, 2001. - ISBN 5940740049 .
• Polovodičová zařízení. Usměrňovací diody, zenerovy diody, tyristory / ed. A. V. Golomedová. - M . : Rozhlas a komunikace, 1988. - 528 s. — 100 000 výtisků.  — ISBN 5256001450 .
• Horowitz, P., Hill, W. The Art of Circuitry . - 3. vyd. - M. : Mir, 1986. - T. 1. - 598 s. — 50 000 výtisků.
• Bazu, M.; Bajenescu, T. Analýza poruch: Praktický průvodce pro výrobce elektronických součástek a systémů . - Wiley, 2011. - 344 s. — ISBN 9781119990000 .
• Camenzind, H. Navrhování analogových obvodů . - Virtualbookworm Publishing, 2005. - 244 s. — ISBN 9781589397187 . Archivováno10. března 2018 naWayback Machine
• Harrison, L. Zdroje proudu a odkazy na napětí. - Newnes, 2005. - 569 s. — (Elektronika a elektrika). — ISBN 9780750677523 .
• Příručka aplikace dílů NASA. Svazek 2: Diody, tranzistory, mikrovlnná zařízení (MIL-HDBK-978-B) . — NASA , 1988.
• TVS/Zenerova teorie a úvahy o designu . - ON Semiconductor , 2005. - 127 s.

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velký Rus Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4190693-7