ซีเนอร์ไดโอด (ZENER DIODE)

ซีเนอรร์ไดโอด เป็นไดโอดชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างเหมือนไอโอด คือมีสารกึ่งตัวนําชนิด P และ N มีขาสองขาเช่นเดียวกัน A และ K ความแตกต่างของ ซีเนอร์ไอโอด กับ ไดโอดธรรมดาคือ กระบวนการผลิตซีเนอร์ไอโอด จะเติมสารเจือปนลงไปในธาตุซิลิกอนมีจำนวนน้อยและจำนวนมากกว่าปรกติ พร้อมกับขบวนการผลิตเฉพาะ จึงได้ซีเนอร์ไดโอดขึ้นมาใช้งาน

zener-diode

การนําซีเนอร์ไอโอดไปใช้งาน

ซีเนอร์ไดโอดจะนำไปใช้งานในช่วงไบอัสกลับที่ค่าเบรคดาวน์ ที่เรียกว่า ซีเนอร์ เบรคดาวน์ (Zener Berakdown) ซึ่งมักจะเรียกว่าแรงดันซีเนอร์เบรคดาวน์ (Zener Berakdown Voltage) เป็นค่าแรงดันที่ตัว ซีเนอร์ไดโอดทำการควบคุมให้คงที่ตลอดเวลา

กราฟลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของซีเนอร์ไดโอด

การพังทลายของซีเนอร์ไดโอดแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ

• การพังทลายแบบอะวาเลนซ์ (Avalanche) คือเมื่อไดโอดได้รับไบอัสกลับแรงดันสูงสุดจนทำให้มีกระแสไหลย้อนกลับผ่านไดโอดจำนวนมากทำให้รอยต่อของไดโอดทะลุและใช้งานไม่ได้
• การพังทลายแบบซีเนอร์ เป็นการพังทลายที่เกิดขึ้นกับแรงดันไบอัสกลับค่าต่ำๆ ซึ่งกำหนดได้จากการโด๊ป สารกึ่งตัวนำที่ใช้ผลิตซีเนอร์ไดโอด การพังทลายแบบซีเนอร์นี้จะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดจำนวนหนึ่ง ซึ่งต้องจำกัดไม่ให้เกินค่าพิกัดสูงสุดและจะเกิดสภาวะที่แรงดันตกคร่อมซีเนอร์ไดโอดมีค่าคงที่เรียกว่า แรงดันซีเนอร์ คุณสมบัติข้อนี้สามารถนำซีเนอร์ไดโอดไปเป็นวงจรควบคุมแรงดันไฟตรงให้คงที่ได้

คุณลักษณะของการพังทลาย

จากกราฟคุณสมบัติทางไฟฟ้าขอแรงดันและกระแสดังรูป VZ เป็นแรงดันเบรกดาวน์หรือแรงดันซีเนอร์ ในการพังทลายของซีเนอร์ไดโอดเมื่อได้รับไบอัสกลับ เมื่อเพิ่มแรงดันไบอัสกลับจนถึงค่าแรงดันซีเนอร์จะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดมากขึ้น ที่จุดเอียงของกราฟจะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเท่ากับ IZ (knee current) ซึ่งเป็นกระแสบริเวณเส้นโค้งดังรูปด้านบน และถ้าซีเนอร์ไดโอดได้รับแรงดันย้อนกลับสูงขึ้นอีก กระแสจะเพิ่มขึ้นแต่แรงดันซีเนอร์จะคงที่ แต่ถ้าเพิ่มกระแสเกินกว่าค่ากระแสซีเนอร์สูงสุด IZm(maximum current) แรงดันซีเนอร์จะไม่คงที่และชำรุดได้

จากกราฟคุณสมบัติทางไฟฟ้าขอแรงดันและกระแส ดังนั้นการนำซีเนอร์ไดโอดไปใช้งานในการควบคุมให้แรงดันไฟตรงคงที่นั้น จึงต้องออกแบบวงจรควบคุมให้มีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดอยู่ระหว่างค่ากระแสบริเวณเส้นโค้ง IZK ถึงค่ากระแสสูงสุด IZM สำหรับกระแส Izt หมายถึง ค่ากระแสทดสอบที่แรงดันซีเนอร์ซึ่งเป็นค่ากระแสตามค่าที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ในตารางคุณสมบัติของซีเนอร์ที่ใช้งานทั่วไป