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Zenerdiode


Zenerdioden haben in Sperrichtung betrieben einen konstanten Spannungsabfall, der unabhängig von der angelegten Spannung ist.



Eigenschaften und Verwendung

zenerdiode1.gif In Durchlaßrichtung betrieben verhalten sich Zenerdioden wie normale Dioden. Werden sie in Sperrichtung betrieben, so werden sie ab einer bestimmten Spannung, der sogenannten Durchbruchspannung, niederohmig also leitend.

Zenerdioden werden daher immer in Sperrichtung betrieben! Das heißt, die Anode ist mit dem Minuspol und die Kathode mit dem Pluspol der angelegten Spannung verbunden. Das Bild links zeigt das neue Symbol, das zweite links weiter unten das ältere Symbol, was aber noch oft verwendet wird.

zenerdiode2.gif Bei Durchbruchspannungen zwischen 2 und 5,5 Volt tritt der sogenannte Zenereffekt auf, der nach seinem Entdecker Clarence Melvin Zener (1905-1993) benannt wurde. Er äußert sich in einem Ansteigen des Stromes bei einer in Sperrichtung betriebenen Zenerdiode, wenn die Durchbruchspannung erreicht wird. Diese Durchbruchspannung wird relativ konstant gehalten, auch wenn die angelegte Spannung größer ist. Der Zenereffekt hat weiterhin einen negativen Temperaturkoeffizienten. Wenn mans genau nimmt, gelten nur Dioden mit einer Durchbruchspannung bis etwa 5 Volt als Zenerdioden.

Bei Durchbruchspannungen über 6 Volt tritt dagegen der sogenannte Lawinendurchbruch auf, auch Avalanche-Effekt genannt. Hier spricht man eigentlich von Z-Dioden. Auch der Lawinendurchbruch äußert sich in einem Ansteigen des Stromes bei einer in Sperrichtung betriebenen Z-Diode, wenn die Durchbruchspannung erreicht wird. Allerdings ist der Stromanstieg hier viel steiler mit zunehmender Spannung als beim Zenereffekt. Auch hat der Lawinendurchbruch einen positiven Temperaturkoeffizienten.

Bei Durchbruchspannungen zwischen 5 und 6 Volt treten beide Effekte gleichzeitig auf.

Da an einer Zenerdiode eine konstante Spannung abgenommen werden kann, die unabhängig von der angelegten Spannung ist, werden sie oft benutzt um Spannungen zu stabilisieren. Damit das funktioniert, muß allerdings die angelegte Spannung um etwa 3 V höher sein als der Spannungswert der Zenerdiode! Außerdem muß ein geringer Strom durch die Zenerdiode fließen. Wie hoch dieser sein darf, wird durch die Verlustleistung der Zenerdiode bestimmt. Letztere hängt vom Typ der Zenerdiode ab. Um den maximalen Strom zu berechnen, teilt man die Verlustleistung in Watt durch die Spannung der Zenerdiode in Volt. Allerdings sollte der Strom immer deutlich niedriger liegen, um die Lebensdauer der Zenerdiode nicht zu verkürzen. In der Regel reichen 5 bis 10 Milliampere aus. Dieser Wert wird dann mit einem Widerstand eingestellt.

Zenerdioden und Z-Dioden müssen immer mit einem Vorwiderstand betrieben werden!

Weil Zenerdioden und Z-Dioden oberhalb ihrer Durchbruchspannung niederohmig werden, würde der Strom ohne Vorwiderstand so stark ansteigen, das die Diode sofort zerstört wird.


zenerdiode.gif

Zenerdioden werden immer in Sperrichtung betrieben!


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