Kontrola zenerovy diody: jak zkontrolovat stabilizátor pomocí multimetru

V tomto článku navrhuji, aby začátečníci pochopili otázku – jak můžete poměrně jednoduchým způsobem zkontrolovat zenerovy diody (které se také nazývají Zenerovy diody) pro jejich stabilizační napětí a také vhodnost (přítomnost poruchy). Připomínám, že zenerova dioda je obyčejný polovodič, který má své stabilní napětí, které je přítomno mezi katodou a anodou, když je zpětně připojena ke zdroji konstantního napětí.

Vezmeme-li nejobyčejnější diodu, pak při opětovném zapnutí bude mezi anodou a katodou konstantní hodnota napětí rovna napětí zdroje tohoto výkonu. Dioda je tímto zapojením podobná běžnému dielektriku, které samo sebou neprochází proud (přesněji jde o proud, nazývaný svodový proud, ale je velmi malý).

A to za předpokladu, že tato dioda je navržena pro zpětné napětí větší, než je do ní přiváděno. V opačném případě (pokud je dodávané napětí větší, než na jaké je dioda určena), tato dioda jednoduše prorazí a selže. V tomto případě s největší pravděpodobností buď začne vést elektrický proud v obou směrech, jako obyčejný vodič, nebo se stane dielektrikem a již nebude vést proud vůbec.

Zenerova dioda, na rozdíl od konvenční diody, má nižší zpětné napětí, při kterém se tato zenerova dioda porouchá. A tento průraz nepoškodí zenerovu diodu, ale napětí na ní se stabilizuje na určité úrovni.
Toto stabilizační napětí se může u různých zenerových diod lišit a odpovídá specifickému označení těchto zenerových diod. Když se zenerova dioda porouchá, přirozeně jí začne protékat proud. A čím větší napětí na tuto zenerovu diodu přivedeme, tím větší bude proud, který jí protéká. Napětí se změní velmi mírně.

Při přímém připojení, ať už konvenční diodou nebo zenerovou diodou, se stane téměř totéž. Totiž do napětí cca 0,6 voltu bude polovodič uzavřen. Jakmile však použité napětí překročí tuto hodnotu, začne polovodičem protékat proud. Čím více proudu protéká polovodičem, tím větší bude pokles napětí na něm, pohybující se někde od 0,6 do 1,2 voltu.

Například u Schottkyho diod má úbytek napětí při přímém zapojení minimální hodnotu – od 0,2 V. Pokud při kontrole byť diody nebo zenerovy diody při přímém zapojení tento úbytek napětí (0,6 V) nevidíme, je to úbytek napětí XNUMX V. pak s největší pravděpodobností Dioda je rozbitá a již není vhodná k použití.

No, nyní blíže k tématu jednoduchého způsobu kontroly zenerových diod na jejich integritu a stabilizační napětí. Všechno je zde jednoduché. Potřebujeme běžný zdroj konstantního napětí, ve kterém by toto stejné napětí mělo být větší než stabilizační napětí testované zenerovy diody. Jinak při nižším napětí zenerova dioda prostě neprorazí a nedosáhne svého provozního nominálního stabilizačního režimu. Výkon použitého napájecího zdroje může být malý, protože ve stabilizačním režimu prochází zenerova dioda malými proudy (do 100 mA).

Pokud tímto způsobem plánujete testovat zenerovy diody s dostatečně vysokým stabilizačním napětím, pak potřebujete zdroj s odpovídající hodnotou konstantního napětí. I když není vždy možné najít takové napájecí zdroje s relativně vysokým výstupním napětím po ruce. Jednoduchým východiskem z této situace by bylo použití levného DC-DC modulu, který zvyšuje napětí.

Na vstup tohoto modulu lze přivést libovolné standardní napětí a na jeho výstupu lze získat napětí vyšší. Navíc, jak jsem již dříve poznamenal, proudová síla během testování bude extrémně nevýznamná (asi 1-20 mA).

Kromě zdroje budeme potřebovat i běžný stejnosměrný voltmetr, kterým vyhodnotíme stabilizační napětí Zenerovy diody (Zenerovy diody).

Kromě zdroje budeme potřebovat i běžný stejnosměrný voltmetr, kterým vyhodnotíme stabilizační napětí Zenerovy diody (Zenerovy diody). Naprosto jakýkoli voltmetr bude stačit, jen by mohl ukazovat konstantní napětí od 0 do 50 nebo více. Postačí jednoduchý multimetr.

Také ke kontrole zenerovy diody stále potřebujete konstantní rezistor s odporem někde kolem 2 kOhm, i když můžete mít od 1 kOhm do 10 kOhm. Role tohoto odporu je velmi jednoduchá. Omezuje proud, který bude protékat testovanou zenerovou diodou, což ochrání polovodič (testovanou zenerovu diodu) před selháním v důsledku tepelného úniku. Tento odpor omezuje proud pro jakýkoli typ zenerovy diody, čímž chrání proces měření a testování. Z hlediska výkonu je vhodný nejběžnější odpor 0,125 W.

Zde je samotný obvod, který vám umožňuje zkontrolovat zenerovy diody:

Všechno je zde jednoduché. Plus zdroje je připojen přes rezistor ke katodě zenerovy diody, což odpovídá reverznímu zapojení, a mínus zdroje je přiveden na anodu testovaného polovodiče. Sondy voltmetru jsou přiloženy paralelně k zenerově diodě. Na obrazovce voltmetru uvidíme stejné stabilizační napětí, pro které je tato zenerova dioda určena. Když otočíme zenerovu diodu a připojíme ji přímo, tedy plusové napájení k anodě polovodiče a mínusové napájení katody zenerovy diody, tak na voltmetru bychom měli vidět hodnotu cca. 0,6 voltu, což ukazuje na plnou funkčnost této součásti. Přímým zapojením tímto způsobem můžete zkontrolovat i běžné diody. Při obráceném zapojení diody by měl voltmetr ukazovat napětí zdroje, protože dioda bude zcela uzavřena.

Pokud nemáte po ruce zdroj pro požadované napětí, řekněme 50 voltů. Stejně tak není možné dokoupit modul zvyšující konstantní napětí. Je snadné se z této situace dostat tímto způsobem. Chcete-li získat vysoké napětí i z jedné 1,5 V baterie, můžete použít běžnou cívku (100 nebo více závitů) navinutou na kus feritu. Nebo vezměte běžné relé s nízkým výkonem a použijte jeho cívku. Když se na tuto cívku krátce přivede napětí z baterie, objeví se na jejích svorkách samoindukční emf, které může být několikanásobně vyšší než napětí baterie. Přidáním jednoduché diody a kondenzátoru můžete snadno vytvořit domácí zesilovač stejnosměrného napětí.

Při kontrole zenerových diod budete muset pravidelně mačkat tlačítko B1 tohoto obvodu. V tomto případě na kondenzátoru C1 budeme mít napětí asi 50, nebo i více voltů (při použití cívky relé). Čím více závitů bude na cívce, tím vyšší bude výstupní napětí!

NÍŽE JE VIDEO K TOMTO TÉMATU

Jak změřit skutečné stabilizační napětí zenerovy diody nejjednodušším způsobem pomocí multimetru, rezistoru a napájecího zdroje

Zenerova dioda je jednou z klíčových součástí mnoha elektrických obvodů. Stabilní provoz různých zařízení a nástrojů přímo závisí na jejich provozuschopnosti. V tomto článku podrobně prozkoumáme, jak nezávisle ověřit činnost zenerovy diody pomocí jednoduchých a dostupných prostředků.

Základní informace o zenerově diodě

Zenerova dioda je polovodičové zařízení, jehož hlavním účelem je stabilizovat napětí v elektrickém obvodu. Princip jeho činnosti je založen na využití vlastností pn přechodu v reverzním spínacím režimu. Při překročení určité prahové hodnoty napětí dojde k lavinovému průrazu p-n přechodu, následkem čehož napětí na zenerově diodě přestane růst i přes zvýšení napětí zdroje.

Existuje několik druhů a typů zenerových diod, které se liší v řadě parametrů. Nejdůležitější z nich:

• Stabilizační napětí (od jednotek voltů po stovky)
• Maximální přípustný proud (od několika miliampér do desítek ampér)
• Koeficient stabilizace teploty
• Typ pouzdra (sklo, keramika, kov atd.)

Označení zenerových diod může obsahovat alfanumerické označení (například KS157A) nebo barevný kód. V některých případech je stabilizační napětí indikováno přímo na pouzdru ve voltech.

Známky vadné zenerovy diody

Hlavní vady zenerovy diody:

• Rozdělení pn přechodu
• Otevřete přechod pn
• Nesoulad mezi skutečným a jmenovitým stabilizačním napětím

Důsledky selhání Zenerovy diody

Selhání zenerovy diody má za následek narušení stabilizace napájecího napětí v zařízení. To může vést k:

• Nestabilní provoz nebo úplná porucha zařízení
• Poškození jiných elektronických součástek v důsledku přepětí
• Zkrat v důsledku poruchy zenerovy diody

Proto je tak důležité diagnostikovat poruchy tohoto prvku včas.

Vizuální kontrola

Prvním krokem je pečlivá kontrola zenerovy diody. Někdy vzhled odhalí vážné závady, které nevyžadují dodatečné testování pomocí přístrojů.

Co hledat

• Známky mechanického poškození krytu
• Nedostatek označení
• Stopy po spálení, ztmavnutí těla
• Praskliny nebo úlomky ve skleněné vitríně
• Známky koroze terminálu

Pokud jsou zjištěny uvedené příznaky, s největší pravděpodobností je zenerova dioda vadná a musí být vyměněna. Ale i při vnější bezpečnosti se doporučuje zkontrolovat prvek pomocí instrumentálních metod.

Je důležité si uvědomit, že vzhled není vždy přesným ukazatelem vnitřních vad. I zenerova dioda bez viditelného poškození může být nefunkční.

Kontrola diody multimetrem

Zenerovu diodu lze snadno zkontrolovat pomocí běžného multimetru přepnutím do režimu testování diod. Připomeňme, že tato funkce je označena speciálním symbolem.

Režim testu diod na multimetru:

1. Připojte červenou sondu multimetru k anodě zenerovy diody, černou ke katodě
2. Zkontrolujte hodnoty na displeji. Pracovní zenerova dioda propustí proud v propustném směru a multimetr zaznamená pokles napětí v řádu 0,6-0,7 V
3. Změňte polaritu připojení sond. V opačném směru je zenerova dioda „zavřená“ – zařízení bude vykazovat vysoký odpor, otevřený obvod nebo speciální symbol „∞“, „1“, „OL“
4. V případě poruchy nebo poruchy se při přepólování nezmění hodnoty zařízení

Tato kontrola umožňuje rychle identifikovat zjevné vady zenerovy diody. Pro úplnou jistotu provozuschopnosti prvku by však mělo být stanoveno i jeho skutečné stabilizační napětí.

Pamatujte, že i když existuje funkční pn přechod, zenerova dioda nemusí fungovat správně kvůli nesouladu stabilizačního napětí. Proto je důležité jej měřit.

Stanovení stabilizačního napětí

Pro určení skutečného stabilizačního napětí budete muset sestavit jednoduchý měřicí obvod:

• Regulovaný napájecí zdroj s výstupním napětím nad zamýšlenou regulační úrovní
• Voltmetr (multimetr v režimu měření napětí)
• Předřadný odpor 1-3 kOhm

Schéma zapojení prvků je znázorněno na obrázku níže:

Postup měření je následující:

1. Nastavte napájecí zdroj na minimální možné výstupní napětí
2. Hladce ji zvyšujte a sledujte hodnoty voltmetru
3. V okamžiku, kdy napětí na zenerově diodě přestane růst, zafixujte tuto hodnotu – bude to požadovaná hodnota

Výsledek porovnejte s pasovými údaji nebo označením zenerovy diody. Odchylka Ustabu od jmenovité hodnoty by neměla přesáhnout 5-10%.

Výpočet předřadného odporu

Pro správnou funkci obvodu je důležité vypočítat optimální hodnotu předřadného odporu. Vybírá se z poměru:

Rb = (Uist – Ustab) / Ib

Rb – odpor předřadného odporu, Ohm

Uist – výstupní napětí zdroje, V

Stabilizační napětí zenerovy diody Ustab, V

Ib – provozní proud přes odpor, mA

Například pro zenerovu diodu s Ustab = 5 V a napájením 12 V je optimální proud 10 mA. Potom bude odpor rezistoru:

Rb = (12 V – 5 V) / 0,01 A = 680 Ohm

Nejbližší standardní hodnota je 680 ohmů.

Analýza výsledků

Pokud se naměřený skutečný Ustab liší od pasových údajů nebo označení, je zenerova dioda považována za vadnou. I malá odchylka může vést k narušení stabilizace napětí.

V tomto případě se doporučuje vyměnit zenerovu diodu za novou s garantovanými parametry.

Kontrola osciloskopu

Dalším způsobem diagnostiky zenerových diod je oscilografie. K tomu budete potřebovat:

• Osciloskop (nejlépe digitální)
• Generátor sinusové vlny
• Sada odporů a kondenzátorů

Výhody metody

Výhody testování osciloskopem:

• Vysoká přesnost
• Analýza parametrů v dynamice
• Schopnost odhadnout rychlost stabilizace

Podle tvaru křivky na obrazovce osciloskopu můžete určit různé vady studované zenerovy diody.

Schéma zapojení osciloskopu

Chcete-li získat charakteristiky, musíte připojit zenerovu diodu podle níže uvedeného schématu:

Kde generátor nastavuje střídavé napětí na vstupu a rezistor R1 omezuje proud procházející obvodem. Kondenzátor C1 odfiltruje stejnosměrnou složku.

Osciloskop je zapojen paralelně se studovanou zenerovou diodou.

Diagnostika Zenerovy diody testerem tranzistorů

Tester tranzistorů (malé měřící zařízení) umožňuje rychle zkontrolovat zenerovu diodu v režimu diody a vyhodnotit její provozuschopnost.

Diagnostický postup

1. Nainstalujte zenerovu diodu do testovací zásuvky
2. Zapněte zařízení a vyberte režim testování diod
3. Zkontrolujte hodnoty, podobně jako na multimetru

Vestavěný obvod testeru poskytuje ochranu proti překročení maximálního povoleného proudu. Proto lze kontrolu považovat za bezpečnou pro prvek.

Kontrola zenerovy diody výměnou

Dalším nepřímým způsobem, jak posoudit provozuschopnost zenerovy diody, je její nahrazení známým pracovním prvkem a následná kontrola zařízení. Tato metoda však není vždy použitelná kvůli složitosti demontáže v hotových obvodech.