ツェナー ダイオード。 ツェナーダイオードの温度特性について!

ツェナーダイオード

ツェナー ダイオード

電圧を操作しよう! ツェナーダイオードとは別名定電圧ダイオードと言い、目的の電圧を作る時に使用する電子部品です。 電子回路を作っていると、5Vでしか動かない電子部品があるのに12VのACアダプタしか持っていなかったり、回路の中にモジュール3. 3V・マイコン5V・モーター12Vという感じで複数の電源が必要になる事があります。 それぞれの出力電圧に対応したACアダプタを用意するのも1つの手ですが、電子回路の中で目的の電圧を作ることが出来れば見た目やコスト的に非常にスマートな回路にする事ができます。 必要な電圧を作る方法はいくつかありますが、そのなかで最も一般的な方法がツェナーダイオードと呼ばれる電子部品を使う方法です。 これは電圧を下げる降圧にしか使えませんが、ツェナーダイオードと抵抗1本だけで必要な電圧を自由に得る事ができるため非常に便利な電子部品です。 今回使用する表面実装用のツェナーダイオード ROHMのUDZV5. 表面実装用のツェナーダイオードのため非常に小さいが、手でもはんだ付けできるアキシャルリードタイプのツェナーダイオードもある。 ツェナーダイオードの基本的な使い方 ツェナーダイオードを使った基本回路。 左の端子に電源を接続すると、右端子にツェナー電圧に応じた電圧を取ることが出来る。 ツェナーダイオードは抵抗1本と組み合わせることで目的の電圧を得る事が出来ます。 ツェナーダイオードにはそれぞれ品名ごとにツェナー電圧という作り出せる電圧の値が決まっていて、データシート上でそれを確認することが出来ます。 ツェナーダイオードのデータシート。 赤枠内のツェナー電圧Vzに注目すると、ツェナー電圧ごとにラインナップされていることがわかる。 購入するときは欲しい電圧に対応した品名のツェナーダイオードを選ぼう(画像はROHMの 今回使用するツェナーダイオードには5Vを取り出すことができるROHMのUDZV5. 1Bを使用しています。 UDZVシリーズは5mA程度の電流を流すとツェナー電圧を取り出すことが出来ます。 ツェナー電圧には様々な種類がありなどの電子部品通販サイトではツェナー電圧はもちろん、様々なパッケージサイズのツェナーダイオードが取り扱われています。 今回は抵抗と5Vのツェナーダイオードを使った検証回路を作ってみました。 ツェナーダイオードと抵抗で構成した基本回路。 真ん中のピンから5Vの電圧を取り出すことができる。 電源をつないで0Vから10Vまで入力電圧を変化させて確認してみると、ツェナーダイオードの特性によってツェナー電圧である5Vを取り出せている様子がわかります。 作成したツェナー基本回路の動作確認。 入力 下・白線 電圧を0Vから10Vまで変化させてオシロスコープで電圧の変化を測定している。 出力 上・黄線)は5V以上上昇せず、ツェナー電圧を取り出せていることがわかる。 ツェナーダイオードで簡単な電源回路を作ってみよう! 先ほどの基本回路にトランジスタを追加した簡易的な電源回路。 右側の出力端子にはツェナー電圧と同じ電圧が現れる さて、先ほどの基本回路で取り出した5Vはそのまま使えるのかと言われればそうではありません、ツェナーダイオードと抵抗だけの基本回路だと大きな電力を扱うことはできないのです。 そこで、ツェナーダイオードで作り出した5Vをトランジスタに肩代わりさせることで、より大きな電力を流せるような回路に作り直してみます。 トランジスタを追加する場合には• ツェナーダイオードの動作が安定するように十分な電流を流す• 電流に余裕を持ったトランジスタを選定する この2点に注意します。 特に、大電流が必要な場合は余裕をもった大容量のトランジスタにしないと回路が焼けてしまうので注意しましょう。 実際にユニバーサル基板上に回路を構成してみたところ。 ツェナーダイオードの5V電圧をトランジスタが受け取ってより大きな電流を扱えるようにした この回路はツェナーダイオードの電圧をトランジスタのエミッタフォロワでドライブすることで、 ツェナー基本回路よりも大きな電流を流すことができます。 もちろん、入力電圧を変化させても出力は常に一定の5Vになります。 トランジスタを追加して5V出力させている回路。 オシロスコープで電圧の変化を測定している。 基本回路の時と同じように入力電圧が変化しても出力は5V以上上昇しない。 トランジスタでドライブしているため出力側に負荷をつなげても安定して5Vを出力できる。 なお実際に電源回路として大電流で使用する場合には帰還や補償・保護回路の追加などを行う必要があります。 この回路は検証用の最小構成なので注意してください。 [応用] ツェナーダイオードの許容電力を大きくする方法 一般的なツェナーダイオードは許容電力1W以下のものがほとんどです。 大半の用途ではこれくらいの許容電力があれば十分なのですが、ごくまれに数Wクラスのツェナーダイオードが必要になるときもあります。 中には数Wの許容電力に対応した 大容量ツェナー(パワーツェナー)もありますが、これは高価で入手性も悪いため、個人が購入するにはちょっと難があります。 どうしても大きな許容電力のツェナーダイオードが必要な場合は下の図のようにトランジスタを取り付けると、容量の小さいツェナーダイオードでも許容電力が大きいパワーツェナーと同じように使うことができます。 小さなツェナーでも大きなツェナーと同等に扱えるので、覚えておくといいでしょう。 (特性は若干変わります) ツェナーの許容電力を大きくする等価回路。 この回路を使うことによってツェナーの特性をそのままにしてトランジスタがツェナーのようにふるまう。 サージ対策にも使えるツェナーダイオード ツェナーダイオードの特性は回路を保護する電子部品としても使用することができます。 ツェナーダイオードを保護したい電子部品と並列に入れることで、サージや静電気の影響を小さくすることができます。 現在では、サージ対策だとより信頼性の高い 過渡電圧サプレッサ TVS ダイオードが使われることが多いようです。 ツェナーダイオードのノイズ対策 非常に便利なツェナーダイオードですが、注意点としてツェナーは ノイズの原因となる電子部品ということを覚えておかなければいけません。 ツェナーダイオードから発生する ノイズの量はツェナー電圧が高いほど大きくなり、電流量が大きいほど小さくなります。 ツェナーダイオードと並列にコンデンサを挿• ツェナー電圧の低いツェナーを直列に複数本入れる• ツェナーダイオードに流す電流を多くする などのノイズ対策法がよく採用されます。 まとめ ツェナーダイオードを使うと簡単に目的の電圧を作り出すことが出来ます。 回路の中に基準電圧を作ったり、別の電圧ラインが必要になった時などで少ない回路構成で済ませることができるので非常に重宝します。 今でこそ3端子レギュレータなどの電源ICを使って手軽に定電源を作れるようになりましたが、実際には電源の容量や安定性、更にはコストなどの理由もあり、すべての電源を電源ICだけで対応させるというわけにもいきません。 まだまだ、ツェナーダイオードを使う機会というのは数多く遭遇します。 今回、手持ちのツェナーダイオードが表面実装のものしかなかったので、ちょっと無理してユニバーサル基盤に表面実装用のツェナーダイオードを実装してみました。 もちろん、アキシャルリードタイプのツェナーダイオードもあるので、電子工作などで使う場合では表面実装のツェナーダイオードを使う必要はありません。 などはツェナー電圧のほかパッケージ形状・許容電力など様々なツェナーダイオードを探すことができます。 このROHMのUDZVシリーズは回路シミュレーションなどに使うSPICEモデルも提供されているため、実際の電源回路の設計においてシミュレーションができるのは非常に便利です。 また表面実装のはんだ付けも慣れれば案外簡単です。

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【ツェナーダイオードとは】定電圧ダイオードの特性や使い方を解説

ツェナー ダイオード

ツェナーダイオードの温度特性 ツェナーダイオード 定電圧ダイオード のツェナー電圧は温度によって変化します。 温度特性で特徴的なのはツェナー電圧の大きさによって、 正の温度係数を持つツェナーダイオードもあれば 負の温度係数を持つツェナーダイオードもあることです。 具体的には、ツェナー電圧が5V付近を境界とし、 5V付近よりもツェナー電圧が高いものは正の温度係数を持つため、温度が上昇するとツェナー電圧が増加します。 一方、 5V付近よりもツェナー電圧が低いものは負の温度係数を持つため、温度が上昇するとツェナー電圧が減少します。 また、 ツェナー電圧が5V付近のツェナーダイオードは正の温度係数と負の温度係数がお互いに打ち消し合うため、温度変化が小さくなります。 5V付近を境界として温度係数の正負が切り替わる理由は、ツェナーダイオードは トンネル効果と アバランシェ効果で機能する素子だからです。 アバランシェ効果は正の温度係数を持っており、 トンネル効果は負の温度係数を持っています。 そのため、 5V付近よりもツェナー電圧が高いものはアバランシェ効果が支配的となるので正の温度係数になり、 5V付近よりもツェナー電圧が低いものはトンネル効果が支配的となるので負の温度係数となります。 ツェナー電圧が5V付近では温度係数が小さいため、基準電圧として使用されるツェナーダイオードは5V付近のものが多くなっています。 ツェナーダイオードの温度補償について ツェナー電圧が5Vを超えるツェナーダイオードは 正の温度係数を持っています。 そのため、温度補償をするためには 負の温度係数を持つ素子を直列に接続する必要があります。 一般的なダイオードの順方向電圧やトランジスタのベースエミッタ間電圧は約0. 6~0. 7Vとなっており、負の温度係数 約-2. したがって、 正の温度係数を持つツェナーダイオードに 負の温度特性を持ったダイオードを直列に接続することで、温度係数を打ち消すことができます。 ダイオード1つで温度係数を打ち消すことができない場合には、直列接続するダイオードの数を増やします。 この際、直列接続したダイオード1個により約0. 6~0. 7V電圧が上がるのを考慮する必要があります。 例えば、8. 2Vのツェナーダイオードに3つダイオードを接続した場合、8. また、温度特性を良くするために、温度係数が小さいツェナー電圧が5V付近のツェナーダイオードを直列に接続するのも良く用いられる方法です。 まとめ この記事ではツェナーダイオードの温度特性について、以下の内容を説明しました。

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回路に定電圧を送るツェナーダイオードとは?原理や用途を解説!

ツェナー ダイオード

Contents• ツェナーダイオードとは ツェナーダイオード(定 電圧ダイオード )とは ダイオードの一種であり、一定の電圧を得るために使用する電子 部品 のことです。 ツェナーダイオードを使うことによって、 電子 回路の見た目をスマートに整えることができたり、制作する 電子デバイス などのコスト削減につなげることもできます。 一般的なダイオードは順 方向 の電圧を印加して使うのに対し、ツェナーダイオードは 逆 方向 の電圧を使用します。 ダイオードは、降伏領域を超えると急激な電流が流れ、破壊されてしまうことがあります。 しかし、ツェナーダイオードを使用すると、 降伏領域を超えても破壊されず、安定した電圧を作り出すことが可能です。 ツェナーダイオードは、逆流する電圧の 値 を調節することで、目的の電圧を得るという仕組みになっています。 VZ 逆方向に働く降伏電圧のことを「 ツェナー電圧 VZ 」と呼びます。 IZ ツェナーダイオードが ツェナー電圧 を作り出す際の電流の 値 を「 ツェナー電流 ( IZ )」と呼びます。 記号 ツェナーダイオードの記号は、下 図 のとおり矢印の先に英語の「 Z」のような縦線を加えることで表すことができます。 【記号】 ツェナーダイオードの温度特性 ツェナーダイオードの特徴は 温度特性があることです。 まず、 トンネル効果は負の温度係数( 負特性)、 アバランシェ効果は正の温度係数( 正特性)を持っています。 基準となる5V付近では、それらふたつの効果が同じような割合で発揮されるため、温度係数が打ち消しあい、温度が変化してもツェナー電圧が変化しにくいという特性があります。 ツェナーダイオードの使い方 ツェナーダイオードは、どのような回路で使用するのが適切なのか解説します。 直列接続 について ツェナーダイオードを 直列接続 する場合、目的のツェナー電圧を作り出すことが可能ですが、 流す ツェナー電流 IZの値 には注意が必要です。 全体の最大 許容電流値 は、接続されるツェナーダイオードの許容電流のどちらか小さい方が適用されます。 その 許容損失 の小さい方の範囲内で使用することが求められます。 電源回路の作り方 ツェナーダイオードは一本の 抵抗 と組み合わせることで、目的の電圧を得ることができます。 しかし、 抵抗 一本というシンプルな基本回路で5Vを取り出せたとしても、そのまま使用することはできません。 つまり、 基本回路では大きな 電力 を扱うことができないということになります。 解決策としては、 ツェナーダイオードを使って得られた電圧を トランジスタ に肩代わりさせることが有効です。 このような 電源回路 を作る場合は、以下の2つの点に注意してください。 電流に余裕をもったトランジスタを選ぶ• ツェナーダイオードの動作を安定させるために十分な量の電流を流す 大きな電力を必要とする場合、大容量の トランジスタ を用意しないと回路が焼けてしまう可能性があるため、十分注意しましょう。 大電流で使用する場合 回路を設計し実際に大電流で使用する場合は、 帰還や 補償・保護回路の追加などを行うことが必要です。 ツェナーダイオードは、電流を流すことで一定の電圧を得られるという便利な 電子 部品 ですが、 実際に使用する際にはいくつかの注意点があることを覚えておいてください。 ツェナーダイオードのノイズ発生の原理・対策 ツェナーダイオードは、 ノイズ の原因となる 電子部品 であるため、 ノイズ対策 が必要です。 ノイズ の原理 通常のダイオードと同じく、ツェナーダイオードも ノイズを発生させる素子 のひとつです。 ツェナーダイオードから発生する ノイズ 量は、 ツェナー電圧 が高いほど大きくなる性質があり、電流量が大きいほど小さくなる傾向があります。 ノイズ対策 ツェナーダイオードの ノイズ対策 としては、以下のようなものが挙げられます。 ツェナーダイオードと並列にコンデンサを接続• ツェナー電圧の低いツェナーダイオードを直列に複数本接続する• ツェナーダイオードに流す電流量を大きくする たとえば20Vの電圧が欲しい場合、 ツェナー電圧 が20Vのツェナーダイオードを用いるより、10Vの2つを直列で接続した方が発生するノイズ量の軽減につながります。 さまざまなメーカーから販売されているツェナーダイオード ツェナーダイオードは適切に使うことによって、 回路の見た目を整えることができたり、 コスト削減につなげることができる 電子部品 です。 ツェナーダイオードを用いる場合は、 ツェナー電圧の値 に注意してください。 ツェナー電圧 の 値 が異なるツェナーダイオードを回路内に接続すると、 出力電圧 が変わり目的の電圧が得られず、 電子 回路の正常な動きを妨げる可能性があります。 ツェナーダイオードはさまざまなメーカーから販売されているため、販売 代理店 などの 取扱店情報 を参考にして、適切なものを選びましょう。 電子部品 は 数量 が必要なことも多いため、前もって在庫を確認しておくとスムーズです。

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