Zener Diyot Nedir ?

Zener diyot, genel olarak P ve N yarı iletken malzemelerinden oluşan, silikon yapılı özel bir diyot çeşididir. Asıl amacı uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutmaktır. Bu doğrultuda belirli bir gerilim değerini aşana kadar akım geçirmezler. Bu gerilime de zener (kırılma) gerilimi adı verilir ve Vz ile ifade edilir.

Devrede doğru polarmalı olacak şekilde bağlı olduğunda normal diyot gibi çalışır. Ancak ters polarma durumunda zener gerilimi prensibiyle çalışır ve bağlı olduğu elemana elektriksel olarak koruma sağlar. Bu yüzden zener diyotlar çoğunlukla koruma amaçlı olarak ters bağlanır.

Zener diyot çalışma prensibi

Diyota uygulanan gerilimin belirli değere ulaşması durumunda, ters yönde akım geçirmesi prensibine göre zener diyot imalatı yapılır. Devrede ters polarma yapılacak şekilde kullanılır. Uçlarına uygulanan gerilim (V), değişse de zener gerilimi (Vz) daima sabit kalır. Bundan dolayı Vgiriş ≥ Vz olmalıdır. Eğer gerilim Vz’ye ulaşamazsa zener diyot akım geçirmez.
Zener diyotlar ters polarlamada çalıştıkları için devreye ters bağlanırlar. Kırılma (zener) noktası adı verilen voltaj düzeyine gelindiğinde ise aniden iletkenleşirler.
Zener noktası (kırılma gerilimi) değeri üretim aşamasında katkı maddesi miktarı ayarlanarak belirlenir. Üretici firmalar 2 volttan 200 volt değerine kadar zener diyot üretirler. Bu voltaj değeri üretim aşamasında katkı maddesi miktarına göre ayarlanır. Belirli bir gerilime kadar akım geçirmeyen zener diyot, elektronik devrelerde elemanların korumasında önemli rol oynar.
Zener diyotlar devreye doğru yönde (polarmalı) bağlandığında normal diyot gibi çalışır. Gerilim yavaş yavaş arttırıldığında diyottan geçen akımın arttığı görülür.

Zener Doğru Polarmada.

Zener diyot devreye ters yönde (polarmalı) bağlandığında (kırılma gerilimine) gerilim yavaş yavaş arttırıldığında diyottan geçen akımın belli bir gerilim değerine kadar az olduğu, gerilim değeri zener diyodun üst sınır noktasını aştığında geçen akımın aniden çok yüksek bir değere ulaştığı görülür.

Zener Ters Polarmada

Zener gerilimi prensibiyle çalışır ve bağlı olduğu elemana elektriksel olarak koruma sağlar. Kırılma gerilimi aşıldığında ise akım geçirir ve iletime geçer. Ters gerilim kalkınca, zener diyot da normal haline döner. Zener diyotların doğru polarma ve ters polarmada çalıştırılması durumunda elde edilen karakteristik eğrisi verilmiştir.

Zener diyot karakteri

Zener diyotların çalışma voltajları 1-200Volt arasındadır. Örnek olarak; voltaj değeri 24 Volt olan bir zener diyot üzerine uygulanan ters gerilim 24 Volt olduğunda diyot akım geçirmez. Gerilim 24 Volt’u aştığı zaman zener diyot aniden iletkenleşerek akım geçirmeye başlar. Bu sırada zener diyota paralel olarak bir voltmetre bağlanıp ölçüm yapılırsa, diyot üzerinde 24 Volt’luk bir gerilim düşümünün olduğu görülür. Zener diyot, ters yönde çalışırken meydana gelecek aşırı akımdan dolayı bozulur. Zener diyotlar düşük akımlı olduklarından bozulmaması için devresine her zaman seri koruyucu direnç bağlanır.
Zener diyotlar ters bağlandığında belli bir gerilimden sonra iletken olurlar. Bunun sebebi P-N maddeleri ters yönde polarma edildiğinde ters yönde küçük bir sızıntı akımı meydana gelir. Bu sızıntı akımı küçük oluğu için yok kabul edilebilir. Fakat, ters yönlü olarak uygulanan gerilim belli bir değeri aştığında diyot ters yönde iletime geçer. Diyotun ters yönde akım geçirmesi yarı iletken yapısından oluşur.
Zener diyota uygulanan ters polarma da gerilim büyüdükçe, serbest elektronlara verilen enerji artar. Bu elektronların çarpma etkisiyle de birçok elektron valans bandından iletkenlik bandına atlayarak geçen akımın artmasına sebep olur.

Zener noktası belirlenmesi diyotun üretim aşamasına bağlıdır. Diyot üretimi sırasında kullanılan katkı maddesine göre zener noktaları değişkenlik gösterebilir. Zener diyotlar genel olarak zener gerilimleri ile bilinirler. 20Volt’luk zener diyot, 20Volt zener gerilimine karşılık gelmektedir.

• Doğru polarmalı halde normal bir diyot gibi çalışır .
• Ters polarmalı halde, belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Bu gerilime zener dizi gerilimi, veya daha kısa olarak zener gerilimi denir
• Ters gerilim kalkınca, zener diyotta normal haline döner.
• Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır.
• Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır.Örn: “30V ‘luk zener” denildiğinde, 30V ‘luk ters gerilimde çalışmaya başlayan zener diyot demektir.
• Silikon yapılıdır.
• Zener diyot, ters yön çalışması sırasında oluşacak olan aşırı akımdan dolayı bozulabilir. Bu durumu önlemek için devresine daima seri bir koruyucu direnç bağlanır

Zener diyot nerelerde kullanılır ?

Sabit bir referans gerilim sağlamak amacıyla veya koruma amacıyla kendine çeşitli sayıda uygulama alanı bulan zener diyot, birçok elektronik devrede karşımıza çıkmaktadır. Bu yüzden gerilim sabitleme, sinyal kırpma, elektronik eleman koruma görevlerini üstlenen birçok devrede zener diyot mevcuttur.

Gerilim sabitlemeye örnek devre

Kırpıcı devrelerde de zener diyot kullanılabilir. İki zener diyot ters bağlandığında etkili bir kırpma devresi elde edilir. Bunun yanı sıra zener diyot, DC devrelerde gerilim regülasyonu amacıyla da kullanılabilir. Paralel bir kapasitör bağlanırsa dalgalanmaları ve parazitleri mümkün olduğunca azaltmış oluruz. 
Zener diyot ölçü aletlerinde de kullanılır. Ölçü aletinin maksimum ölçebileceği gerilim değerinde zener gerilimine sahip olan bir zener diyot paralel bağlandığında cihaz, gelebilecek yüksek voltajlara karşı korunmuş olur. Bazen ayar olanağı için de potansiyometre de konur.  

Zener Diyot Nasıl Ölçülür ?

Zener diyot ölçümü yaparken; zener diyotun çalışıp çalışmadığı ve kırılma gerilimi şekildeki bağlantı ile öğrenilebilir. Aşağıdaki devreye 9 voltluk zener bağlanmıştır. Zener diyot uygulamalarında, uygulanan gerilimin 9Volt olma koşulu yoktur. Ancak zener diyodun kırılma geriliminden büyük bir gerilim uygulanmaz. Zenerin üzerinden 5-20 mili amper (mA) arasında bir akım geçecek şekilde bir değerde direnç seçilebilir. 12 volt gerilim uygulandığında zener diyottan bir akım geçer. Geçen akım R direncinde 3 voltluk bir gerilim düşümü meydana getirir. 12 volt besleme gerilimin 3 voltu direnç üzerinde düşerken 9 voltu zener diyot uçlarındadır.

Zener diyot sağlamlık kontrolü

Zener Diyot Sağlamlık Kontrolü

Zener diyot sağlamlık kontrolü yapılırken sağlam olup olmadığını test etmek için normal diyotta olduğu gibi avometrenin buzer kademesinde düz polarma yapılır.

• İlk önce avometre diyot moduna alınır.
• Avometrenin probları diyotun iki bacağına temas ettirilir.
• Daha sonra problar ters şekilde diyotun bacaklarına temas ettirilir.
• Her iki durumda da büyük yada her iki durumda da küçük değer okunursa diyot bozuktur.
• Eğer bir durumda büyük, diğer durumda küçük değer okunursa diyot sağlamdır.