Ph 10 Umwelt u. Technik

Zenerdiode

Bei normalen Siliziumdioden fließt beim Anlegen einer Sperrspannung nur ein kleiner Sperrstrom in der Größenordnung von einigen nA. Wählt man die Sperrspannung jedoch groß genug, so werden Elektronen durch die starken elektrischen Kräfte aus den Gitterbindungen gerissen, wobei natürlich auch eine äquivalente Zahl von Löchern entsteht. Der Sperrstrom wächst schlagartig an, man spricht vom sogenannten Zenereffekt. Erhöht man die Spannung weiter (etwa größer als ca. 5 Volt in Sperrrichtung), so werden die beim Zenereffekt entstandenen Elektronen so stark beschleunigt, dass sie ihrerseits weitere Elektronen aus Bindung herausschlagen. Es kommt zu einem Lawineneffekt.

Normale Siliziumdioden werden bei zu hohen Sperrspannungen zerstört. Ein besonderer Diodentyp, die Zenerdiode, hält jedoch die hohen Sperrspannungen aus. Für die Zenerdioden wählt man das gegenüber der normalen Diode leicht abgewandelte Schaltzeichen (schwarz in nebenstehender Skizze. Die Bilder oberhalb und unterhalb des Symbols zeigen Ausführungsformen von Zenerdioden).

Im folgenden Diagramm ist die Kennlinie der Zenerdiode dargestellt. Im Durchlassbereich verhält sich die Zenerdiode wie eine gewöhnliche Siliziumdiode (Schwellenspannung bei ca. 0,7 V). Im Sperrbereich knickt die Kennlinie bei der sogenannten Zenerspannung U_z extrem steil ab. Im Handel sind Zenerdioden mit den verschiedensten Werten für U_z erhältlich.

Spannungsstabilisierung: In Sperrrichtung gepolte Zenerdioden benutzt man häufig zur Stabilisierung von Spannungen. Dies kann mit der folgenden Schaltung nachgewiesen werden: Die verwendete Zenerdiode besitzt eine Zenerspannung von Uz = 5,6 V. Der maximale Strom durch die Diode soll Iz,max = 40 mA nicht überschreiten. Variiert man die Spannung U1 z.B. im Bereich von 6 V bis 10 V, so zeigt die Spannung U2 immer den gleichen Wert von 5,6 V an.

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