ทำไม 5.1V ถึงแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์มาตรฐานไม่ใช่ 5V?

15

มองหา Digikey มี ~ 1300 ผลลัพธ์สำหรับ 5.1V Zener diodes เปรียบเทียบกับ 6 สำหรับ 5V

มีเหตุผลใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์สำหรับเรื่องนี้หรือเป็นอย่างอื่น?

zener materials

— Vintila
แหล่งที่มา

31

คุณจะได้รับโบนัส 100 mV ในราคาเดียวกัน

— Olin Lathrop

2

หิมะถล่มไดโอดมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวกของแรงดันไฟฟ้าไดโอดซีเนอร์มีค่าสัมประสิทธิ์เชิงลบ ใกล้กับ 5.1V เอฟเฟกต์ซีเนอร์และเอฟเฟ็กต์ถล่มหิมะถล่มใกล้เคียงกันและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิค่อนข้างยกเลิก

— Dietrich Epp

@OlinLathrop: ใช่ แต่เพื่อแลกกับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น 2% คุณจะได้รับผลกระทบ 2% จากความสามารถในการจัดการกระแสไฟฟ้าเมื่อมีการกระจายพลังงาน

— Dave Tweed

3

@DietrichEpp: ฉันรู้สึกว่าการยกเลิกนั้นเกิดขึ้นใกล้กับ 5.6V ซึ่งเป็นโชคไม่ดีเนื่องจากซีเนอร์ตามมาด้วยผู้ติดตามอีซีแอลแล้วส่ง 5.0V เกือบทั้งหมด นี่อาจเป็นเหตุผลหนึ่งว่าทำไม 5V ถูกเลือกให้เป็นแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานสำหรับลอจิกดิจิตอลเมื่อหลายสิบปีก่อน

— Dave Tweed

17

แรงดันซีเนอร์ไดโอดส่วนใหญ่ตามช่วงค่าตัวต้านทาน E24 ช่วงของช่วงเวลาที่ระบุด้วยความแม่นยำ +/- 5%

ไดโอดซีเนอร์ไม่ได้พัฒนาเป็นเทคโนโลยีโดยเฉพาะการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำโดยใช้เทคนิค bandgap แทน ช่วงเวลานั้นยังคงเหมือนเดิมเป็นเวลาหลายปี

นอกจากนี้ไดโอดซีเนอร์ยังเป็นเรื่องธรรมดาในวงจรน้อยกว่าที่คาดว่าจะเป็นผู้มาใหม่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งบางครั้งก็สามารถถือว่าพวกเขาเป็น 'แรงดันเวทมนต์วิเศษ' ที่น่าดึงดูด การรวมกันของความไม่ถูกต้องพื้นฐานความแปรปรวนที่น่าทึ่งกับอุณหภูมิและกระแสและกระแสงานที่มีขนาดใหญ่พอสมควรเพื่อความมั่นคงลดประโยชน์ของพวกเขาเมื่อเทียบกับวิธีการออกแบบและส่วนประกอบอื่น ๆ

— TonyM
แหล่งที่มา

7

บางทีน่าสังเกตว่าในขณะที่ความแม่นยำสัมบูรณ์ของซีเนอร์นั้นน้อยกว่า bandgap โดยทั่วไปความเสถียรในระยะยาวและเหนือกว่าทำให้อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับระบบที่มีความแม่นยำสูงซึ่งอาศัยการตัดแต่ง เพื่อให้ได้ความถูกต้องเบื้องต้น (LM199 / LM399 / LTZ1000)

— Joren Vaes

13

ดีเช่นตัวต้านทานและตัวเก็บประจุค่าแรงดันไดโอดซีเนอร์มีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามช่วงของตัวเลขที่ต้องการเช่น: -

ดังนั้นบ่อยครั้งที่คุณจะพบ 4.3 โวลต์ 4.7 โวลต์ 5.1 โวลต์ไดโอดซีเนอร์ 5.6 โวลต์ ฯลฯ

นอกจากนี้ 5.1 diver zener diode ในช่วงผู้จัดจำหน่ายหลายรายมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำสุดของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าตามอุณหภูมิ: -

ดังนั้นหากคุณถามว่าทำไมการออกแบบจำนวนมากถึงใช้แรงดัน 5.1 โวลต์ฉันจะบอกว่ามันเป็นไปตามหลักฟิสิกส์

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

8

อย่างที่แอนดี้พูดไว้ zazer ที่มีอยู่ถูกบังคับเข้าสู่ซีรีย์ E24 เช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่น ๆ สิ่งนี้ทำโดยการเล่นซอกับแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของฟิสิกส์ (น้อยกว่าประมาณ 5V) เป็นจริงไดโอดซีเนอร์และไดโอดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเป็นไดโอดหิมะถล่ม หิมะถล่มไดโอดทำงานได้ดีขึ้นมาก (ในแง่ของการมีหัวเข่าแรงดันไฟฟ้าที่คมชัด 'ปัจจุบัน') นี่คือลักษณะโค้งบางส่วนจากOnsemiที่แสดงการแปรผันของคุณลักษณะด้วยแรงดันซีเนอร์ (ซึ่งแสดงเป็นตัวแปรต่อเนื่อง):

โปรดสังเกตว่าความต้านทานซีเนอร์ถูกพล็อตบนกราฟบันทึกจำนวนมาก - ความต้านทานของซีเนอร์ ~ 3V ที่ 5mA ประมาณ 80 โอห์มในขณะที่ 10V ซีเนอร์นั้นมากกว่า 8 โอห์ม ดังนั้นถ้าเราใช้ตัวต้านทาน 400 โอห์มในอดีต (จากตัวจ่ายไฟ 5V) หากเราใช้แหล่งจ่าย 16.7V ในทำนองเดียวกันและ 10 ซีเนอร์ซีเนอร์ที่มี 1.33K ในซีรีส์การควบคุมเปอร์เซ็นต์จะดีกว่า 25 เท่าเมื่อเทียบกับรุ่นหลัง ดังนั้น zeners แรงดันไฟฟ้าต่ำจึงไร้ประโยชน์

มีช่องทางเดียวที่แรงดันซีเนอร์ที่เลือกมานั้นขึ้นอยู่กับฟิสิกส์และจากคุณลักษณะด้านบน - และนั่นคือสำหรับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า สำหรับการใช้งานหลายวง - ช่องว่างอ้างอิงได้แทนที่ zeners - พวกเขามีข้อดีหลายประการโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญ - การใช้พลังงานต่ำและการดำเนินงานแรงดันต่ำ ฯลฯ พวกเขาจะมีเสียงดังและมีข้อเสียอื่น ๆ

การอ้างอิงองค์ประกอบที่ดีที่สุดบางอย่างคือไดโอดซีเนอร์ที่มีไดโอดอนุกรมในตัวเพื่อลดสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้า ชุดค่าผสมนี้ทำงานที่การรวมแรงดันไฟฟ้า / กระแสไฟเดียว - ประมาณ 6.2V หรือ 6.55V ดังนั้นค่าพื้นฐาน + 2mV / องศาเซลเซียสซีเนอร์จะต่ำกว่าค่าประมาณ 600mV ตัวอย่างของชิ้นส่วนเหล่านี้เป็น1N829

อุปกรณ์เหล่านี้ในขณะที่มีความเสถียรสูงได้รับความนิยมน้อยลงในวันนี้ส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกเขาไม่สามารถตัดได้ดังนั้นความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าจึงไม่สามารถทำได้อย่างแน่นหนา การอ้างอิง bandgap สมัยใหม่พร้อมตัวต้านทานแบบเล็มสามารถทำให้ค่าความคลาดเคลื่อนสูงมาก ความเสถียรอาจไม่ดีเท่าซีเนอร์

บางส่วนของการอ้างอิงที่ดีที่สุดที่มีอยู่ยังคงรวมไดโอดซีเนอร์ (ซีเนอร์ใต้ "ฝัง" กับการชดเชยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและการตัดแต่งมักจะอยู่ในรูปแบบเตาอบ) ตัวอย่างของนั้นคือ LTZ1000 น่าจะเป็นการอ้างอิงที่ดีที่สุดในแง่ของ tempco และความเสถียร (แม้ว่าจะมีราคาแพงกำลังหิวและค่อนข้างขัดสนในพื้นที่อื่น ๆ )

— Spehro Pefhany
แหล่งที่มา

1

วันหนึ่งฉันจะใช้อุปกรณ์ LTZ1000A อันใดอันหนึ่ง พวกเขาเพียงแค่ต้องเล่นซอกับแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ไม่ได้เป็นพันธมิตรโดยเฉพาะกับจำนวนที่สม่ำเสมอและสมเหตุสมผล TempCo นั้นยอดเยี่ยม

— Andy aka

1

@Andyaka พวกมันยอดเยี่ยมมาก แต่คุณต้องมีตัวต้านทานจำนวน $ 15 และอื่น ๆ เพื่อให้ได้มาซึ่งความยุติธรรม

— Spehro Pefhany

ใช่นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันยังคงใช้ LTC6655 - มันมีทั้งหมดแทบไม่มี quibbles!

— แอนดี้อาคา

@Andyaka มีอีกเหตุผลที่ใช้ LTC6655 ในบางสถานการณ์ แต่ฉันไม่สามารถพูดคุยในเวทีสาธารณะ

— Spehro Pefhany

2

ซีเนอร์ไดโอดมีแนวโน้มที่จะติดตาม E24 ซีรีส์เช่นแอนดี้หรือที่รู้จักกันระบุอุปกรณ์ความอดทนต่ออุปกรณ์ของสวนหลากหลาย Zeners คือ 5% เมื่อการเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิและกระแส Zener เป็นปัจจัยในสิ่งต่าง ๆ จะได้แย่กว่า 5% ความแตกต่างระหว่าง 5V และ 5v1 เป็นเพียง 2% ถ้าคุณทดสอบสองถุงที่บอกว่า 10 zeners ที่เป็นถุง 5V และถุง B 5V1 คุณอาจไม่สามารถบอกได้ว่ากระเป๋าใบไหนที่ใช้เหตุผลเดียวกันนี้กับตัวต้านทาน 5%

— หมกหมุ่น
แหล่งที่มา