Diode Zener là gì? Cách đo và kiểm tra diode zener bằng đồng hồ vạn năng

Để giúp dòng điện chạy được theo hai chiều xuôi và ngược, người ta thường sử dụng Diode Zener. Vậy Diode Zener là gì? Cấu tạo, nguyên lý và cách đo thế nào? Cùng tìm hiểu thông tin qua bài viết dưới đây.

Diode zener là gì?

Diode Zener, hay còn gọi là diode ổn định điện áp, là một linh kiện bán dẫn đặc biệt hoạt động trong chế độ phân cực ngược. Khi điện áp ngược đạt đến giá trị điện áp Zener (breakdown voltage), diode sẽ bắt đầu dẫn dòng điện và giữ mức điện áp ổn định.

Khác với diode thông thường chỉ dẫn dòng theo chiều thuận (Anode đến Cathode), diode Zener cho phép dòng điện di chuyển theo hải chiều. Khi điện áp ngược vượt quá giá trị Zener, diode sẽ giữ điện áp ổn định tại một giá trị xác định, đồng thời ngăn chặn những biến đổi điện áp không mong muốn trong mạch.

Chính nhờ tính chất này, diode Zener được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện như ổn định điện áp, bảo vệ quá áp và các mạch tham chiếu điện áp.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Diode zener

Về cấu tạo của diode zener

Diode Zener được tạo thành từ hai lớp bán dẫn P và N ghép lại với nhau để tạo thành một mối nối P-N. Điểm khác biệt của diode Zener so với diode thông thường là lớp tiếp giáp P-N được chế tạo để có thể hoạt động ổn định trong vùng đánh thủng Zener.

Các thành phần chính của diode Zener gồm:

• Lớp bán dẫn P và N: Hình thành mối nối và quyết định đặc tính dẫn điện của diode.

• Vùng tiếp giáp P-N: Được thiết kế đặc biệt để chịu được điện áp ngược lớn mà không bị hỏng.

• Lớp Silicon Dioxide (SiO2): Được phủ lên bề mặt để bảo vệ diode khỏi tác động bên ngoài, ngăn chặn nhiễm bẩn và tăng độ bền.

• Lớp kim loại tiếp xúc: Được phủ lên Anode và Cathode để tạo kết nối điện tốt hơn.

Về nguyên lý làm việc

Khi đặt một điện áp ngược trong phạm vi cho phép của diode zener. Lúc đó, đầu ra của diode sẽ thu về một điện áp cố định. Hay có thể hiểu đơn giản là diode zener có vai trò là một bộ phân áp, có thể tạo một điện áp đầu ra cố định trong khi điện áp đầu vào là không thay đổi. 

Khi ở chế độ phân cực thuận, Diode Zener làm việc giống như diode thông thường và có điện áp bật từ 0.3 đến 0.7 V. Nhưng khi kết nối ở chế độ phân cực ngược, điện áp ngược tăng lên tới mức đánh thủng được (Vz) xác định trước. Khi đó, một dòng điện bắt đầu chạy qua diode và tăng đến mức tối đa. Sau đó nó ổn định và không thay đổi trong một phạm vi rộng của điện áp ngược.

Xem thêm: Diode là gì? Đặc điểm cấu tạo

Diode zener có tác dụng gì?

Diode zener giúp điều chỉnh điện áp

Mức điện áp trong tải được xác định bằng điện áp đánh thủng của diode bán dẫn. Khi đó, loại điện trở nối tiếp được giới hạn bởi dòng điện sẽ chạy qua diode và làm giảm diode thừa khi dẫn. Nhờ vậy, mức điện áp đầu ra sẽ ổn định hơn, đảm bảo cho thiết bị hoạt động được ổn định.

Điốt zener bảo vệ quá áp

Khi điện áp đầu vào vượt mức so với điện áp đánh thủng zener, dòng điện sẽ di chuyển và tạo ra hiện tượng sụt áp trên điện trở khiến bán dẫn SCR được kích hoạt và tạo thành mạch ngắn xuống đất. Khi đó, cầu chì sẽ ngắt kết nối tải với nguồn cấp để bảo vệ thiết bị điện và hệ thống mạch điện.

Bảo vệ mạch điện ổn định

Một ứng dụng nữa của diode zener chính là sử dụng trong mạch cắt nhằm sửa đổi và định hình lại các mạch điện có dạng sóng AC. Diode zener có tác dụng giới hạn hoặc cắt bỏ những thành phần của một hoặc 2 nửa chu kỳ dạng sóng AC giúp định hình và bảo vệ mạch điện. 

Cách đo và kiểm tra Diode Zener bằng đồng hồ vạn năng

Cách kiểm tra Diode Zener bằng thang đo điện áp của đồng hồ vạn năng

Để đo diode zener còn sống hay chết, người ta thường dùng đồng hồ vạn năng để thực hiện nhằm mang lại hiệu quả cao trong công tác đo.

• Bước 1: Kết nối diode Zener với một nguồn điện áp ngược thông qua một điện trở hạn dòng. Điện áp này cần lớn hơn điện áp Zener của diode.​

• Bước 2: Sử dụng đồng hồ vạn năng ở chế độ đo điện áp DC, kết nối que đo dương (+) với Cathode và que đo âm (-) với Anode của diode.​

• Bước 3: Đọc giá trị điện áp trên đồng hồ. Nếu điện áp đo được gần bằng điện áp Zener danh định, diode hoạt động bình thường. Nếu điện áp thấp hơn nhiều, có thể diode đã bị hỏng hoặc ngắn mạch.​

Xem thêm:

• Cách kiểm tra diode bằng đồng hồ vạn năng đơn giản, hiệu quả

• Cách kiểm tra transistor còn sống hay chết bằng đồng hồ vạn năng

Hướng dẫn kiểm tra diode zener bằng thang đo điện trở

Hầu hết, các đồng hồ vạn năng có chức năng đo điện trở đều có thể dùng để kiểm tra diode zener. Bạn có thể lựa chọn một số sản phẩm đến từ các thương hiệu nổi tiếng hiện nay như đồng hồ vạn năng Kyoritsu hay đồng hồ vạn năng Hioki để thực hiện phép đo này. Các dòng sản phẩm nổi bật như Hioki DT4256, Kyoritsu 1009, Kyoritsu 1021R...

Để đo và kiểm tra diode zener sống hay chết, bạn có thể tham khảo hướng dẫn đơn giản, cụ thể dưới đây. 

• Bước 1: Xoay núm vặn đồng hồ vạn năng tới thang đo điện trở. Sau đó, cắm hai que đo vào giắc cắm trên đồng hồ vạn năng. 

• Bước 2: Đặt đầu que đo cực dương (+) vào chân cực dương của diode, que đo cực âm (-) sẽ chạm vào chân cực âm của diode.

• Bước 3: Nếu kết quả điện trở hiển thị ở mức thấp khoảng trăm nghìn ohm thì điốt zener vẫn hoạt động tốt.

• Bước 4: Đổi ngược lại, đặt que đo cực (-) chạm vào chân cực dương, que đo cực (+) chạm vào chân cực âm của diode. 

• Bước 5: Nếu kết quả hiển thị trên 1MΩ thì diode vẫn hoạt động tốt. Trong trường hợp màn hình hiển thị “OL” có nghĩa là mạch mở, giá trị điện trở ở mức rất cao. Khi kiểm tra diode zener, một chiều cho kết quả điện trở cao, chiều còn lại cho thấy điốt zener vẫn hoạt động tốt. Nguyên nhân là do diode zener đo được mức điện trở thấp theo hướng phân cực thuận, đồng thời đo được điện trở cao ở hướng phân cực nghịch.

• Bước 6: Trong trường hợp đo bán dẫn và kết quả điện trở cao ở cả hai hướng, nghĩa là diode bị hở. Trong trường hợp, kết quả đo mức điện áp cực thấp ở cả hai đầu có nghĩa là diode zener đã bị chập. Khi đó, bạn cần tiến hành thay thế diode mới.

Hy vọng với những thông tin thbvn.com cung cấp trên đây, bạn sẽ hiểu rõ hơn diode zener là gì, chúng có tác dụng thế nào. Nếu có bất cứ thắc mắc nào cần được giải đáp, liên hệ Hotline 0904810817 - 0979244335 để được hỗ trợ kịp thời.