Zenerdiod

En halvledarzenerdiod , eller en zenerdiod ,  är en halvledardiod som arbetar under omvänd förspänning i nedbrytningsläge [1] . Innan haveri inträffar flyter obetydliga läckströmmar genom zenerdioden, och dess motstånd är mycket högt [1] . När ett haveri inträffar ökar strömmen genom zenerdioden kraftigt, och dess differentialresistans sjunker till ett värde som för olika enheter varierar från bråkdelar av en ohm till hundratals ohm [1] . Därför bibehålls spänningen på zenerdioden i nedbrytningsläget med en given noggrannhet i ett brett område av backströmmar [2] .

Huvudsyftet med zenerdioder är spänningsstabilisering [1] [2] . Seriella zenerdioder tillverkas för spänningar från 1,8 V till 400 V [3] . Integrerade zenerdioder med en latent struktur för en spänning på cirka 7 V är de mest exakta och stabila halvledarspänningsreferenskällorna : deras bästa exempel närmar sig den övergripande prestandan hos ett normalt Weston-element . En speciell typ av zenerdioder, högspännings lavindioder ("dämpare av transient impulsbrus", "dämpare", "TVS-dioder") används för att skydda elektrisk utrustning från överspänningar .

Terminologi och klassificering

I ryskspråkig litteratur tillämpas begreppet "zenerdiod" utan att specificera "halvledare" specifikt på halvledarzenerdioder. Ett förtydligande är nödvändigt om det är nödvändigt att motsätta halvledarzenerdioder mot föråldrade gasfyllda zenerdioder av glöd och koronaurladdning . Zenerdiodens katod är terminalen till vilken den omvända strömmen flyter (n-regionen av den omvänd förspända pn -övergången ), anoden  är terminalen från vilken genombrottsströmmen flyter (p-regionen av pn-övergången) . Två-anod (tvåsidiga) zenerdioder består av två zenerdioder seriekopplade i motsatta riktningar, "katod till katod" eller "anod till anod", vilket är ekvivalent ur användarens synvinkel.

Halvledarzenerdioder kom in i industriell praxis under andra hälften av 1950-talet. Tidigare särskiljdes funktionella grupper i nomenklaturen för zenerdioder [4] , som därefter förlorade sin betydelse, och moderna halvledarzenerdioder klassificeras enligt deras funktionella syfte i:

• Diskreta zenerdioder för allmänt bruk - effekt och låg effekt. I Sovjetunionen klassificerades zenerdioder efter effektförlust i fyra grupper: 0-0,3 W , 0,3-5 W, 5-10 W och över 10 W [5] ;
• Precisionszenerdioder, inklusive termiskt kompenserade zenerdioder och dolda zenerdioder ;
• Dämpare av impulsbrus ("begränsningsdioder", "dämpare", "TVS-dioder") [6] .

Namnet "Zener diode" (spårpapper från den engelska zenerdioden , uppkallad efter upptäckaren av tunnelnedbrytning Clarence Zener ), enligt GOST 15133-77 "Halvledarenheter. Termer och definitioner”, är inte tillåtna i den tekniska litteraturen [7] . I engelsk litteratur används ordet stabilitron eller stabilotron för att hänvisa till en zenerdiod, en typ av mikrovågsvakuumgeneratorrör  som inte har blivit utbredd [8] [9] , och begreppet zener eller zenerdiod ("Zener diode " ) tillämpas på zenerdioder av alla typer, oavsett vilken nedbrytningsmekanism (zener eller lavin) som råder i en viss enhet [10] . Den engelska lavindioden ("avalanche diode") tillämpas på alla lavinbrytningsdioder, medan i den ryska litteraturen lavindiod , eller "begränsande diod" enligt GOST 15133-77 [11]  är en snävt definierad underklass till en zenerdiod med en lavinbrytningsmekanism, designad för att skydda elektrisk utrustning mot överspänning. Begränsningsdioder är inte konstruerade för kontinuerlig överföring av relativt små strömmar, utan för korttidsöverföring av strömpulser med styrkan tiotals och hundratals A. De så kallade "low voltage avalanche diodes" ( engelska low voltage avalanche , LVA) , tvärtom, är utformade för att fungera i kontinuerligt läge. Dessa är lågeffekts zenerdioder med ovanligt lågt differentiellt motstånd ; i industriell praktik har skillnaden mellan dem och "vanliga" zenerdioder raderats [12] .  

Vissa "precisionszenerdioder" bär beteckningar som är specifika för diskreta enheter, men är i verkligheten komplexa integrerade kretsar . Både zenerdioder och bandgap kan fungera som interna referensspänningskällor för sådana mikrokretsar . Till exempel är en tvåstifts "precisionszenerdiod" 2C120 (analog med AD589) ett Brokaw-bandgap . Blockschemat för TL431-chippet visar en zenerdiod, men i verkligheten är TL431 ett Widlar-bandgap [13] [14] .

Lavindioder , tunneldioder och stabistorer är inte zenerdioder . Stabistorer är lågeffektsdioder utformade för att fungera på likström i spänningsregulatorer och som temperatursensorer. Egenskaperna hos stabistorerna i den omvända anslutningen var inte standardiserade, och tillförseln av en omvänd förspänning till stabistorn tillåts endast "under transienta processer för att slå på och av utrustningen" [15] . Inverterade dioder i olika källor definieras som både en underklass av zenerdioder [16] och som en underklass av tunneldioder [17] . Koncentrationen av dopämnen i dessa dioder är så hög att tunnelbrott sker vid noll backspänning. På grund av deras speciella fysikaliska egenskaper och snäva räckvidd betraktas de vanligtvis separat från zenerdioder och indikeras på diagrammen med en speciell symbol, som skiljer sig från zenerdioder [16] [18] .

Hur det fungerar

En halvledarzenerdiod är en diod utformad för att fungera i genombrottsläge på den omvända grenen av ström-spänningskarakteristiken . I en diod till vilken en omvänd, eller blockerande, spänning appliceras, är tre nedbrytningsmekanismer möjliga: tunnelnedbrytning , lavinbrott och haveri på grund av termisk instabilitet - destruktiv självuppvärmning av läckströmmar. Termisk nedbrytning observeras i likriktardioder , särskilt germanium , och för kiselzenerdioder är det inte kritiskt. Zenerdioder är konstruerade och tillverkade på ett sådant sätt att antingen tunnling eller lavinnedbrytning, eller båda dessa fenomen tillsammans inträffar långt innan förutsättningarna för termiskt sammanbrott dyker upp i diodkristallen [20] . Seriella zenerdioder är gjorda av kisel , det finns också lovande utvecklingar av zenerdioder gjorda av kiselkarbid och galliumarsenid [21] .

Den första modellen för elektriskt haveri föreslogs 1933 av Clarence Zener, som vid den tiden arbetade vid University of Bristol [22] . Hans "Theory of Electrical Breakdown in Solid Dielectrics " publicerades sommaren 1934 [23] . 1954 fann Kenneth McKay från Bell Labs att tunnelmekanismen som föreslagits av Zener endast fungerar vid genombrottsspänningar upp till cirka 5,5 V, och vid högre spänningar råder lavinmekanismen [22] . Genombrottsspänningen för en zenerdiod bestäms av koncentrationerna av acceptorer och donatorer och dopningsprofilen för pn -övergångsområdet . Ju högre föroreningskoncentration och desto större gradient i korsningen, desto större är den elektriska fältstyrkan i rymdladdningsområdet vid en lika stor backspänning, och desto lägre är backspänningen vid vilken genombrott sker:

• En tunnel, eller Zener, genombrott inträffar i en halvledare endast när den elektriska fältstyrkan i pn-övergången når en nivå av 10 6 V/cm. Sådana spänningsnivåer är endast möjliga i högdopade dioder (p + -n + -typstrukturer) med en genomslagsspänning på högst sex gånger bandgapet (6 EG ≈ 6,7 V), medan det ligger i intervallet från 4 EG till 6 EG (4,5 ... 6,7 V) tunnelnedbrytning samexisterar med lavin, och vid en genomslagsspänning på mindre än 4 EG ( ≈4,5 V) förskjuter den den helt. Med en ökning av korsningstemperaturen minskar bandgapet och därmed genombrottsspänningen: lågspänningszenerdioder med övervägande tunnelnedbrytning har en negativ spänningskoefficient (TKV) [24] .
• I dioder med lägre dopningsnivåer, eller mindre dopningsgradienter, och, som ett resultat, högre genombrottsspänningar, observeras en lavinbrytningsmekanism. Det inträffar vid föroreningskoncentrationer som ungefär motsvarar en genomslagsspänning på 4 EG ( ≈4,5 V), och vid genomslagsspänningar över 4 EG ( ≈7,2 V), ersätter det helt tunnelmekanismen. Spänningen vid vilken ett lavinhaveri inträffar ökar med ökande temperatur, och det största värdet av genombrott TC observeras i lågdopade, relativt högspänningsövergångar [25] .

Nedbrytningsmekanismen för ett visst prov kan bestämmas grovt, av stabiliseringsspänningen, och exakt, av tecknet på dess temperaturkoefficient [26] . I "gråzonen" (se figur), där båda nedbrytningsmekanismerna konkurrerar, kan TKN endast bestämmas empiriskt. Källor skiljer sig åt i exakta uppskattningar av bredden på denna zon: S. M. Zee indikerar "från 4  EG till 6 EG " (4,5 ... 6,7 V), författarna till ordboken "Elektronik" - "från 5 till 7 V" [ 9 ] , Linden Harrison - "från 3 till 8 V" [27] , Irving Gottlieb drar en övre gräns på nivån 10 V [10] . Lågspännings lavindioder (LVA) för spänningar från 4 till 10 V är ett undantag från regeln: de har bara en lavinmekanism [12] .

Den optimala uppsättningen av egenskaper för zenerdioden uppnås i mitten av "gråzonen", med en stabiliseringsspänning på cirka 6 V. Poängen är inte så mycket att på grund av den ömsesidiga kompensationen av TKN för tunneln och lavinen mekanismer är dessa zenerdioder relativt termiskt stabila, men att de har den minsta tekniska spänningsspridningsstabiliseringen och den minsta, ceteris paribus, differentialresistans [28] . Den sämsta uppsättningen egenskaper - hög brusnivå, stor spridning av stabiliseringsspänningar, hög differentialresistans - är karakteristisk för lågspänningszenerdioder vid 3,3-4,7 V [29] .

Produktion

Power zener-dioder är gjorda av enkristallkisel med diffusionslegering eller planar teknik, lågeffekt sådana som använder plan, mer sällan mesa-teknik . Den plana diodprocessen använder två eller tre fotolitografier . Den första fotolitografin öppnar vida fönster på ytan av den skyddande oxiden, i vilka ett dopmedel sedan införs. Beroende på den erforderliga dopningsprofilen kan jonimplantationsprocesser , kemisk ångavsättning och diffusion från ett gasformigt medium eller från en ytfilm användas. Efter den initiala introduktionen av föroreningen drivs den från ytskiktet djupt in i kristallen vid en temperatur på 1100–1250°C. Sedan utförs en getteroperation  - utvisning av ytdefekter i kristallens djup och passivering av dess yta. Gettering och passivering minskar inte bara zener- brus , utan ökar också radikalt dess tillförlitlighet genom att eliminera huvudorsaken till slumpmässiga fel - ytdefekter. Den andra fotolitografin öppnar fönster för avsättning av det första, tunna lagret av anodmetallisering. Efter det, om nödvändigt, elektronstråleavsättning av huvudskiktet av anodmetallisering, den tredje fotolitografin och elektronstråleavsättning av metallen från katodsidan utförs [31] .

Skivorna transporteras till en monteringsfabrik där de skärs till individuella kristaller . Sammansättningen av zenerdioder i transistor ( SOT23 , TO220 , etc.) och mikrokretspaket ( DIP , SOIC , etc.) utförs med hjälp av konventionell förpackningsteknik . Bulkmontering av dioder, inklusive zenerdioder, i tvåstiftspaket med flexibla ledningar kan utföras på två sätt [30] :

• Dioder i plasthöljen (Surmetic) monteras i två steg. Först löder monteringsmaskinen kiselkristallen ("surfplatta") av dioden från ände till ände till de bredda ändarna av ledningarna. Slutsatserna är gjorda av koppar, och deras tvärsnitt är jämförbart med arean av en kiseltablett eller överskrider den. Ledningarnas ändar är gjutna till formen av ett spikhuvud och är vanligtvis förtennade . Efter lödning i en monteringsmaskin förpackas halvfabrikat i förseglade plastcylindrar [30] .
• Dioder i glashus DO-35 och DO-41 monteras i ett steg. Två ihåliga, tennpläterade bimetallklämmor sätts in mellan silikontabletten och ändarna av den flexibla utmatningen från bimetalltråden . Ett glasrör sätts på det monterade arbetsstycket från en kristall, klämmor och ledningar - det framtida fallet. Aggregatet värms upp i en ugn till glasets smältpunkt; under kylning härdar glaset först och bildar en hermetisk förbindelse med blymetallen och löd sedan [30] .

I en dyrare version av denna teknik används tre steg av värmebehandling: kristallen löds fast till molybden- eller volframhållare vid temperaturer på minst 700 °C, inkapslad i glas, och först då löds ledningarna [32] . I samtliga fall är ledningarna ytterligare förtennade efter att de packats [30] . Kopparledningar är att föredra, eftersom de tar bort värme bättre än bimetalliska [33] . Närvaron inuti kroppen, på båda sidor av en tunn kiseltablett, av en betydande massa lod bestämmer huvudfelmekanismen för zenerdioder: en kortslutning av lödsmältan och i plana integrerade zenerdioder - en kortslutning av aluminiummetalliseringssmälta [34] [35] .

Applikationer

Zenerdiodens huvudsakliga omfattning är stabiliseringen av den konstanta spänningen hos nätaggregat. I det enklaste schemat för en linjär parametrisk stabilisator fungerar zenerdioden samtidigt som en referensspänningskälla och ett effektkontrollelement. I mer komplexa kretsar tilldelas zenerdioden endast funktionen av en referensspänningskälla, och en extern krafttransistor fungerar som ett regleringselement .

Termiskt precisionskompenserade zenerdioder och zenerdioder med dold struktur används i stor utsträckning som diskreta och integrerade referensspänningskällor (ION), inklusive i de mest krävande spänningsstabilitetskretsarna för mätning av analog-till-digitalomvandlare . Från mitten av 1970-talet till idag (2012) är zenerdioder med dolda strukturer de mest exakta och stabila solid-state IONerna [37] . Noggrannhetsindikatorer för laboratoriespänningsstandarder på speciellt utvalda integrerade zenerdioder närmar sig de för ett normalt Weston-element [38] .

Speciella pulsade lavin-zenerdioder ("transienta överspänningsdämpare", "dämpare", "TVS-dioder") används för att skydda elektrisk utrustning från överspänningar orsakade av blixtnedslag och statisk elektricitet , såväl som från spänningsöverspänningar på induktiva belastningar . Sådana enheter med en nominell effekt på 1 W tål strömpulser på tiotals och hundratals ampere mycket bättre än "vanliga" femtiowatts zenerdioder [39] . För att skydda ingångarna till elektriska mätinstrument och grindarna till fälteffekttransistorer används konventionella lågeffekts zenerdioder. I moderna "smarta" MIS-transistorer görs skyddande zenerdioder på samma chip med en effekttransistor [40] .

Tidigare utförde zenerdioder andra uppgifter, som sedan förlorade sin tidigare betydelse:

• Begränsning, formning, amplitudval och pulsdetektering . Även under elektronrörens era användes kiselzenerdioder i stor utsträckning för att begränsa pulsintervallet och omvandla godtyckliga vågformssignaler till pulser med en given polaritet [41] [42] . Med utvecklingen av integrerad teknik togs denna funktion över av höghastighetskomparatorenheter och sedan av digitala signalprocessorer .
• Stabilisering av växelspänningen kom också ner på att begränsa intervallet för den sinusformade spänningen med en tvåvägs zenerdiod. När inspänningen ändrades hölls utspänningens amplitud konstant, och dess effektiva värde låg endast något efter det effektiva värdet för inspänningen [43] [42] .
• Reläaktiveringsspänningsinställning . _ Om det var nödvändigt att ställa in en icke-standard relätröskel, slogs en zenerdiod på i serie med dess lindning, vilket förde tröskeln till det önskade värdet. Med utvecklingen av halvledaromkopplingskretsar minskade reläets omfattning, och funktionen för relästyrning togs över av transistor- och integrerade tröskelkretsar [44] [45] .
• Inställning av arbetspunkterna för förstärkningsstegen. Rörförstärkare på 1960-talet använde zenerdioder som ersättning för auto-bias RC-kretsar. Vid de lägre frekvenserna i ljudområdet och vid subsoniska frekvenser blev de beräknade kapacitanserna för kondensatorerna i sådana kretsar oacceptabelt stora, så zenerdioden blev ett ekonomiskt alternativ till en dyr kondensator [46] [47] .
• Interkaskadförskjutning av nivåer. Nivåväxling i DC-rörförstärkare gjordes vanligtvis med gasfyllda zenerdioder eller konventionella neonlampor . Med uppfinningen av halvledarzenerdioder började de användas istället för gasfyllda. Liknande lösningar användes också i transistorutrustning [48] , men ersattes snabbt av mer avancerade nivåskiftande kretsar på transistorer.
• Zenerdioder med hög TKN användes som temperatursensorer i bryggmätkretsar [49] . När matningsspänningarna och strömförbrukningen minskade togs denna funktion över av framåtspända dioder, transistor-PTAT-kretsar och integrerade kretsar baserade på dem.

I SPICE- simuleringsmiljön används den elementära zenerdiodmodellen inte bara för sitt avsedda syfte, utan också för att beskriva nedbrytningsläget i modeller av "riktiga" bipolära transistorer. Standarden för SPICE -modellen av Ebers-Moll-transistorn tar inte hänsyn till nedbrytningsläget [50] .

De viktigaste egenskaperna hos zenerdioden

De viktigaste elektriska parametrarna för zenerdioden som anges i dess pass är:

• Märkstabiliseringsspänning. Stabiliseringsspänningen väljs av utvecklaren i enlighet med kraven för enhetens kretsar.
• Området för driftströmmar som flyter genom zenerdioden (minsta stabiliseringsström - maximalt tillåten ström). Strömmen genom zenerdioden bestäms av den externa, i förhållande till zenerdioden, kretsen - zenerdiodens omkopplingskrets. För att överensstämma med märkskyltens noggrannhet för stabiliseringsspänningen får strömmen som flyter genom zenerdioden inte vara mindre än den minsta stabiliseringsströmmen. För att förhindra förstörelse av enheten får strömmen inte överstiga den maximalt tillåtna strömmen.
• Den maximala effekten som avges av zenerdioden. För att förhindra förstörelse av enheten bör strömförlusten på enheten inte överstiga denna parameter. Effekten som förbrukas på enheten är ett beräknat värde lika med produkten av spänningen på zenerdioden och strömmen genom zenerdioden. För lågeffekts zenerdioder är den maximala effektförlusten ett passvärde. För kraftfulla zenerdioder bestäms den maximala effekten av en extra kylfläns, i det här fallet, för att beräkna kylförhållandena, specificerar passet sådana zenerdiodparametrar som den maximala kristalltemperaturen och termiska motståndet för kristallhöljet.

Förutom huvudparametrarna finns det ett antal parametrar som beskriver avvikelserna i stabiliseringsspänningen för en verklig enhet under påverkan av olika faktorer. Till exempel reglerspänningstolerans , differentialresistans, reglerspänningstemperaturkoefficient, långtidsdrift och reglerspänningsbrus. Dessa parametrar måste beaktas vid konstruktion av kretsar med ökade krav på noggrannhet. I vissa applikationer kan enhetens beteende under plötsliga förändringar i strömmen genom den, de så kallade dynamiska parametrarna för zenerdioden, vara viktigt.

Stabiliseringsströmmar och -spänningar

GOST 25529-82 "Halvledardioder. Termer, definitioner och bokstavsbeteckningar för parametrarna ”definierar stabiliseringsströmmen ( I st ) och stabiliseringsspänningen ( U st ) för zenerdioden som värdena för konstanta spänningar och strömmar i stabiliseringsläget [51] . Stabiliseringsläget är möjligt i ett ganska brett spektrum av strömmar och spänningar, därför indikerar den tekniska dokumentationen de tillåtna minimi- och maxvärdena för strömmar ( I st.min , I st.max ) och spänningar ( U st.max ) .min , U st.max ) stabilisering. Inom dessa intervall är de nominella värdena I st och U st valda av tillverkaren . Den minsta stabiliseringsströmmen är vanligtvis lika med strömmen vid utgången av den omvända I–V-karakteristiska sprickzonen, den maximala begränsas av den tillåtna effektförlusten, och märkströmmen är vanligtvis inställd på 25 till 35 % av maxvärdet [52 ] . Minimiströmmarna för lågspänningslavindioder mäts i enheter och tiotals mikroampere [53] , minimiströmmarna för "vanliga" zenerdioder mäts i enheter milliampere.

Till exempel är märkspänningen för den sovjetiska zenerdioden 2S133V, som följer av dess beteckning , 3,3 V, och den nominella stabiliseringsströmmen - strömmen vid vilken dess passegenskaper mäts - är 5 mA. Den minsta stabiliseringsströmmen för alla driftstemperaturer (-60 ... +125 ° C) är inställd på 1 mA, den maximala beror på temperatur och atmosfärstryck . Vid normalt atmosfärstryck och temperatur som inte överstiger +35 °C bör strömmen inte överstiga 37,5 mA och vid +125 °C - 15 mA. När trycket sjunker till 665 Pa (5 mm Hg , eller 1/150 av normalt atmosfärstryck) halveras de maximala strömmarna på grund av den värsta värmeavlägsningen i ett förtärt medium. Passstabiliseringsspänningsspridningen ( U st.min ... U st.max ) för denna enhet är normaliserad för en ström på 5 mA och fyra olika temperaturer från -60 ° C till +125 ° C. Vid -60 °C är spänningsspridningen 3,1 ... 3,8 V, vid +125 °C - 2,8 ... 3,5 V [54] .

Differentialmotstånd

Den differentiella eller dynamiska resistansen för en zenerdiod är lika med förhållandet mellan stabiliseringsspänningsökningen och stabiliseringsströmökningen vid en punkt med en given (vanligtvis märkt) stabiliseringsström [56] . Den bestämmer enhetens instabilitet genom matningsspänningen (vid ingången) och av belastningsströmmen (vid utgången). För att minska instabiliteten i ingången drivs zenerdioder från DC-källor, för att minska utmatningsinstabiliteten ansluts en DC-buffertförstärkare mellan zenerdioden och belastningen på en emitterföljare eller operationsförstärkare , eller så används en sammansatt zenerdiodkrets [57] . Teoretiskt minskar zenerdiodens differentialresistans med ökande stabiliseringsström. Denna regel, formulerad för villkoret för en konstant temperatur på pn-övergången, är giltig i praktiken endast i området med låga stabiliseringsströmmar. Vid högre strömmar leder den oundvikliga uppvärmningen av kristallen till en ökning av differentialresistansen och som ett resultat till en ökning av stabilisatorns instabilitet [58] .

För en lågeffekts zenerdiod 2S133V är differentialresistansen vid en minsta stabiliseringsström på 1 mA 680 ohm, och vid en märkström på 5 mA och temperaturer från -60 till +125 ° C överstiger inte 150 ohm [59] . Zenerdioder med högre effekt för samma nominella spänning har lägre differentialresistans, till exempel KS433A  - 25 ohm vid 30 mA. Differentialresistansen för lågspänningslavindioder (LVA) är ungefär en storleksordning lägre än i "vanliga" zenerdioder: till exempel för LVA351 (spänning 5,1 V, effekt 400 mW) överstiger den inte 10 ohm vid en ström på 10 mA [60] . Inom varje familj av zenerdioder (med samma maximala effekt) är de minsta absolutvärdena av differentialresistans vid en given ström zenerdioder för en spänning på 6 V [61] .

Spänningstemperaturkoefficient

GOST definierar spänningens temperaturkoefficient som "förhållandet mellan den relativa förändringen i stabiliseringsspänningen och den absoluta förändringen i omgivningstemperaturen" vid en given konstant stabiliseringsström [62] . TKN för vanliga, icke-termiskt kompenserade dioder, vid deras märkströmmar, är för tunnelgenombrottszenerdioder ( U st <4 Eg ) från -0,05 till -0,1% / °C, och för lavinnedbrytningszenerdioder ( U st ) < 4 Eg ) från 0,05 till 0,1 %/°C. Med andra ord, när zenerdioden värms upp från +25 °C till +125 °C, kommer stabiliseringsspänningsförskjutningen att vara från 5 till 10 % av initialvärdet.

I området för små och medelstora strömmar, på ström-spänningsegenskaperna hos zenerdioder för en spänning på 4,5 ... 6,5 V [63] , kan man hitta en punkt ( strömvärde I TK0 och spänning U TK0 ), vid vilken temperaturkoefficienten är nära noll. Om strömmen hos en sådan zenerdiod stabiliseras av en extern strömkälla på en nivå exakt lika med I TK0 , så är spänningen på zenerdioden, lika med U TK0 , praktiskt taget oberoende av temperaturen. Detta tillvägagångssätt används i integrerade zenerspänningsreferenskällor , men är inte tillämpligt på enheter baserade på diskreta zenerdioder. Det exakta värdet av I TK0 kan endast bestämmas empiriskt, vilket är oacceptabelt under massproduktionsförhållanden [64] . Zenerdioder för spänningar mindre än 4,5 V har också en punkt på noll TKV, men den ligger utanför det säkra driftområdet [63] . Zenerdioder för spänningar över 6,5 V har en positiv (ej noll) TKN över hela strömområdet [63] .

Drift och brus

I referensdokumentationen för konventionella, icke-precisionsindikatorer anges vanligtvis inte zenerdioder, drift- och brusindikatorer. För precisionszenerdioder är dessa tvärtom de viktigaste indikatorerna tillsammans med den initiala spridningen och TKN [65] . Den höga brusnivån hos konventionella zenerdioder beror på den höga koncentrationen av föroreningar och gallerdefekter i området för pn-övergången. Skyddspassivering med oxid eller glas , där dessa föroreningar trycks ut ur de ytnära skikten in i kristallens tjocklek, reducerar buller endast delvis [66] . Ett radikalt sätt att minska brus - att trycka djupt in i kristallen, inte föroreningar, utan själva pn-övergången - används i lågbrus zenerdioder med en dold struktur . De bästa proverna av sådana enheter har ett lågfrekvent (0,1-10 Hz) brusområde på högst 3 µV med en långtidsdrift på högst 6 µV under de första 1000 timmarna av drift [67] [68] .

Den högsta brusnivån för zenerdioden observeras i området för brottet av ström-spänningskarakteristiken. Instrumentellt tagna högupplösta kurvor visar att frakturens IV-egenskaper inte är jämna utan stegvis; slumpmässiga förskjutningar av dessa steg och slumpmässiga strömövergångar från steg till steg genererar det så kallade mikroplasmabruset . Detta brus har ett spektrum nära vitt brus i frekvensbandet 0-200 kHz. När man flyttar från området för brottet i I–V-karakteristiken till området för stabiliseringsströmmar, minskar nivån av dessa brus kraftigt [69] .

Dynamisk prestanda

Omkopplingsfrekvensen för en allmän zenerdiod är vanligtvis mindre än 100 kHz [70] . Nedbrytning sker inte omedelbart, och svarstiden beror på både den rådande nedbrytningsmekanismen och designen av zenerdioden. Under denna process kan spänningen över zenerdioden överstiga dess nominella stabiliseringsvärde. Frekvensområdet för omkopplingskretsar på zenerdioder kan utökas genom att inkludera en snabbpulsdiod i serie med zenerdioden. När spänningen på zenerdiod-diodkedjan minskar, stängs dioden först, vilket förhindrar zenerdiodkapacitansen från att laddas ur. Laddningen på denna kapacitans upprätthåller stabiliseringsspänningen på zenerdioden under lång tid, det vill säga zenerdioden stänger aldrig [70] .

Säkert arbetsområde

"Historien har visat att huvudorsaken till diodfel är att överskrida de tillåtna elektriska och termiska belastningarna." NASA
Semiconductor Guide [71]

Det säkra driftområdet för en zenerdiod begränsas av ett antal parametrar, varav de viktigaste är de maximala värdena för likström, pulsad ström, pn-övergångstemperatur (+150 °C för SOT-23) paket, +175 °C för DO-35-paketet, +200 °C för paket DO-41 [72] ) och effektförlust. Alla dessa begränsningar måste uppfyllas samtidigt och underlåtenhet att följa minst en av dem leder till att zenerdioden förstörs [73] .

Ström- och effektgränserna är uppenbara, och temperaturgränsen kräver en uppskattning av den tillåtna effekten vid vilken den beräknade temperaturen för pn-övergången inte kommer att överstiga den maximalt tillåtna. I teknisk dokumentation ges en sådan bedömning vanligtvis i form av en graf över den tillåtna effekten P kontra omgivningstemperaturen Ta . Om det inte finns något sådant schema, bör den tillåtna effekten uppskattas med hjälp av formeln för korsningstemperaturen T j :

där R ja  är det termiska motståndet mellan pn-övergången och omgivningen (luft) för kontinuerligt avledd effekt [74] . Ett typiskt värde för detta värde för en lågeffekts zenerdiod som NZX-serien är 380 °C/W [75] . Effekten vid vilken den beräknade temperaturen inte kommer att överskrida den fastställda gränsen på +175 °C [75] begränsas av värdet

För en förväntad omgivningstemperatur på +50 °C är den beräknade effekten endast 330 mW - en och en halv gånger mindre än passets maximala effekt på 500 mW [75] .

Typ och orsaker till misslyckanden

En katastrofal kortslutning kan orsakas inte bara av att gå utanför det säkra operationsområdet, utan också av långsam diffusion av dopantatomer i pn-övergången. I kraftzenerdioder med en fjäderfästning av en av ledningarna till kristallen observeras mekanisk skada på kristallen i kontaktzonen med fjädern. Om en spricka eller nötning av kristallen når pn-övergångszonen, är både en katastrofal och en intermittent, "vandrande" kortslutning möjlig, liksom en stabil minskning av stabiliseringsspänningen [22] .

Åldrande av zenerdioder kan visa sig i form av ökad drift av strömmar, spänningar och differentialresistans. Strömdrift under långvarig drift förklaras av ackumuleringen av föroreningar i pn-övergångszonen, i det skyddande oxidskiktet och på dess yta. Strömdriften under testning vid hög luftfuktighet beror på läckage från zenerdiodhuset. Driften av utgångsresistansen, vanligtvis åtföljd av en ökad brusnivå, är associerad med en försämring av den elektriska kontakten mellan kristallen och ledningarna [22] .

Precisionszenerdioder

Termiskt kompenserad zenerdiod

En termiskt kompenserad zenerdiod - en kedja av en seriekopplad zenerdiod med en nominell spänning på cirka 5,6 V och en framåtspänd diod - kom in i utvecklarnas praxis i slutet av 1960-talet [76] . På 2000-talet ersattes diskreta termiskt kompenserade zenerdioder av integrerade spänningsreferenskällor , som gav bättre noggrannhet och stabilitet vid lägre strömmar och matningsspänningar [77] .

I närheten av spänningen på 5,6 V råder lavinbrytningsmekanismen över tunneln, men undertrycker den inte, och dess temperaturkoefficient har ett stabilt positivt värde på cirka +2 mV/°C. TEC för en framåtriktad diod vid normala driftstemperaturer och strömmar är cirka −2 mV/°C. När en zenerdiod och en diod är seriekopplade, kompenseras deras temperaturkoefficienter ömsesidigt: den absoluta temperaturinstabiliteten för en sådan kedja kan endast vara 5 mV i intervallet −55...+100 °C eller 2 mV i intervallet 0…+75 °C [78] . Den normaliserade TKN för sådana enheter kan vara så låg som 0,0005 %/°C, eller 5 ppm /°C [79] . Dioden hos en termiskt kompenserad zenerdiod kan vara en andra zenerdiod ansluten i motsatt riktning. Sådana symmetriska tvåanoder, som kan arbeta med endera spänningspolaritet, är vanligtvis optimerade för drift vid en nominell ström på 10 mA [80] , eller för en ström som är typisk för denna familj av zenerdioder (7,5 mA för en tvåanod). 1N822 från standardserien 1N821-1N829 [81 ] ). Om dioden för en termiskt kompenserad zenerdiod inte är en zenerdiod, utan en "enkel" diod med en icke-normaliserad genombrottsspänning, fungerar som regel enhetens drift på den direkta grenen av strömspänningskarakteristiken, är inte tillåtet [82] .

Den nominella stabiliseringsspänningen för en typisk termiskt kompenserad zenerdiod är 6,2 eller 6,4 V med en spridning på ± 5 % (i specialserier ± 2 % eller % ± 1 %) [78] . I utländsk nomenklatur är tre sexvoltsserier vanligast för märkströmmar på 0,5 mA (1N4565-1N4569), 1,0 mA (1N4570-1N4574) och 7,5 mA (1N821-1N829) [83] . Märkströmmarna i dessa serier motsvarar strömmen på noll TKN; vid lägre strömmar är TKN negativ, vid högre strömmar är den positiv. Differentialresistansen för enheter för 7,5 mA är 10 eller 15 ohm [81] , enheter för 0,5 mA - inte mer än 200 ohm [84] . I teknisk dokumentation avslöjas vanligtvis inte dessa egenskaper hos den interna strukturen: termiskt kompenserade zenerdioder listas i referensböcker på samma sätt som konventionella eller tilldelas en separat underklass av "precisionszenerdioder" [85] . På kretsscheman betecknas de med samma symbol som konventionella zenerdioder [86] .

Hidden Structure Zener Diode

Genombrottsströmmen för en konventionell plan zenerdiod är koncentrerad i det ytnära skiktet av kisel - i skiktet med den maximala koncentrationen av gitterdefekter och föroreningar. Det är dessa föroreningar och defekter som orsakar instabiliteten och bruset hos zenerdioden. Dess prestanda kan förbättras om genombrottsströmmen "drivs" djupt in i kristallen, in i pn-övergångens dolda struktur med en nedbrytningsspänning lägre än i det ytnära lagret. I den klassiska epitaxialteknologin bildas en djup ö av p + -typ ledningsförmåga på platsen för den framtida zenerdioden , och sedan utförs den vanliga diffusionen av bas (p - ) och emitter (n + ) skikt. Emittern för den skapade diodstrukturen blir katoden för zenerdioden, basen blir anoden. I ytskiktet har denna övergång en konduktivitetsprofil n + -p - och i botten av basområdet - n + -p + . En högdopad n + -p + -övergång har en lägre genombrottsspänning än i det ytnära n + -p - -skiktet, så hela den omvända strömmen för zenerdioden är i botten av basområdet [87] .

Den första integrerade zenerkretsen med dolda lager, LM199, släpptes 1976, och det absoluta rekordet för totala noggrannhetsegenskaper tillhör LTZ1000 som släpptes 1987 [37] . Utvalda LTZ1000 används i Flukes mest exakta solid- state spänningsstandarder , som hävdar 1 ppm/år tidsinstabilitet och 0,1 ppm/°C TSV [38] [88] . LM199, LTZ1000 och deras motsvarigheter har en karakteristisk koncentrisk topologi. En zenerdiod är belägen i mitten av kristallen, transistorer är direkt intill den - temperatursensorer, och en värmespole "läggs" runt dem, också gjord med planteknik. En extern eller inbyggd temperaturregulator håller en stabil hög temperatur på kristallen. Sådana IC:er har rekordlåga värden på TKN (LM199 - 0,3 ppm/°C, LTZ1000 - 0,05 ppm/°C [89] ), brus (LTZ1000 - 1,2 µV pk-pk [89] ) och långvarig drift (LTZ1000 - 2 µV/1000h [89] ). De deklarerade indikatorerna uppnås endast med noggrann temperaturkontroll och skärmning av kretsen och stel stabilisering av zenerdiodströmmen.

Zenerdiodkopplingskretsar

Grundläggande parallell regulatorkrets

Den enklaste parallellregulatorn består av ett förkopplingsmotstånd anslutet i serie mellan strömförsörjningen och belastningen, och en zenerdiod som shuntar belastningen till en gemensam ledning ("till jord"). Det kan ses som en spänningsdelare , som använder en zenerdiod som underarm. Skillnaden mellan matningsspänningen och genombrottsspänningen för zenerdioden faller på ballastmotståndet, och matningsströmmen som flyter genom den förgrenar sig till belastningsströmmen och zenerdiodströmmen. Stabilisatorer av detta slag kallas parametriska: de stabiliserar spänningen på grund av olinjäriteten hos ström-spänningskarakteristiken för zenerdioden och använder inte återkopplingskretsar [90] .

Beräkningen av en parametrisk stabilisator på halvledarzenerdioder liknar beräkningen av en stabilisator på gasfyllda enheter, med en signifikant skillnad: gasfyllda zenerdioder kännetecknas av tröskelspänningshysteres . Med en kapacitiv belastning är den gasfyllda zenerdioden självexciterad , därför innehåller designen av sådana stabilisatorer vanligtvis inte kapacitiva filter, och konstruktören behöver inte ta hänsyn till transienter i dessa filter. Det finns ingen hysteres i stabilisatorer på halvledarzenerdioder, filterkondensatorer är anslutna direkt till terminalerna på zenerdioden och belastningen - som ett resultat måste konstruktören ta hänsyn till laddnings- (urladdnings-) strömstötarna för dessa kondensatorer när strömmen är påslagen (av). De värsta fallen där fel på stabilisatorelementen eller stabiliseringsfel sannolikt är:

• Tillföra högsta möjliga matningsspänning till stabilisatorns ingång i händelse av en kortslutning av stabilisatorns utgång till en gemensam tråd - till exempel under laddning av en urladdad kondensator ansluten direkt till stabilisatorns utgång, eller i händelse av av ett katastrofalt fel på zenerdioden [91] . Den tillåtna effektförlusten för ballastmotståndet måste vara tillräcklig för att motstå en sådan kortslutning. Annars är det troligt att ballastmotståndet förstörs.
• Tillföra högsta möjliga matningsspänning till stabilisatorns ingång när belastningen är frånkopplad från stabilisatorns utgång. Den tillåtna strömmen för zenerdioden måste överstiga den beräknade strömmen genom ballastmotståndet, bestämt av Ohms lag. Annars, när zenerdiodkristallen värms över +175 °C, förstörs zenerdioden. Överensstämmelse med passområdet för säker drift är lika viktigt för zenerdioder som för transistorer [92] .
• Val av belastningen av maximal ström när minsta möjliga matningsspänning appliceras på stabilisatorns ingång. Resistansen hos ballastmotståndet måste vara tillräckligt liten så att även under dessa förhållanden överstiger strömmen genom motståndet belastningsströmmen med en mängd som är lika med den minsta tillåtna strömmen för zenerdioden. Annars avbryts zenerdiodströmmen, stabiliseringen stoppas.

I praktiken visar det sig ofta att det är omöjligt att uppfylla alla tre villkoren, både på grund av kostnaden för komponenter och på grund av det begränsade området för driftströmmar för zenerdioden. Först och främst kan du ge upp villkoret för kortslutningsskydd, anförtro det till säkringar eller tyristorskyddskretsar , eller lita på strömkällans inre motstånd , vilket inte kommer att tillåta den att leverera både maximal spänning och maximal ström samtidigt [93] .

Serie- och parallellkoppling

I dokumentationen för utlandstillverkade zenerdioder beaktas vanligtvis inte möjligheten av deras serie- eller parallellkoppling. I dokumentationen för sovjetiska zenerdioder finns det två formuleringar:

• för enheter med låg och medelhög effekt är "serie- eller parallellkoppling av valfritt antal zenerdioder tillåten" [av en serie] [94] ;
• för enheter med medelhög och hög effekt är "seriekoppling av valfritt antal zenerdioder [av samma serie] tillåten. Parallellkoppling är tillåten förutsatt att den totala effektförlusten på alla parallellkopplade zenerdioder inte överstiger den maximalt tillåtna effekten för en zenerdiod " [95] .

Seriell anslutning av zenerdioder av olika serier är möjlig, förutsatt att driftsströmmarna för seriekretsen passar in i passstabiliseringsströmintervallen för varje använd serie. Det är inte nödvändigt att shunta zenerdioder med högresistansutjämningsmotstånd, vilket görs i likriktarpoler. "Valfritt antal" seriekopplade zenerdioder är möjliga, men begränsas i praktiken av de elektriska säkerhetsspecifikationerna för högspänningsanordningar. Under dessa förhållanden, när du väljer zenerdioder enligt TKN och deras temperaturkontroll , är det möjligt att bygga precisionsstandarder för högspänningsspänning . Till exempel, på 1990-talet hade världens bästa stabilitetsindikatorer en 1 miljon V zener-standard, byggd av det ryska företaget Megavolt-Metrology, på uppdrag av det kanadensiska energiinstitutet IREQ . Huvudfelet för denna inställning översteg inte 20 ppm och temperaturinstabiliteten översteg inte 2,5 ppm över hela driftstemperaturområdet [38] .

Komposit zenerdiod

Om kretsen kräver att högre strömmar och effekter tas bort från zenerdioden än vad som är tillåtet enligt de tekniska specifikationerna, kopplas en DC-buffertförstärkare på mellan zenerdioden och lasten . I kretsen "komposit zenerdiod" är kollektorövergången för en enda strömförstärkande transistor ansluten parallellt med zenerdioden, och emitterövergången är i serie med zenerdioden. Resistansen som ställer in transistorns förspänning är vald så att transistorn öppnar mjukt vid en zenerdiodström ungefär lika med dess märkstabiliseringsström. Till exempel på I st.nom. =5 mA och Ube.min . \u003d 500 mV resistans R \u003d 500 mV / 5 mA \u003d 100 Ohm, och spänningen vid den "sammansatta zenerdioden" är lika med summan av U st.nom. och U be.min. . Vid högre strömmar öppnar transistorn och shuntar zenerdioden, och zenerdiodströmmen ökar något - med ett belopp som är lika med transistorns basström, därför minskar kretsens differentialresistans i den första approximationen med en faktor av β (β är transistorns strömförstärkning). Kretsens TKN är lika med den algebraiska summan av TKN för zenerdioden vid I st.nom. och TBC för en framåtspänd diod (ungefär -2 mV/°C), och dess område för säker drift begränsas i praktiken av OBR för den applicerade transistorn [96] [97] .

Kretsen för den sammansatta zenerdioden är inte konstruerad för att fungera på "likström", utan omvandlas lätt till en tvåvägs ("två-nods zenerdiod") med hjälp av en diodbrygga [97] .

Grundläggande serieregulatorkrets

Den enklaste serieregulatorkretsen innehåller också bara en zenerdiod, en transistor och en ballast, men transistorn i den är ansluten enligt en gemensam kollektorkrets ( emitterföljare ). Temperaturkoefficienten för en sådan stabilisator är lika med den algebraiska skillnaden U st.nom. zenerdiod och U be.min. transistor; för att neutralisera påverkan av Ube.min. i praktiska kretsar kopplas en direktansluten VD2-diod i serie med en zenerdiod [99] . Det minsta spänningsfallet över styrtransistorn kan reduceras genom att byta ut ballastmotståndet med en transistorströmkälla.

Stabilisering Spänning Multiplikation

För att stabilisera en spänning som överstiger maxspänningen för typiska små zenerdioder kan man montera en sammansatt "högspänningszenerdiod", till exempel dra en spänning på 200 V från seriekopplade zenerdioder vid 90, 90 och 20 V. Emellertid kan brusspänningen och instabiliteten hos en sådan krets vara oacceptabelt hög, och filtrering av bruset från en högspänningskrets skulle kräva dyra, massiva kondensatorer . En krets med spänningsmultiplikation av en enda låg-brus lågspänningszenerdiod med en spänning på 5 ... 7 V har betydligt bättre egenskaper.I denna krets, liksom i en konventionell termiskt kompenserad zenerdiod, är referensspänningen lika med summan av genombrottsspänningen för zenerdioden och bas-emitterövergångsspänningen för den bipolära transistorn. Multiplikationsfaktorn för referensspänningen bestäms av delaren R2-R3. Den faktiska multiplikationsfaktorn är något större än den beräknade på grund av att strömmen grenar in i transistorns bas [100] .

Av säkerhetsskäl och enkel installation är det bekvämare att använda en pnp-transistor i en positiv spänningsstabilisator och en npn-transistor i en negativ spänningsstabilisator. I dessa konfigurationer är krafttransistorns kollektor elektriskt ansluten till jord och kan monteras direkt på chassit utan isolerande distanser. Av tillgänglighets- och kostnadsskäl är det enklare och billigare att använda npn-transistorer i stabilisatorer av valfri polaritet. Vid spänningar och strömmar som är typiska för rörförstärkare bör kapacitansen hos kondensatorn som shuntar zenerdioden vara flera tusen mikrofarader . Samtidigt filtrerar den inte bara bort det lågfrekventa bruset från zenerdioden, utan ger också en jämn ökning av spänningen när kretsen startar. Som en konsekvens, när strömmen slås på, ökar den termiska belastningen på serieresistansen R1 [100] .

ION på en termiskt kompenserad zenerdiod

Termiskt kompenserade zenerdioder drivs vanligtvis av likström från en transistor eller integrerad strömkälla. Att använda en baskrets med ett ballastmotstånd är inte meningsfullt, eftersom även när kretsen drivs av en stabiliserad spänning kommer ströminstabiliteten att vara oacceptabelt stor. Lågströms zenerdioder för en ström på 1 mA drivs vanligtvis från strömkällor på bipolära transistorer, fälteffekttransistorer med en pn-övergång , zenerdioder för en ström på 10 mA - från strömkällor på MIS-transistorer med en inbyggd kanal i utarmningsläge. Integrerade strömkällor i LM134 / LM334-familjen tillåter strömmar upp till 10 mA, men rekommenderas inte för användning i kretsar med en ström på mer än 1 mA på grund av hög temperaturinstabilitet (+0,336% / ° C) [102] .

Högresistanslaster med ett konstant, relativt termiskt stabilt motstånd kan kopplas direkt till zenerdiodklämmorna. I andra fall kopplas en buffertförstärkare baserad på en precisionsoperationsförstärkare eller på diskreta bipolära transistorer på mellan zenerdioden och lasten . I väldesignade kretsar av detta slag, som har genomgått långvarig elektrisk termisk träning, är instabiliteten under långtidsdrift cirka 100 ppm per månad [103]  , vilket är betydligt högre än samma indikator på precisionsintegral-IONer .

Zenerdiod vit brusgenerator

Det inneboende bruset från en lavinbrytande zenerdiod har ett spektrum nära det för vitt brus . I zenerdioder för en spänning på 9 ... 12 V är ljudnivån tillräckligt hög för att användas för målinriktad brusgenerering. Frekvensområdet för en sådan oscillator bestäms av spänningsförstärkarens bandbredd och kan sträcka sig upp till hundratals MHz. Illustrationerna nedan visar två möjliga utformningar av förstärkare: i det första fallet bestäms den övre gränsfrekvensen för förstärkaren (1 MHz) av kapacitansen C2 [104] , i det andra fallet bestäms den av bandbredden för integrerade förstärkare (900 MHz) och installationens kvalitet [105] .

Brusnivån för en viss zenerdiod är lite förutsägbar och kan endast bestämmas empiriskt [105] . Några av de tidiga serierna av zenerdioder var särskilt bullriga, men när tekniken förbättrades ersattes de av enheter med låg brus. Därför, i seriella produkter, är det mer motiverat att inte använda zenerdioder, utan högfrekventa bipolära transistorer i omvänd anslutning, till exempel, 2N918-transistorn som utvecklades tillbaka på 1960-talet - dess brusspektrum sträcker sig upp till 1 GHz [106] .

Programmerbara byglar på zenerdioder

En zenerdiod baserad på en omvänd förspänd emitterövergång av en integrerad plan npn-transistor ("yt-zenerdiod") skiljer sig från diskreta zenerdioder i en liten stabiliseringsströmgräns. Den maximala tillåtna backströmmen i en typisk aluminiummetalliserad emitterstruktur överstiger inte 100 µA. Vid högre strömmar uppstår en blixt som är synlig för ögat i det ytnära lagret och en aluminiumbygel dyker upp under oxidlagret , vilket för alltid förvandlar den döda zenerdioden till ett motstånd med en resistans på cirka 1 Ohm [34] [35] .

Denna nackdel med integrerade zenerdioder används i stor utsträckning vid produktion av analoga integrerade kretsar för att finjustera deras parametrar. I zener-zapping-tekniken bildas elementära zenerdiodceller parallellt med de  switchade resistanserna. Om det är nödvändigt att justera kretsens resistansvärde eller spänningsdelarförhållandet, bränns onödiga zenerdiodceller ut av strömpulser med en varaktighet på 5 ms och en effekt på 0,3-1,8 A, vilket kortsluter motsvarande motstånd. Samma teknik kan tillämpas på digitala IC:er med aluminiumplätering [34] [35] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 Zee, 1984 , sid. 122.
2. ↑ 1 2 GOST 15133-77, 1987 , sid. 13, definition 91.
3. ↑ TVS/Zener teori och design, 2005 , s. 7.
4. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 235, 237.
5. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , s. 11, 12.
6. ↑ Harrison, 2005 , sid. 364.
7. ↑ GOST 15133-77, 1987 , sid. 13, definition 91.
8. ↑ Earls, A.R.; Edwards, R.E. Raytheon Company: De första sextio åren. - Arcadia Publishing, 2005. - S. 84. - 128 sid. — ISBN 9780738537474 .
9. ↑ 1 2 Kolesnikov, 1991 , sid. 520.
10. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , sid. 331.
11. ↑ GOST 15133-77, 1987 , sid. 12, definition 85.
12. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , sid. 332.
13. ↑ Mikrokretsar för linjär strömförsörjning och deras tillämpning . - 2:a upplagan - Dodeka, 1998. - S.  219 , 220, 225-228. — ISBN 5878350211 .
14. ↑ För en fullständig analys av TL431-kretsen, se Basso, C. TL431 i Switch-Mode Power Supplies loopar: del I  // ON Semiconductor . - 2009. Arkiverad den 5 september 2012.
15. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 394-398.
16. ↑ 1 2 Amos, Stanley et al. Newnes ordbok för elektronik . - 4:e upplagan .. - Oxford: Newnes / Elsevier, 1999. - S. 22. - 389 sid. — ISBN 9780750643313 . Arkiverad 24 oktober 2014 på Wayback Machine
17. ↑ Kolesnikov, 1991 , sid. 333.
18. ↑ GOST 15133-77, 1987 , sid. 11, definition 75.
19. ↑ Harrison, 2005 , sid. 372, fig. 13.7.
20. ↑ Zee, 1984 , sid. 103-104, 122.
21. ↑ Tsuchida, H. ; Nakayama, K.; Sugawara, Y. 20V-400A SiC Zener-dioder med utmärkt temperaturkoefficient  // Power Semiconductor Devices and IC's, 2007 (ISPSD '07). - S. 277-280 . — ISBN 1424410967 . - doi : 10.1109/ISPSD.2007.4294986 . , Monakhov, EV, Hornos, T., Svensson, B. SiC Zener Diode for Gate Protection of 4,5 kV SiCGT // Materials Science Forum. - 2010. - T. Kiselkarbid och relaterade material 2010 . - S. 559-562 . doi : 10.4028/www.scientific.net / MSF.679-680.559 .
22. ↑ 1 2 3 4 Bazu, Bajenescu, 2011 , kapitel 5.3.1.4 Z-dioder.
23. ↑ Zener, C. A Theory of Electrical Breakdown in Solid Dielectrics  // Proceedings of the Royal Society, London A 2. - 1934. - Vol. 145, nr 855 . - s. 523-529. - doi : 10.1016/b978-0-12-448750-5.50032-3 .
24. ↑ Zee, 1984 , sid. 105-106.
25. ↑ Zee, 1984 , sid. 109-115.
26. ↑ Zee, 1984 , sid. 106.
27. ↑ Harrison, 2005 , sid. 374.
28. ↑ Horowitz & Hill 1986 , sid. 315-316.
29. ↑ Pease, 2001 , sid. 113. Fel i översättning: "liten differentialresistans" istället för "stor" (i de ursprungliga "dåliga impedansspecifikationerna").
30. ↑ 1 2 3 4 5 TVS/Zener Theory and Design, 2005 , sid. tio.
31. ↑ TVS/Zener teori och design, 2005 , s. 9.
32. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-65.
33. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-63.
34. ↑ 1 2 3 Camenzind, 2005 , sid. 1-28.
35. ↑ 1 2 3 Pease, 2001 , sid. 115.
36. ↑ AUIPS2031R Intelligent strömbrytare för låg sida . International Rectifier (2010). Hämtad 22 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012. (obestämd)
37. ↑ 12 Harrison , 2005 , s. 417-420.
38. ↑ 1 2 3 Averbukh, V. Precisionsreferensspänningskällor  // Dodeka. - 2000. Arkiverad 4 mars 2016.
39. ↑ Pease, 2001 , sid. 113.
40. ↑ För en detaljerad (men ganska föråldrad) recension av smarta transistorer, se Hayes, A. An introduction to intelligent power . ST Microelectronics (1999). Hämtad 22 november 2012. (obestämd)
41. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 238, 239.
42. ↑ 1 2 NASA, 1988 , sid. 4-58.
43. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 237, 239.
44. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 240, 241.
45. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-59,4-63.
46. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 239, 240.
47. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-60.
48. ↑ Gershunsky et al., 1975 , sid. 240.
49. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-61.
50. ↑ Camenzind, 2005 , sid. 2-12.
51. ↑ GOST 25529-82, 1986 , sid. 11, definitionerna 81 och 82.
52. ↑ Harrison, 2005 , sid. 369.
53. ↑ PLVA2600A serie lågspänning lavin regulator dubbla dioder (ej tillgänglig länk) . NXP Semiconductors . Hämtad 22 november 2012. Arkiverad från originalet 13 maj 2012. (obestämd) 
54. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 290–292 (data från serie 2S133V, 2S133G).
55. ↑ Horowitz & Hill 1986 , sid. 315, fig. 5.18.
56. ↑ GOST 25529-82, 1986 , sid. 12, definition 84.
57. ↑ Harrison, 2005 , s. 376.
58. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-56.
59. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 290-292.
60. ↑ Lågspänning lavin zenerdioder . Knox Semiconductor. Hämtad 22 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012.  (obestämd) , 1N6083/LVA347-seriens data
61. ↑ Horowitz & Hill 1986 , sid. 315-316.
62. ↑ GOST 25529-82, 1986 , sid. 12, definition 85.
63. ↑ 1 2 3 NASA, 1988 , sid. 4-70.
64. ↑ Harrison, 2005 , s. 374-375.
65. ↑ Harrison, 2005 , s. 326, 327, 332.
66. ↑ Harrison, 2005 , sid. 368.
67. ↑ Harrison, 2005 , sid. 434.
68. ↑ VRE3050: Lågprisprecisionsreferens . Thaler Corporation (2000-07-01). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012.  (obestämd) . Data i VRE3050J-serien. År 2012, producerad av Apex Microtechnology, som spred sig från Cirrus Logic och ärvde ION Thaler-linjen
69. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-72, 4-73.
70. ↑ 1 2 NASA, 1988 , sid. 4-71.
71. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-75: "Historien har visat att den största enskilda orsaken till diodfel fungerar över tillåtna nivåer av termisk och elektrisk stress.".
72. ↑ Harrison, 2005 , sid. 382.
73. ↑ Harrison, 2005 , s. 376-377.
74. ↑ Harrison, 2005 , s. 379-380.
75. ↑ 123 NZX -serien . Enkla zenerdioder. Produktdatablad (nedlänk) . NXP Semiconductors . Hämtad 22 november 2012. Arkiverad från originalet 7 september 2012. (obestämd) 
76. ↑ Harrison, 2005 , s. 393, 394.
77. ↑ Harrison, 2005 , sid. 400.
78. ↑ 12 Harrison , 2005 , sid. 394.
79. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 357.
80. ↑ NASA, 1988 , sid. 4-57.
81. ↑ 1 2 1N821 till 1N829A-1 DO-7 6,2 & 6,55 volt temperaturkompenserade zenerreferensdioder . Microsemi Corporation (2003). Hämtad 28 november 2012. (obestämd)
82. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 349.
83. ↑ Harrison, 2005 , s. 398-399.
84. ↑ 1N4565 till 1N4584A-1 DO-7 6,4 volt temperaturkompenserade zenerreferensdioder . Microsemi Corporation (2003). Hämtad 28 november 2012. (obestämd)
85. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 347.
86. ↑ Nuvarande GOST 2.730-73 "Enhetligt system för designdokumentation. Villkorliga grafiska beteckningar i scheman. Halvledaranordningar" ger inte en speciell beteckning för precisionskompositanordningar
87. ↑ Mitchell, L. Förstå och tillämpa spänningsreferenser  // Linjär teknologi . - 1999. - Nr Application Note 82 . Arkiverad från originalet den 21 oktober 2012.
88. ↑ Fluke Corporation . En praktisk metod för att upprätthålla DC-referensstandarder // Fluke Corporation . - 2000. - S. 6.
89. ↑ 1 2 3 LTZ1000/LTZ1000A: Ultra Precision Reference (länk ej tillgänglig) . Linjär teknologi (1987). Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 26 november 2012. (obestämd) 
90. ↑ GOST 23419-79 "Medel för sekundär strömförsörjning av radioelektronisk utrustning". - Med hänsyn till förändringen 1. - Gosstandart of the USSR, 1985. - P. 2, definition 11. - 4 sid.
91. ↑ Harrison, 2005 , sid. 378: När en zenerdiod går sönder är dess utgångar vanligtvis kortslutna.
92. ↑ Harrison, 2005 , s. 376-379.
93. ↑ Harrison, 2005 , sid. 378.
94. ↑ Dioder, zenerdioder, tyristorer, 1988 , sid. 290-292 (data från 2S133V, 2S133G-serien) eller 269 (data från D814-serien), etc.
95. ↑ Kraftfulla halvledardioder, 1985 , sid. 126 (referensdataserie D815), etc.
96. ↑ Harrison, 2005 , s. 382-386.
97. ↑ 1 2 Pease, 2001 , sid. 116, fig. 6.4.
98. ↑ Harrison, 2005 , sid. 387, sid. 13.15.
99. ↑ Harrison, 2005 , s. 386-387.
100. ↑ 1 2 Broskie, J. Ämne: Virtual Zener  // Tube CAD Journal. - 1999. - Nr december 1999 . — S. 17. Arkiverad från originalet den 4 mars 2016.
101. ↑ Harrison, 2005 , sid. 398, fig. 13.26.
102. ↑ Harrison, 2005 , s. 397, 398.
103. ↑ Harrison, 2005 , s. 395, 396.
104. ↑ Generator av vitt brus // Radio. - 1979. - Nr 9 . - S. 58 .
105. ↑ 1 2 Bygga en lågkostnadsgenerator för vitt brus  // Maxim Integrated Application Notes. - 2005. - Nr AN 3469 . Arkiverad från originalet den 2 december 2012.
106. ↑ Hickman, I. Hickmans analoga och RF-kretsar. - Newnes, 1998. - S. 145-150. — 320p. — ISBN 9780750637428 .

Källor

• Gottlieb, I. M. Kraftkällor. Växelriktare, omvandlare, linjära och switchande stabilisatorer. - Postmarket, 2002. - 544 sid. — ISBN 5901095057 .
• Gershunsky, B. S. et al. Referensbok om grunderna för elektronisk teknik. - Kiev: Förlaget "Vishcha school" vid Kiev State University, 1975. - 352 s. - 86 000 exemplar.
• GOST 15133-77 "Halvledarenheter. Termer och definitioner". - Med reservation för ändringar 1-4. - Gosstandart of the USSR, 1987. - 30 sid.
• GOST 25529-82 "Halvledardioder. Termer, definitioner och bokstavsbeteckningar för parametrar. - med hänsyn till förändringen 1. - Ryska federationens Gosstandart, 1986. - 28 sid.
• Zee, S. M. Halvledarenheters fysik. - M . : Mir, 1984. - T. 1. - 456 sid. - 16 000 exemplar.
• Kolesnikov, V. G. och andra. Elektronik. Encyklopedisk ordbok. - M . : Soviet Encyclopedia, 1991. - 688 sid. — ISBN 5852700622 .
• Mikrokretsar för linjär strömförsörjning och deras tillämpning. - 2:a uppl. - M . : Dodeka, 1998. - ISBN 5878350211 .
• Kraftfulla halvledardioder / ed. A. V. Golomedova. - M . : Radio och kommunikation, 1985. - 400 sid. — 50 000 exemplar.
• Pease, R. Praktisk elektronik för analoga enheter. - M. : DMK-Press, 2001. - ISBN 5940740049 .
• Halvledarenheter. Likriktardioder, zenerdioder, tyristorer/red. A. V. Golomedova. - M . : Radio och kommunikation, 1988. - 528 sid. — 100 000 exemplar.  — ISBN 5256001450 .
• Horowitz, P., Hill, W. The Art of Circuitry . - 3:e uppl. - M . : Mir, 1986. - T. 1. - 598 sid. — 50 000 exemplar.
• Bazu, M.; Bajenescu, T. Felanalys: En praktisk guide för tillverkare av elektroniska komponenter och system . - Wiley, 2011. - 344 sid. — ISBN 9781119990000 .
• Camenzind, H. Designing Analog Circuits . - Virtualbookworm Publishing, 2005. - 244 sid. — ISBN 9781589397187 . Arkiverad10 mars 2018 påWayback Machine
• Harrison, L. Strömkällor och spänningsreferenser. - Newnes, 2005. - 569 sid. — (Elektronik & El). — ISBN 9780750677523 .
• Handbok för NASA reservdelar. Volym 2: Dioder, transistorer, mikrovågsenheter (MIL-HDBK-978-B) . — NASA , 1988.
• TVS/Zener-teori och designöverväganden . - ON Semiconductor , 2005. - 127 sid.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4190693-7