Zener Diode Characteristics
LEARNING OUT COMES
A) To observe and draw the static characteristics of a Zener diode
B) To find the regulation characteristics of a given Zener diode
نواتج التعلم (Learning Outcomes)
أ) ملاحظة ورسم الخصائص الاستاتيكية (السكونية) لدايود زينر (Zener Diode).
ب) إيجاد خصائص تنظيم الجهد (Voltage Regulation Characteristics) لدايود زينر المعطى.
EQUIPMENT AND MATERIAL
1. Zener diode
2. Regulated Power Supply (0-30v)
3. Voltmeter (0-20v)
4. Ammeter (0-100mA)
5. Resistor (1kΩ)
6. Bread Board
7. Connecting wires
الأجهزة والمواد المطلوبة (Equipment and Materials)
دايود زينر (Zener Diode).
مزود طاقة منظم (Regulated Power Supply) بمدى 0–30 فولت.
فولتميتر (Voltmeter) بمدى 0–20 فولت.
أميتر (Ammeter) بمدى 0–100 مللي أمبير.
مقاومة (Resistor) قيمتها 1 كيلو أوم (1 kΩ).
لوحة تجارب (Breadboard).
أسلاك توصيل (Connecting Wires).
DESCRIPTION
A Zener diode is heavily doped p-n junction diode, specially made to operate in the break down region. A p-n junction diode normally does not conduct when reverse biased. But if the reverse bias is increased, at a particular voltage it starts conducting heavily. This voltage is called Break down Voltage. High current through the diode can permanently damage the device To avoid high current, we connect a resistor in series with Zener diode. Once the diode starts conducting it maintains almost constant voltage across the terminals whatever may be the current through it, i.e., it has very low dynamic resistance. It is used in voltage regulators.
الوصف (Description)
دايود زينر (Zener Diode) هو دايود وصلة PN مُطَعَّم بدرجة عالية، ويُصنع خصيصًا للعمل في منطقة الانهيار (Breakdown Region).
عادةً، لا يمرر دايود الوصلة PN تيارًا عند توصيله بانحياز عكسي (Reverse Bias). ولكن عند زيادة الجهد العكسي، يصل إلى قيمة معينة يبدأ بعدها في توصيل تيار كبير. ويُطلق على هذه القيمة جهد الانهيار (Breakdown Voltage).
إن مرور تيار كبير خلال الدايود قد يؤدي إلى تلفه بشكل دائم. ولتجنب ذلك، يتم توصيل مقاومة على التوالي (Series Resistor) مع دايود زينر للحد من التيار.
وبمجرد أن يبدأ دايود زينر في التوصيل، فإنه يحافظ على جهد شبه ثابت بين طرفيه مهما تغير مقدار التيار المار خلاله، أي أنه يمتلك مقاومة ديناميكية منخفضة جدًا (Very Low Dynamic Resistance).
لذلك يُستخدم دايود زينر بشكل أساسي في دوائر تنظيم الجهد (Voltage Regulators).
EXPERIMENTAL SETUP
PROCEDURE
Part A: Static characteristics:
1. Connections are made as per the circuit diagram of Fig. 4.1
2. The Regulated power supply voltage is increased such that Vz increases in steps of 0.1v . 3. The zener current (lz), and the zener voltage (Vz.) are observed and then noted in the Table4.1
4. A graph is plotted between zener current (Iz) and zener voltage
الإجراءات (Procedure)
الجزء (أ): الخصائص الاستاتيكية (Static Characteristics)
- يتم توصيل الدائرة كما هو موضح في مخطط الدائرة بالشكل (4.1).
- يتم زيادة جهد مزود الطاقة المنظم (Regulated Power Supply) تدريجيًا بحيث يزداد جهد زينر (Vz) بمقدار 0.1 فولت في كل خطوة.
- يتم قياس تيار زينر (Iz) وجهد زينر (Vz) وتسجيل القراءات في الجدول (4.1).
- يتم رسم منحنى بياني يوضح العلاقة بين تيار زينر (Iz) وجهد زينر (Vz) كما هو موضح في الشكل (4.3).
(Vz) as shown in Fig. 4.3
Part B: Regulation characteristics:
1. The voltage regulation of any device is usually expressed as percentage regulation
2. The percentage regulation is given by the formula
percentage regulation = ((VNL-VFL)/VFL)X100
VNL=Voltage across the diode, when no load is connected.
الجزء (ب): خصائص تنظيم الجهد (Regulation Characteristics)
- يُعبَّر عن تنظيم الجهد (Voltage Regulation) لأي جهاز عادةً على هيئة نسبة مئوية (% Regulation).
- تُحسب النسبة المئوية لتنظيم الجهد باستخدام المعادلة:
Percentage Regulation=(VNL−VFLVFL)×100\text{Percentage Regulation} = \left(\frac{V_{NL}-V_{FL}}{V_{FL}}\right)\times 100
حيث:
- VNLV_{NL} = الجهد عبر دايود زينر عند عدم توصيل حمل (No Load).
- VFLV_{FL} = الجهد عبر دايود زينر عند توصيل الحمل الكامل (Full Load).
VFL = Voltage across the diode when the load is connected.
3. Connections are made as per the circuit diagram of Fig. 4.2. Supply input voltage VE = 10V and note down the voltage Vz, which is termed VNL.
4. Now place a load of 10kΩ across the diode, keeping VE = 10V, and note down the voltage V2, which is termed VFL.
5. The above step is repeated by decreasing the value of the load in 1kΩ increments.
6. All the readings are noted in Table 4.2.
7. The percentage regulation is calculated using the above formula
حيث:
(V_{FL}) = الجهد عبر دايود زينر عند توصيل الحمل (Full Load).
خطوات التجربة:
يتم توصيل الدائرة كما هو موضح في الشكل (4.2). يُضبط جهد مصدر التغذية (V_E = 10) فولت، ثم يُقاس الجهد عبر دايود زينر (V_Z) ويُسجل، ويُسمى هذا الجهد (V_{NL}) (جهد عدم وجود حمل).
بعد ذلك، يتم توصيل حمل مقداره 10 كيلو أوم (10 kΩ) على التوازي مع دايود زينر مع الإبقاء على (V_E = 10) فولت، ثم يُقاس الجهد عبر الدايود (V_Z) ويُسجل، ويُسمى هذا الجهد (V_{FL}) (جهد وجود حمل).
تُكرر الخطوة السابقة مع تقليل قيمة الحمل بمقدار 1 كيلو أوم (1 kΩ) في كل مرة.
تُسجل جميع القراءات في الجدول (4.2).
تُحسب النسبة المئوية لتنظيم الجهد (Percentage Regulation) باستخدام المعادلة المذكورة سابقًا.
OBSERVATION AND CALCULATIONS
RESULT & CONCLUSION
