recent
أخبار ساخنة

ثنائي زينر Zener Diode

العلم للجميع
الصفحة الرئيسية

شرح ثنائي زينر / ديود زينر

ما هو الثنائي زينر؟

يعرف الثنائي زينر أو الدايود زينر على أنه ثنائي مختلف التصميم، فهو نوع خاص بالثنائيات، له قيمة جهد ثابتة تسمى جهد زينر، ويسمح بمرور التيار الكهربائي بالاتجاه المعاكس وذلك عندما تتعدى قيمة فرق الجهد على أطرافه جهد زينر المحدد. والشكل التالي يوضح رمز ثنائي زينر Zener Symbol وشكله الحقيقي True Shape:



مم يتكون الثنائي زينر وكيف يتم توصيله في الدارات الكهربائية؟

يتكون الثنائي زينر كباقي الثنائيات من شريحتين، الشريح السالبة (N) والشريحة الموجبة (P) لكن مع فرق وحيد وهو أن الطرف السالب (N) عبارة عن مساحة صغيرة نسبيا موضوعة على الشريحة الموجبة (P).
أما طريقة التوصيل، فيتم توصيل ثنائي زينر بوضع الانحياز العكسي ليتلاءم مع تركيبه ووظيفته الأساسية كما في الشكل التالي:


ما هي استخدامات واستعمالات الثنائي زينر؟

1- يستخدم دايود زينر في دوائر تنظيم فرق الجهد (تقسيم الفولتية) في الدارات الإلكترونية.
2- حماية القطع الالكترونية من التلف الكهربائي.
3- يتواجد في معظم الدارات الالكترونية لحماية وتنظيم أجزائها الداخلية.
فضلاً عن النقاط السابقة، وإنتاج مخرج واحد ثابت للجهد، يمكن توصيل ثنائيات الزينر معاً في على التوالي مع ثنائيات عادية مكونة من السيليكون Si أو الجيرمانيوم Ge لإنتاج مجموعة متنوعة من قيم خرج الجهد المرجعي المختلفة كما هو موضح في الشكل أدناه:


كما ترى في الشكل السابق، فيمكن اختيار قيم ثنائيات زينر الفردية لتلائم فرق الجهد المطلوب الحصول عليه بشكل دقيق. أما دايود السليكون، فهو كما نعلم يستهلك عددا من الفولتات بمقدار حوالي 0.6 - 0.7 فولت في حالة التحيز للأمام أو ما يعرف بالانحياز الأمامي. أما الجهد الأصلي المغذي للدارة كافة والذي سوف يتجزأ الى فولتات متعدد أقل منه بالمقدار، فيطلق عليه جهد التوريد، وبالطبع يجب أن يكون جهد التوريد أعلى من الجهد المرجعي الناتج، وفي مثالنا أعلاه يكون جهد التوريد هو 19 فولت.

كيف تتحدد فولتية الثنائي زينر (فولتية زينر)؟

1- يتم تحديد مقدار فولتية الزينر أو (جهد زينر) من خلال مساحة وسمك تلك النقطة (الشريحة N) الموجودة على الشريحة P والتي تكون في العادة مرفقة مع دليل المستخدم.
2- وأيضا، هناك ثنائيات زينرية (زينرات) ملونه يمثل كل لون قيمة جهد الزينر الخاص بها.
3- أما الصمام الثنائي الزينري (ثنائي زينر) النموذجي Typical Zener Diode للدوائر الإلكترونية العامة هو الذي يعمل بقدرة مقدارها 500 mW، ذات السلسلة BZX55 أو الذي يعمل بقدرة مقدارها 1.3 Watt ذات السلسلة BZX85. فعلى سبيل المثال، ثنائي زينر من النوع C7V5 لفرق جهد 7.5 فولت، يعطى رقماً مرجعيا متسلسلا هكذا BZX55C7V5.
تتوفر الزنرات (الثنائيات الزينرية) والتي تعمل بقدرة مقدارها 500 mW من 2.4 وحتى 100 فولت، وعادةً ما يكون لها نفس تسلسل القيم المستخدمة لسلسلة المقاومات من التصنيف 5% (E24). الجدول أدناه يوضح الفولتية المرتبطة بالثنائيين الزنريين ذات القدرتين 500 mW و 1.3 Watt:

ثنائي الزينر BZX55 ذات القدرة 500 mW
2.4V
2.7V
3.0V
3.3V
3.6V
3.9V
4.3V
4.7V
5.1V
5.6V
6.2V
6.8V
7.5V
8.2V
9.1V
10V
11V
12V
13V
15V
16V
18V
20V
22V
24V
27V
30V
33V
36V
39V
43V
47V
ثنائي الزينر BZX85 ذات القدرة 1.3 Watt
3.3V
3.6V
3.9V
4.3V
4.7V
5.1V
5.6
6.2V
6.8V
7.5V
8.2V
9.1V
10V
11V
12V
13V
15V
16V
18V
20V
22V
24V
27V
30V
33V
36V
39V
43V
47V
51V
56V
62V

 ما الفرق بين الثنائي زينر والثنائي العادي؟

الجدول التالي يوضح أهم الفروق بين الثنائي زينر والدايود العادي
أوجه المقارنة
ثنائي زينر
الثنائي العادي
اتجاه التيار
انحياز عكسي
انحياز أمامي أو عكسي بحسب الوظيفة
وجود مقاومة
ملزم وجود مقاومة
غير ملزم (حسب وضع الدارة)
الفولتية المستهلكة
متغيرة وتتراوح
ثابتة وهي 0.7 فولت للسيليكون و 0.3 فولت للجرمانيوم
الشريحة المستخدمة
الطرف السالب (N) عبارة عن مساحة صغيرة نسبيا موضوعة على الشريحة الموجبة (P).
شريحتين N  و  P متساويتان في المساحة
مقدار التشويش Noise
تشويش عل مصدر ال DC
لا يوجد
الرمز في الدارات الكهربائية


أهم التطبيقات
used in voltage regulator
rectifiers, clippers, clampers

كيف يتم حساب كمية الجهد الخارجة من ثنائي زينر؟

يتم حساب كمية الجهد الخارجة من الدايود زينر والتي تساوي مقدار الجهد الكلي المغذي للثنائي مطروحا منه جهد زينر. فمثلا، إذا كان الجهد الذي يغذي ثنائي زينر مساويا لـ 9 فولت، وجهد زينر العكسي مساويا لـ 4.6 فولت، فسيكون الجهد الخارج من زينر هو 9 ــ 4.6 = 4.4 فولتا.

كيف يتم حساب كمية استهلاك ثنائي زينر للطاقة الكهربائية؟

لحساب كمية الطاقة الكهربائية المستهلكة، والتي تساوي القدرة X الزمن يلزم فقط معرفة مقدار جهد زينر وكمية التيار المارة فيه. أي الطاقة المستهلكة من دايود زينر= جهد زينر X التيار المار X زمن التشغيل.

ما هو جهد انهيار زينر Zener Breakdown Voltage؟

تبقى الفولتية ثابتة على مهبط الزينر في وضع الانحياز العكسي طوال الوقت إلا إذا انهار دايود زينر. فلكل ثنائي من نوع زينر جهد انهيار خاص به. أما في حال تعدي جهد الانهيار الخاص بالثنائي زينر، فيصبح هذا الثنائي إما دارة قصر (تقصير) Short أو يعمل كمقاومة مقدارها (لا نهائي) Infinity Ohms أي مقاومة قطع (قاطع للتيار).
ملاحظة: يتم ربط ثنائي زينر بمقاومة بوضعية التوالي وذلك لحمايته من التلف من التيار الكهربائي العالي الزائد.

ما هي تطبيقات ثنائي الزينر والمقاومة المربوطة معه في الدارات الالكترونية؟

قد تتساءل كيف يعمل ثنائي زينر في الدارات الكهربائية، لكن، وكما تم ذكره من قبل، فإنه يتم توصيل المقاومة المسماة RS في الشكل الأسفل على التوالي مع ديود زينر للحد من تدفق التيار الكهربائي المار في ثنائي الزينر والذي يتم تغذيته بالكهرباء من مصدر الجهد VS حسب الدارة التالية:


يتم توصيل الحمل بالتوازي مع الصمام الثنائي زينر، وبالتالي فإن الجهد عبر RL هو نفسه دائما مثل جهد الزينر أي (VR = VZ). هناك حد أدنى لتيار الزينر الذي يكون استقرار الجهد فيه فعالاً، لذلك، يجب أن يظل تيار الزينر متعديا فوق هذه القيمة. أما الحد الأعلى من التيار فيعتمد بالطبع على تصنيف الطاقة للجهاز Power Consumption. أيضا يجب على جهد العرض VS أن يكون أكبر من جهد الزينر VZ.

 ما هي عيوب الثنائي زينر؟

إحدى المشاكل الصغيرة مع منظمات دارات ثنائيات زينر Zener Diode Stabilizer Circuits هي أن الصمام الثنائي الزينري يمكن أن يولد أحياناً إشارات ضوضاء كهربية Electrical Noise تؤثر على وحدة تزويد التيار المستمر DC Supply والتي تحاول بدورها تثبيت الجهد الخارج منها بصورة منتظمة. في العادة ليس هنالك مشكلة بالنسبة لمعظم التطبيقات الالكترونية ولكن قد تكون هناك حاجة إلى إضافة مكثف فصل Decoupling Capacitor كبير القيمة عن الخرج Vout للزينر لإضفاء المزيد من التسوية أو الفلترة Smoothing.
author-img
العلم للجميع

تعليقات

34 تعليقًا
إرسال تعليق
  • Unknown photo
    Unknown25 أبريل 2019 في 12:34 ص

    شرح جميل مباركة جهودكم .. شكرا لكم.

    حذف التعليق
  • Unknown photo
    Unknown26 أغسطس 2019 في 1:00 م

    بارك الله بكم جهد مشكور

    حذف التعليق
    • Unknown photo
      Unknown26 أغسطس 2019 في 1:00 م

      شكرا لكم شرح مفيد جدا

      حذف التعليق
      • إسماعيل ود صندل photo
        إسماعيل ود صندل25 سبتمبر 2019 في 12:22 م

        جزاك الله خيرا شرح جميل

        حذف التعليق
        • Unknown photo
          Unknown28 أكتوبر 2019 في 11:31 ص

          Very nice

          حذف التعليق
          • Unknown photo
            Unknown15 نوفمبر 2019 في 10:12 ص

            جزاكم. الله خير

            حذف التعليق
            • Unknown photo
              Unknown1 ديسمبر 2019 في 2:23 ص

              بماذا يتميز ثنائي زينر عن الثنائي الاعتيادي من حيث التركيب الداخلي

              حذف التعليق
              • العلم للجميع photo
                العلم للجميع3 ديسمبر 2019 في 2:27 ص

                أثناء التحيز العكسي لديود Zener، تبدأ طبقة النضوب العازلة Depletion بين الشريحة السالبة والموجبة في التقلص، لأن الصمام الثنائي Zener هو عبارة عن صمام ثنائي مطعم بدرجة عالية، ومن ثم فإنه يحتوي على منطقة نضوب رقيقة جداً تختلف في سمكها وتركيبها عن الثنائيات العادية، وبالتالي فإن الموصلية الكهربائية بين الشريحتين تكون عالية. عندما يصل الجهد العكسي إلى منطقة الانهيار، يبدأ التيار الكهربائي بالزيادة في وضع الاتجاه العكسي. الأمر الذي يجعل ثنائي الصمام زينر يعمل كدايود عادي وكمنظم للجهد.

                حذف التعليق
              • Unknown photo
                Unknown1 ديسمبر 2019 في 2:54 ص

                على ماذا تعتمد قيمه جهد زينر؟ وهل لها قيم مختلفه؟

                حذف التعليق
                • العلم للجميع photo
                  العلم للجميع3 ديسمبر 2019 في 1:14 ص

                  تعتمد قيمة جهد زينر على نوع الشريحة المصنوعة منها، فمثلاً بعض الشركات تقوم بالتباين في الصناعة من حيث تغيير سمك النقاط السالبة الموجودة على الشريحة الموجبة لثنائي الزينر. لذلك، ستكون لها قيم مختلف والتي هي موضحة في الجدول أعلاه.

                  حذف التعليق
                • Unknown photo
                  Unknown18 ديسمبر 2019 في 11:33 ص

                  رجاءا منكم من يستطيع معرفة قيمة ثنائي زينر hy9 على شكل ترانزستور smd

                  حذف التعليق
                  • Unknown photo
                    Unknown18 ديسمبر 2019 في 11:34 ص

                    او موقع datasheet لعناصر زينر smd

                    حذف التعليق
                    • Unknown photo
                      Unknown12 مارس 2020 في 8:06 ص

                      لماذا يستخدم ثنائي زينر في تنضيم الفولتيه

                      حذف التعليق
                      • العلم للجميع photo
                        العلم للجميع13 مارس 2020 في 8:48 ص

                        يستخدم ثنائي زينر على نطاق واسع في معظم دارات منظمات الجهد، وذلك بسبب خاصية التوصيل لديه في وضع الانحياز العكسي، خاصة عند توصيله بالتوازي مع مصدر الجهد المتغير، فيعمل على تحويل مسار التيار الكهربائي عند وصوله الى جهد الانهيار ويحافظ على الجهاز الذي يتلقى فرق الجهد من التلف، بفعل مرور كمية كبير من التيار الكهربائي من خلاله.

                        حذف التعليق
                      • Unknown photo
                        Unknown4 يونيو 2020 في 11:51 ص

                        ممكن المصادر

                        حذف التعليق
                      • Unknown photo
                        Unknown16 يونيو 2020 في 4:07 ص

                        اريد تقرير يخص ثنائي زينر مكون من الخطوات الاتيه
                        1.ملخص عن موضوع زينر
                        2.مقدمة عامة
                        3.التطبيقات الخاصة بموضوع زينر قيد البحث
                        4.الاستنتاجات
                        5.وماهي مصادر كل فقره

                        وشكرا جزيلا

                        حذف التعليق
                        • صادق العراقي photo
                          صادق العراقي18 يونيو 2020 في 12:42 ص

                          اخواني الاعزاء ؛ اشكركم من كل قلبي في عدم البخل على المطلع بوافر منالمعلومات وبكل وضوح..دمتم ودام الخير فيكم..

                          حذف التعليق
                          • Unknown photo
                            Unknown24 يونيو 2020 في 1:36 م

                            ما هي أنواع ثنائي الزينر

                            حذف التعليق
                          • Unknown photo
                            Unknown8 يوليو 2020 في 4:36 ص

                            شرح جميل

                            حذف التعليق
                            • Unknown photo
                              Unknown12 أغسطس 2020 في 1:07 ص

                              ماهي تطبيقات ثنائي زينر والعادي

                              حذف التعليق
                              • حمادة سلام17 سبتمبر 2020 في 2:24 م

                                موجود في الشرح الذي في الأعلى

                                حذف التعليق
                              • Mohammed photo
                                Mohammed14 سبتمبر 2020 في 3:37 م

                                اريد ان اعرف مالفرق بين المتكاملة 78 وا الدايود زنير

                                حذف التعليق
                                • العلم للجميع photo
                                  العلم للجميع17 سبتمبر 2020 في 2:24 م

                                  هل يمكن التوضيح أكثر؟؟

                                  حذف التعليق
                                  • Mohammed photo
                                    Mohammed29 سبتمبر 2020 في 6:46 م

                                    يعتبر الدايو زنير منضم جهد والمتكامله 78 او lm78 ايضآ منضم جهد ولكن هل يوجد فرق بينهما

                                    حذف التعليق
                                    • العلم للجميع photo
                                      العلم للجميع1 نوفمبر 2020 في 11:41 م

                                      الفرق الجوهري والوحيد بين منظم الجهد وثنائي الزينر هو أن ثنائي الزينر يستطيع تنظيم الجهد بحسب التصميم، أي أن لو اعتبرنا أن الدارة تعمل على 12 فولت وأردنا استخراج 5 فولت من ذلك المصدر، فإننا نقوم بصنع دارة مخصصة باستخدام ثنائيات الزينر للحصول على الجهد المطلوب، وفي حال أن جهد الدخل اختلف، أي أصبح 9 فولت أو غير 12 فولت، فستفشل دارة الزينر في المحافظة على الحصول على فرق الجهد المطلوب مثل 5 فولت.
                                      أما في حال منظمات الجهد، فمهما اختلفت قيمة جهد الدخل، تبقى قيمة فوليتة الخرج ثابتة ومستقرة على الدوام، شرط أن يكون فرق جهد الدخل أعلى بمقدار 2 فولت عن جهد الخرج المطلوب.

                                      حذف التعليق
                                    • Unknown photo
                                      Unknown26 ديسمبر 2020 في 11:51 ص

                                      أيهما أفضل ثنائي زينر ام ثنائي العادي

                                      حذف التعليق
                                      • العلم للجميع photo
                                        العلم للجميع27 ديسمبر 2020 في 7:59 ص

                                        كل من ثنائي الزينر والثنائي العادي له استخداماته الخاصة، انظر الاجابة في التعليق السابق!

                                        حذف التعليق
                                      • غير معرف1 يناير 2021 في 4:35 ص

                                        الله يعطيكم العافية
                                        ممكن توضيح أنه يجب وصل مقاومة قبل كل ثنائي من نوع زينر وبارك الله في جهودكم.

                                        حذف التعليق
                                        • GHENAM photo
                                          GHENAM18 يناير 2021 في 2:46 ص

                                          ماهي اصل عيوب ديود زينر..

                                          حذف التعليق
                                          • Unknown photo
                                            Unknown24 يناير 2021 في 12:58 م

                                            ماهي المصادر الي نكتبه بالتقرير

                                            حذف التعليق
                                            • عبد الكريم عبد الخالق photo
                                              عبد الكريم عبد الخالق16 فبراير 2021 في 6:35 ص

                                              1_فائدة المقاومه المربوطه مع الزينر دايود
                                              2_ما وجه التشابه معه الزينر دايود معه الدايود العادي ..
                                              أرجو الرد بأسرع وقت .
                                              وألف ألف شكر يااستاذ

                                              حذف التعليق
                                              google-playkhamsatmostaqltradent