ツェナーと電流の予算

電圧を保つダイオード

ツェナーダイオードは逆方向降伏で働くよう設計され、指定電流範囲では電圧が比較的安定します。並列安定化回路では負荷の両端に接続し、直列抵抗で制限した電流を負荷とダイオードに分けます。

実験台

回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。

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動作の仕組み

電流が足りる間だけ5.1 Vに保つ理想モデルです。降伏曲線の折れ曲がり、公差、発熱、故障は扱わず、実物には最低電流と電力限度があります。

Vsは電源、Rは直列抵抗、RLは負荷です。安定化中Is = (Vs − 5.1)/R、IL = 5.1/RL、Iz = Is − IL。Isは電源電流、ILは負荷電流、Izはツェナー電流、抵抗電力 = Is²R。電流不足では出力が5.1 V未満になります。

難易度

組み立て · 組み立てる
9 V、直列抵抗330 Ω、負荷1 kΩで電源を入れ、5.1 Vと正のツェナー電流を読みます。
ヒントを見る
Vs = 9 V; R = 330 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 6.718 mA
探究 · 一つ変える
電源6 V、負荷1 kΩで5.1 Vを保ち、ツェナー電流を2–10 mAにします。
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Vs = 6 V; R = 100 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 3.9 mA
自力で解く · 課題を解く
電源12 V、負荷500 Ωで5.1 Vを保ち、ツェナー電流5–15 mA、抵抗電力0.2 W以下にします。
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Vs = 12 V; R = 330 Ω; RL = 500 Ω → 10.709 mA; 0.144 W

追加の読み物と回路レシピ

電源と直列抵抗が一定なら、負荷電流の増加はまずツェナーを流れていた電流を減らします。

役立つ負荷がなくても並列安定化回路は電流を消費します。ダイオードが余った電流を受け持ちます。

5.1 Vツェナーは低い電源から5.1 Vを作れず、無限の負荷電流を安定化できません。

詳しく読む

負荷が使う電流が増えるので、ダイオードに残る電流は減ります。