ZenerDioden

Zenerdioden sind speziell konstruierte Halbleiterdioden, die im Reverse-Bias-Bereich eine definierte und stabile Durchbruchspannung zeigen. Diese Zener-Spannung Vz dient als Spannungsreferenz oder als Regler in Gleichspannungsquellen. Typischerweise wird eine Zenerdiode in Serie mit einem Widerstand an eine Stromversorgung angeschlossen; der Strom durch die Diode bleibt weitgehend konstant, während sich die Lastspannung ändert.

Der Durchbruch entsteht durch den Zener-Effekt in stark dotierten p-n-Übergängen und/oder durch Avalanche-Durchbruch. Je nach Spannungsbereich dominiert der Zener-Effekt (niedrige Spannungen) oder der Avalanche-Effekt (höhere Spannungen). In vielen Bauteilen tragen beide Mechanismen zur Stabilität bei. Wichtige Kenngrößen sind Vz, die Toleranz, der dynamische Widerstand rz, der Teststrom Izt, die maximale Leistung Pz sowie der Temperaturkoeffizient. Übliche Bauformen reichen von kleinen SMD- bis hin zu axialen Gehäusen; Nennleistungen liegen typischerweise von einigen Hundert Milliwatt bis zu mehreren Watt.

Der Temperaturverlauf der Zener-Spannung ist abhängig von der Vorwahl: bei niedrigen Spannungen zeigt sich meist ein negativer Tempkoeffizient, während bei höheren Spannungen der positive Koeffizient dominiert, bedingt durch den Avalanche-Anteil.

Anwendungen umfassen Spannungsstabilisierung in Netzteilen, Referenzquellen in Schaltungen und den Schutz gegen Überspannungen oder Transienten. Der Begriff Zenerdioden leitet sich vom theoretischen Zener-Effekt ab; kommerzieller Einsatz erlebte die Baueinheit in den 1950er-Jahren.