Zenermodell

Das Zenermodell ist eine vereinfachte elektrische Darstellung einer Zener-Diode, die das reale I-V-Verhalten in Vorwärtsrichtung sowie im Rückwärtsbereich einschließlich des Durchbruchs abbildet. Es dient der Schaltungsanalyse in Bereichen wie Spannungsregler, Spannungsreferenzen und Schutzschaltungen, ohne alle feinen physikalischen Effekte zu berücksichtigen. Der Begriff leitet sich vom Zener-Effekt ab, der von Clarence Zener beschrieben wurde.

Die einfachste Variante des Zenermodells nutzt drei Elemente: eine ideale Diode, die den Vorwärtsbetrieb abbildet, und eine Zener-Einrichtung im Rückwärtsbereich, die die Zenerspannung Vz festhält, ergänzt durch einen dynamischen Widerstand Rz, der die Steilheit der Kennlinie in der Durchbruchregion beschreibt. In der Forward-Richtung verhält sich die Diode wie eine normale PN-Diode mit einem typischen Vorwärtsabfall von ca. 0,6–0,7 V. Komplexere Modelle integrieren zusätzlich einen seriellen Widerstand Rs der Diode und weitere Parameter.

Typische Parameter sind Vz (Durchbruch-/Zenerspannung), Zz (dynamischer Widerstand im Durchbruch), Vf (Vorwärtsabfall), Rs (Serienwiderstand) sowie ggf. Izk oder Ibv in SPICE-Modellen. Diese Parameter ermöglichen die Realisierung des Modells in Schaltungen und in Simulationstools.

Anwendungen und Grenzen: Das Modell erlaubt eine einfache Analyse von Zener-Dioden in Regelschaltungen, bietet aber keine vollständige Abbildung temperaturabhängiger Effekte, Rausch- oder Altersveränderungen. Für präzise Designs werden daher oft temperaturabhängige oder umfangreichere Modelle verwendet.