Zenerspannung

Zenerspannung bezeichnet in der Elektronik die Spannungsgröße, die ein Zenerdiode im Umkehrbetrieb bei Durchbruch typischerweise stabil hält. Sie wird als Zenerspannung Vz angegeben und in Datenblättern bei einem bestimmten Prüfstrom Iz definiert. In der Zener- bzw. Avalanche-Breakdownregion steigt der Umkehrstrom, während die Spannung über breiten Bereichen hinweg relativ konstant bleibt, wodurch der Baustein als Referenz- oder Reglungselement dient.

Funktionsprinzip ist der rückwärtige Durchbruch der Diode. Bei ausreichendem Reverse-Bias談 fällt die Spannung nicht stark mit dem Strom ab, sondern bleibt annähernd konstant. Die Stabilität wird durch den dynamischen Widerstand rz der Zenerspannung bestimmt; je kleiner rz, desto stabiler ist die Regelung. Zenerspannungen gibt es in einem breiten Bereich von wenigen Volt bis hin zu mehreren Dutzend Volt. Typische Zener-Dioden werden nach Vz und Leistung spezifiziert; der genutzte Prüftrom Iz beeinflusst die gemessene Vz.

Unterschiede bestehen teils zwischen Zener- und Avalanche-Breakdown, wobei moderne Bauteile oft beide Mechanismen nutzen. Zenerspannungen sind temperaturabhängig; der Temperaturkoeffizient kann positiv oder negativ sein und beeinflusst die Genauigkeit der Referenz über Temperaturbereiche hinweg.

Anwendungen umfassen einfache Spannungsreferenzen in Netzteilen, Shunt-Regler, Überspannungsschutz und Form-, Referenz- oder Stabilisierungsschaltungen. Hochpräzise Referenzschaltungen verwenden statt gewöhnlicher Zeners oft spezialisierte Bauelemente wie Präzisions-Referenzdioden oder TL431-Referenzen, die temperaturkompensierte Referenzspannungen liefern.