Zener-Diode besser als ihr Ruf?

Hi Leute, da die Kennlinien von Zenerdioden im Datenblatt leider überhaupt nicht spezifiziert werden, habe ich mal nachgemessen.

In meinem Fall eine BZX84C15

Ich war erstaunt: Bei 14,85V gings los mit 10µA, dann geht die Spannung bis ca. 50µA nochmal einige mV zurück, um dann bei 1mA immernoch bei 14,87V zu sein. Bei größeren Strömen geht die Spannung erneut zurück (Temperaturerhöhung).

Habe ich mich vermessen oder sind diese Kennlinien wirklich so extrem steil? Der Zenerstrom in meiner Anwendung bewegt sich zwischen 100µA und

1mA. Das Datenblatt sagt dazu nichts, für eine Worst Case Betrachtung komme ich da also nicht weiter.

Die Messung stimmt mich zuversichtlich, ich werde das mal bei verschiedenen Umgebungs-Temperaturen wiederholen.

Wie sind Eure Erfahrungen bei Z-Dioden in dieser Spannungsklasse? Kann man den Temperaturkoeffizient auf die gesamte Kennlinie anwenden?

Grüße Michael

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Michael Rübig
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Ich kenn Leute die das bei Seriengerät ( analoges Telefon ) versucht haben und jetzt geheilt sind. Wenn die Schaltung komplett mit Bauteilen einer Charge bestücktwerden kann ok. Ansonsten: 2 Widerstände und ein Transistor sind sicherer und man kann beliebige Spannungen erzeugen:

+---+ R1 | | C +--B | E R2 | +---+

Er gilt für Z-Dioden im Übergangsbereich bei 5-6V als günstig. Bei der Hilfsschaltung mit Transistor kompensiert sich der Tempco natürlich nicht, die läuft weg.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Rafael Deliano schrieb:

Die Kennlinie dieses Konstrukts ist aber nicht so scharf abknickend wie bei einer Zehner-Diode. Von welcher BE-Spannung gehe ich hier aus? Wenn ich einfach sage, zwischen 0,6 und 0,8V sind mir die Toleranzen schon viel zu groß.

Das ist bekannt.

Ich brauche ein schnelles einfaches Konstrukt, das im Gesamten maximal

10% Toleranz hat, also inklusive Temperatur und 10µA - 2mA.

Mit einer 1%-Z-Diode sollte das doch möglich sein, oder?

Michael

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Michael Rübig

Hallo Michael,

Ich habe Zenerdioden in den letzten Jahren nur noch herausentwickelt, weil Kunden damit Produktionsprobleme hatten. Meist ging es einige zigtausend Einheiten gut und dann kam eine ganze SMT Rolle von 4000 Stueck oder so, die 4000 Platinen durch den Endtest rasseln liess.

Ich nehme nur TL431, TLV431 und aehnliche als Spannungsreferenz, Begrenzer und sonstwas, wo sonst Z-Dioden waeren.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

TL431. Der ist verdammt billig, wird in Gigastückzahlen von diversesten Herstellern gebaut und ist erstaunlich präzise.

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Robert Obermayer

Michael Rübig schrieb:

Auch ich empfehl dir da TL431 und seine Nachbauten.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Ich mache typisch Versuch mit BC547B auf Breadboard mit verschiedenen Widerstandspärchen. Könnte man vermutlich in LTSpice auch machen.

Man könnte ja Darlington nehmen ...

Die Transistorschaltung ist eventuell langsamer als Z-Diode, aber könnte sein, daß z.B. das Rauschen im Knick besser ist. Oft muß man ja Kondensator parallel zu Z-Diode schalten um diesen Effekt wegzubekommen.

Sind die handelsüblich ? Es gab von Motorola "temperature compensated zener reference diodes" mit krummen Spannungen wie 6,2 8,9 9,0 11,7 V und detaillierten Datenblättern. Der Bereich wird aber mächtig von ICs angeknabbert.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hatte ich auch schon überlegt. Mit den beiden Widerständen liegt man aber auch ganz schnell bei 3% Toleranz. Außerdem ist der Mindeststrom ziemlich hoch.

Michael

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Michael Rübig

Hallo,

Rafael Deliano schrieb:

Mir ist nicht klar, wie ich da eine Worst Case Betrachtung machen soll. Rein messtechnisch ist die Z-Diode super. Rein messtechnisch wird auch die Transistorlösung gut sein. Einer theoretischen Worst-Case Betrachtung hält das aber nicht stand.

Das Rauschen ist kein Problem. Einsatz der Z-Diode siehe Antwort an Dieter. Ich habe noch nicht geprüft, wie konstant der Strom durch die Z-Diode ist und wie schnell das Konstrukt für gute Funktion sein muss.

Michael

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Michael Rübig

Es gibt auch noch die Version mit 0,5% Genauigkeit.

bis dann,

Martin

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Martin Wiesner

Hallo Michael,

TLV431?

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Michael,

Nach meiner Erfahrung halten sie auch oft in der Serie nicht stand. Koennte da einige traurige Beispiele aus Massenfertigung Fernost bringen. Toleranz aus dem Ruder gelaufen und schon kommt beim Endtest nur noch Murks raus. Dann klingelte mitten in der Nacht mein Telefon.

Ganz ehrlich, besser als 5% wuerde ich mir bei Z-Dioden auf die Dauer von einem Produktionsjahrzehnt oder mehr nie versprechen.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Joerg,

Nett als 1,24V-Referenz (ganz andere Anwendung)... aber mit um die 0,22 US$ @ 1k sauteuer (im Gegensatz zu

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Thomas Langhammer

Hallo Thomas,

Bei SMT musst Du schon eine Rolle abnehmen, sonst wird es teurer. In 3k kostet er bei Digikey etwas ueber $.016:

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Aber ich rechne meist mit asiatischen Preisen und wesentlich hoeheren Stueckzahlen, dann kann man ihn auch unter 10c bekommen. Sehr gewieft ist natuerlich, wenn irgendwo in der Schaltung schon eine Referenz abgezwackt werden kann. ADC, uC, irgendwo. Dann haengt man eine uebriggebliebene Opamp-Sektion plus Diode dran, ein paar Widerstaende und die Sache ist geritzt. Mache das gerade am CAD PC nebenan. Es ist zwar ein TLV431, aber der muss auf zwei Hochzeiten tanzen und kostet damit pro Aufgabe nur noch die Haelfte ;-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Michael!

Es gibt Z-Dioden die bis 50uA heruntergehen und nicht "so" schlecht sind:

1N4678 .... (Hersteller: Vishay. OnSemi) Gibt es auch in SMD: MMSZ4678 .... (Hersteller: Vishay, OnSemi)

Billigere L=F6sung gibt es nicht!

LM431 ist eine g=FCnstige L=F6sung, geht aber nicht ab 100uA.

F=FCr weniger Strom LM4041, leider teurer.

HTH lg Peter

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Peter Reiter

Ungünstige Varianten kann man im Breadboard durch Stöpseln von Transistoren mit niederiger Stromverstärkung ( d.h. BC547A statt der in Serier verwendeten B oder C ) und passend durch Serien/Parallelschaltung gedokterte Widerstände nachbilden.

Und in LTSpice natürlich auch mit gedokterten Daten simulieren.

"Worst-Case Betrachtung": Es ist dabei irreal bei allen 3 Bauteilen den schlechtesten Fall anzunehmen. In üblicher Industrie war/ist Monte Carlo nichtnur wegen günstigerer Rechenzeit üblich. Wem das nicht geheuer ist: auf das genannte IC übergehen.

MfG JRD

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Rafael Deliano
*Joerg* wrote on Thu, 07-01-25 22:34:

Geht es darum überhaupt? Das Ursprungsposting hatte ich so verstanden, daß der OP (und ich auch) von dem sehr sauberen und scharfen Knick überrascht war. Ich hätte dem Bereich wenige Mikro- bis einige Milliamprere glatt ein halbes Volt zugestanden - bisher habe ich vor Referenzen immer eine Konstantstromquelle gesetzt.

Und Toleranz ist doch sehr oft gar nicht wichtig sondern nur Reproduzierbarkeit (zeitliche, nicht in der Serie) und Stabilität.

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Axel Berger

Wir hatten da schon mit popeligen 1N4148 oder ähnlich von Vishay massiven Ärger. Trotz angeblichern 100%-Prüfung waren bei einer Lieferung die Ausfälle im %-Bereich :(

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Ralph A. Schmid, DK5RAS

Joerg schrieb:

Kann keine 15V

Michael

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Michael Rübig

Man muß halt aufpassen ob man eine Wunschliste hat die man zugunsten der realen Möglichkeiten aufweicht oder ob man strikt auf "Pflichtenheft & Termine" macht.

Schönes Beispiel für letzteres:

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Die Fotos stellen die Stromversorgung einer Luftabwehrrakete dar. Der Drahtverhau in Bild 2 ist "the unit as currently built" ( das wird den Steuerzahler aber freuen ... ) "requirements necessitated changes ... which were difficult to achieve ... generally working against very tight timescale ... designer saw the function ... as his main task with economic manufacture given scant attention" In Bild 3 ist dann das geplante Redesign mit unten 3 gestapelten Leiterplatten. Wie der Autor andernorts schreibt: "consider - A Rolls-Royce Silver Spirit car manufactured at the same rate scheduled for a new air-to-air missile has the same factory cost as currently predicted for the missile." Es gibt sicherlich Bereiche in der Industrie wo geringe Stückzahlen/Jahr von Geräten gefertigt werden, aber selten im Stil der government projects Hoflieferanten.

MfG JRD

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Rafael Deliano

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