ツェナー電圧とは?『温度特性』などを解説!

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この記事では『ツェナー電圧』について

  • ツェナー電圧\(V_Z\)とは
  • ツェナー電圧\(V_Z\)の『バラツキ』・『特性』・『温度特性』

などを図を用いて分かりやすく説明するように心掛けています。ご参考になれば幸いです。

ツェナー電圧\(V_Z\)とは

ツェナー電圧VZとは

ツェナーダイオードに印加する逆電圧\(V_R\)(カソードにプラス、アノードにマイナスを印加した時の電圧)を徐々に上げていくと、降伏現象が生じ、ある点で急激に電流が流れ始めます。

この急激に電流が流れ始める時の電圧をツェナー電圧(降伏電圧)\(V_Z\)といいます。また、その時に流れている電流をツェナー電流\(I_Z\)といいます。

降伏現象が生じた後は、ツェナー電流\(I_Z\)が変化してもツェナー電圧\(V_Z\)はそれほど変化しません。そのため、この特徴を利用して、ツェナーダイオードは定電圧回路に使用されていることが多いです。

一般整流ダイオードの降伏電圧

一般整流ダイオードの降伏電圧

一般整流ダイオードの降伏電圧」は「ツェナーダイオードの降伏電圧」よりもかなり大きくなります。

補足

  • ツェナー電圧は英語では「Zener Voltage」と書きます。

ツェナー電圧\(V_Z\)のバラツキ

ツェナー電圧VZのバラツキ

ツェナーダイオードのツェナー電圧\(V_Z\)はデータシートに記載されています。

上図に示しているのはローム製ツェナーダイオード(UDZVシリーズ)のデータシートの一部です。ツェナー電流\(I_Z\)が5mA流れている時のツェナー電圧\(V_Z\)が記載されています。

データシートにはツェナー電圧\(V_Z\)の「最小値(MIN.)」と「最大値(MAX.)」が記載されています。UDZV 20Bの場合、ツェナー電圧\(V_Z\)の最小値(MIN.)が19.520Vで最大値(MAX.)が20.390Vとなります。

これは、ツェナー電圧\(V_Z\)は同じ型番でもバラツキがあることを示しており、同じ条件でも個体によって、ツェナー電圧\(V_Z\)が19.6Vだったり20.0Vだったりするということです。

「ツェナー電流\(I_Z\)-ツェナー電圧\(V_Z\)」の特性

「ツェナー電流IZ-ツェナー電圧VZ」の特性

データシート上には「縦軸:ツェナー電流\(I_Z\)」で「横軸:ツェナー電圧\(V_Z\)」の特性(\(I_Z\)-\(V_Z\)特性)が記載されていることがあります。上図に「UDZV 20B」の「\(I_Z\)-\(V_Z\)特性」を示します。

先ほど、示した表ではツェナー電流\(I_Z\)が5mAの時のツェナー電圧\(V_Z\)が記載されていましたが、「\(I_Z\)-\(V_Z\)特性」ではツェナー電流\(I_Z\)が変化した時にどれくらいツェナー電圧\(V_Z\)が変化するかが分かります。

また「\(I_Z\)-\(V_Z\)特性」を見ると、周囲温度\(T_a\)によりツェナー電圧\(V_Z\)が変化していることが分かります。「UDZV 20B」の場合は、周囲温度\(T_a\)が上昇すると、ツェナー電圧\(V_Z\)が増加しています。

次にツェナー電圧\(V_Z\)の温度特性について説明します。

ツェナー電圧\(V_Z\)の温度特性

ツェナー電圧VZの温度特性

ツェナーダイオードのツェナー電圧\(V_Z\)は温度によって変化します。

温度特性で特徴的なのはツェナー電圧\(V_Z\)の大きさによって、正の温度係数を持つツェナーダイオードもあれば負の温度係数を持つツェナーダイオードもあることです。

具体的には、ツェナー電圧\(V_Z\)が5V付近を境界とし、5V付近よりもツェナー電圧\(V_Z\)が高いものは正の温度係数を持つため、温度が上昇するとツェナー電圧\(V_Z\)が増加します。一方、5V付近よりもツェナー電圧\(V_Z\)が低いものは負の温度係数を持つため、温度が上昇するとツェナー電圧\(V_Z\)が減少します。

また、ツェナー電圧\(V_Z\)が5V付近のツェナーダイオードは正の温度係数と負の温度係数がお互いに打ち消し合うため、温度変化が小さくなります。

あわせて読みたい

ツェナー電圧\(V_Z\)の温度特性については、下記の記事で別途説明しています。興味のある方は下記のリンクからぜひチェックをしてみてください。

ツェナーダイオードの温度特性について!
ツェナーダイオードの温度特性について!

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まとめ

この記事では『ツェナー電圧』について、以下の内容を説明しました。

  • ツェナー電圧\(V_Z\)とは
  • ツェナー電圧\(V_Z\)の『バラツキ』・『特性』・『温度特性』

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