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Z-Diode

Für gewöhnlich lassen Dioden den Stromfluss lediglich in Durchflussrichtung zu und sperren in Gegenrichtung, um zum Beispiel als Gleichrichterdiode den Stromfluss nur in eine Richtung zu gewährleisten. Als spezielle Art der Dioden dient die Z-Diode dagegen hauptsächlich zur Stabilisierung von Spannungen. Sie kann aber auch dafür verwendet werden, Spannungen in einem Stromkreislauf zu begrenzen. Wie genau die Z-Diode funktioniert, welche Vor- und Nachteile sie bietet und in welchen Bereichen sie eingesetzt werden kann, erfahren Sie in diesem Ratgeber. Des Weiteren gibt es beim Kauf einige Dinge, auf die Sie achten sollten, um die richtige Diode für Ihre Bedürfnisse auswählen zu können.

Welche Vor -und Nachteile haben Z-Dioden?

Z-Dioden eignen sich hervorragend zur Spannungsstabilisierung, da sie vergleichsweise günstig und simpel in der praktischen Anwendung sind. Sie können also trotz variablen Stromflusses die Spannung konstant halten, um so empfindliche Bauelemente vor Spannungsschwankungen zu schützen. Dennoch ergeben sich je nach Anwendungsbereich verschiedene Nachteile, die es zu berücksichtigen gilt.

Sollten Sie mit Signalen arbeiten, kann es passieren, dass die Z-Diode durch die Nichtlinearität des Bauteils verzerrend auf Signale wirkt. Etwaige Verzerrungen können sowohl in Durchflussrichtung, als auch in Sperrrichtung auftreten.

Wie temperaturabhängig sind Z-Dioden?

Z-Dioden erhitzen sich im normalen Betrieb kaum. Sollte es allerdings zu einer starken Belastung kommen, kann eine sehr hohe Temperaturentwicklung entstehen. Bei einer Belastung über der maximal zulässigen Verlustleistung kommt es unter anderem durch die starke Erhitzung zu einer sehr schnellen Materialermüdung, was zur Zerstörung des Bauteils führen kann. Vor allem bei Anwendungen, die eine genaue Spannung benötigen, ist die Temperaturabhängigkeit von Nachteil. Die Temperaturabhängigkeit einer Z-Diode wird durch den Temperaturkoeffizienten angegeben.

Wofür werden Z-Dioden eingesetzt?

Vor allem bei Schaltungen mit geringem Stromfluss erweisen sich Z-Dioden zur Spannungsstabilisierung als besonders nützlich. Dies kann beispielsweise bei Netzgeräten genutzt werden, da sie die Gleichspannung stabilisiert und dadurch die Restwelligkeit minimiert.

Hilfreich können sie aber auch bei der Spannungsbegrenzung, sowie beim Überlastungsschutz sein. Dabei können Messgeräte durch Z-Dioden geschützt werden, denn sie begrenzt die Spannung bei Vollausschlag im Messgerät. Dadurch steigt der Strom im Messgerät nicht weiter an und es ist vor Überlastung geschützt. Wenn Sie Z-Dioden als Sicherheitsbarriere im Explosionsschutz einsetzen möchten, so spricht man in der Regel von einer Zenerbarriere. Sie verhindert das Eindringen von unzulässig hoher Energie in einen hoch entzündlichen Bereich.

Darüber hinaus werden Z-Dioden häufig dazu verwendet, Störungen darzustellen, die beispielsweise dazu dienen, Störungen in einem Übertragungskanal zu beschreiben. Diese Störungen werden weißes Rauschen genannt und können durch den Lawinen-Effekt der Z-Dioden gut generiert werden. Je stärker dabei der Stromfluss ist, umso größer ist auch der Rausch-Effekt. Das durch die Bewegungen der Ladungsträger innerhalb der Diode hervorgerufene Rauschen wird auch Schrotrauschen genannt und wird durch den oben beschriebenen Lawinen-Effekt in den Z-Dioden noch verstärkt.