Pourquoi 5.1V est-il la tension Zener standard et non 5V?

En regardant sur Digikey, il y a environ 1300 résultats pour les diodes Zener 5.1V contre 6 pour celles 5V.

Y a-t-il une raison liée à la physique ou est-ce autre chose?

Les tensions de diode Zener suivent en grande partie les intervalles de valeur de la résistance E24, une plage d'intervalles spécifiée avec une précision de +/- 5%.

Les diodes Zener ne se sont pas particulièrement développées en tant que technologie, avec des références de tension précises utilisant à la place des techniques de bande interdite. Les intervalles sont restés les mêmes pendant de nombreuses années.

Soit dit en passant, les diodes Zener sont moins courantes dans les circuits que ce que l'on peut attendre des nouveaux venus en électronique, qui peuvent parfois les considérer comme des «chutes de tension magiques» attrayantes. Leur combinaison d'inexactitude de base, de variance notable avec la température et le courant et un courant de travail assez important pour la stabilité diminue leur utilité par rapport à d'autres approches et composants de conception.

Eh bien, comme les résistances et les condensateurs, les valeurs de tension des diodes zener ont tendance à suivre une plage de nombres préférés tels que: -

Donc, très souvent, vous trouverez des diodes zener 4,3 volts, 4,7 volts, 5,1 volts, 5,6 volts, etc.

Soit dit en passant, la diode zener de 5,1 volts dans plusieurs gammes de fournisseurs a le coefficient de température de variation de tension le plus bas avec la température: -

Donc, si vous aviez demandé pourquoi beaucoup de conceptions utilisent des zeners de 5,1 volts, je dirais que c'est dû à la physique.

Comme l'a dit Andy, les zeners disponibles sont forcés dans la série E24, comme les autres composants. Cela se fait en jouant avec la physique - des tensions plus faibles (moins d'environ 5 V) sont en fait des diodes Zener, et des diodes plus élevées sont des diodes à avalanche. Les diodes à avalanche fonctionnent beaucoup mieux (en termes d'avoir un «genou» tension-courant tranchant). Voici quelques courbes caractéristiques d' Onsemi qui montrent la variation des caractéristiques avec la tension zener (qu'elles montrent comme une variable continue):

Notez que l'impédance zener est tracée sur un graphique de journal de lot - l'impédance d'un zener ~ 3V à 5mA est d'environ 80 ohms, tandis que celle d'un zener 10V ressemble plus à 8 ohms. Donc, si nous utilisons une résistance de 400 ohms sur le premier (à partir d'une alimentation 5V). Si nous utilisons de la même manière une alimentation 16,7 V et un zener 10 V avec 1,33 K en série, la régulation en pourcentage est plus de 25 fois meilleure avec ce dernier. Les zéners à basse tension sont donc assez inutiles.

Il y a un créneau où la tension zener qui est choisie est basée sur la physique et sur les caractéristiques ci-dessus - et c'est pour les références de tension. Pour de nombreuses applications, les références de bande interdite ont remplacé les zeners - elles présentent de nombreux avantages, en particulier pour les applications non critiques - fonctionnement à faible puissance et basse tension, etc.

Certaines des meilleures références de composants étaient une diode Zener avec une diode série intégrée pour mettre à zéro efficacement le coefficient de température de la tension. Cette combinaison ne fonctionne qu'avec une seule combinaison tension / courant - environ 6,2 V ou 6,55 V, de sorte que le zener sous-jacent + 2 mV / degré C est environ 600 mV de moins. Un exemple de ces pièces est le 1N829 .

Ces appareils, bien que très stables, sont moins populaires de nos jours, en partie parce qu'ils ne peuvent pas être ajustés, de sorte que la tolérance de tension ne peut pas être rendue extrêmement serrée. Les références de bande interdite modernes avec des résistances ajustées peuvent être faites à des tolérances très serrées. La stabilité n'est peut-être pas aussi bonne que le zener.

Certaines des meilleures références disponibles sont toujours des diodes Zener intégrées (zeners souterrains "enterrés" avec compensation de température et rognage supplémentaires, souvent sous forme four). Un exemple de cela est le LTZ1000, probablement la meilleure référence couramment disponible en termes de tempco et de stabilité (bien que cher, gourmand en énergie et un peu nécessiteux dans d'autres domaines).

Les diodes Zener ont tendance à suivre la série E24 comme Andy aka l'a déclaré.La tolérance déclarée d'appareil à appareil de la variété de jardin Zeners est de 5% .Lorsque les variations de température et de courant Zener sont prises en compte, les choses peuvent devenir bien pires que 5% .La différence entre 5V et 5v1 n'est que de 2% .Si vous avez testé deux sacs de 10 zeners par exemple, sac A 5V et sac B 5V1, vous ne pourrez peut-être pas dire quel sac était lequel. Le même raisonnement s'applique avec les résistances de 5%.