Jak zjistit průrazné napětí Zenerovy diody?

PhDr. Mgr. Jeroným Klimeš, Ph.D. 2025-08-15

O morálně-volních vlastnostech Zenerovy diody jsme si již popovídali v článku o emitorovém sledovači v rámci série: Do smrti budu lépe rozumět kolotočům než tranzistorům . Stejně tak si přečtete článek o zenerkách na Wikipedii.

Zenerova dioda je jako potrubí, které v propustném směru klade minimální odpor, ale v opačném, závěrném směru se nechá přesvědčovat až do určitého, tzv. průrazného napětí, kdy povolí a protéká. Ale do neznámé zenerky raději nepouštějte víc než 10 mA, aby to přežila.

Snad nebyl jsem moc impertinentní řka o ní, že je inkontinentní. To se o ní koneckonců taky všeobecně ví. Co se ale neví je tzv. průrazné napětí té diody, co zrovna teď držíte v ruce. To si musíme změřit a na to je dobré si na to udělat udělátko.

U neznámé Zenerky musíme především dávat pozor na testovaný proud, aby nepřesáhl zmíněných 10 mA. Máme-li třeba zdroj napětí 5, 12 a 30V, tak z Ohmova zákona si spočítáme:

R₁₂=U/I=12/10*1000=1200 Ω

Analogicky R₅=500 Ω a R₃₀=3000 Ω. Takže nic nezkazíme, když dáme do série k diodě odpor od 1,5 do 5 kΩ, a budeme se tak pohybovat v jednotkách mA až 15, popř. 50 V.

Zenerovy diody při různých napětích

V propustném směru se chová zenerka jako každá jiná dioda. Ale v závěrném směru si drží svých 5,6 V. Proč se vyrábí tak nesmyslná hodnota? Protože nad zenerkou bude ještě tranzistor. Na tom uvízne okolo 0,3 V, takže dohromady se vejdeme do téměř přesných šesti voltů, viz stránka o emitorovému sledovači.

Všechna tato zapojení při různých napětích můžeme sesypat do jednoho grafu. Ale je třeba umět ho číst. Číst grafy je druh gramotnosti, který umějí elektrikáři, přírodovědci, ale třeba na filozofické fakultě je hodně lidí, kteří to neumí. Je to totiž úplně jiný druh gramotnosti podobně jako třeba umět číst a psát noty. To též umí jen vyvolení. I zde platí zásada - kolik jazyků znáš tolikrát jsi člověkem.

Zenerova dioda ve střídavém proudu

Zelená sinusoida ukazuje, jak se mění napětí zdroje od -12 do +12 V a zpět, prostě střídavý proud. Zenerova dioda (červená) jen trochu následuje napětí zdroje. V závěrném směru (dole) se zasekne na 5,6 V. V propustném směru už na necelých 0,5 V.

Tyto dvě meze vidíme též na grafu napravo, kde v propustné oblasti je skoro svislá čára na půl voltu a v závěrné oblasti je skoro svislá čára na 5,6 V. Svislá čára znamená, že proud roste nade všechny meze, tedy že rychle hrozí přepálení diody.

Černá tečka v závěrné oblasti označuje aktuální bod, který leží právě v průrazném napětí - to je na grafu ten propad dolu na -5,6 V.

Ten máme i na schématu nad tímto grafem: U=5,562 V a I=1,146 mA. R=U/I=4853 Ω. V tomto bodě a v tomto okamžiku má zenerka odpor skoro 5 kΩ, ale tato hodnota se výrazně mění, proto se Zenerova dioda nepovažuje za pasivní prvek ale aktivní. Protože občas ale její odpor klesá na pár Ohmů, tak jí dáváme do série ochranný odpor, který brání tomu, aby proud diodou rostl nade všechny meze a aby se přepálila.

Jak takové udělané udělátko vypadá?

Udělátko připojím ke zdroji, na kterém je t.č. 0 V DC.

Voltmetr přicvaknu k TP a TP2.

Mezi krokosvorky vložím diodu (zelená čárka), i když nevím, jak je orientovaná.

Pomalu zvedám napětí zdroje a koukám na měřák, kde se nárůst zastaví.

Když je na ní stále příliš malé napětí, tak prohodím kontakty zenerky plus a minus, protože mám diodu špatně orientovanou.

Když se nárůst napětí zastaví na vyšší hodnotě, tak jsme nalezli průrazné napětí zenerky.

Když je na ní v obou směrech stále malé napětí (tzn. vodí jako obyčejný drát), tak je zřejmě zničená, nebo to není Zenerova dioda (třeba je to pojistka), nebo obojí.

Jak udělané udělátko funguje?

Do testeru vložíte nějak zenerku mezi svorky TP2 a TP.

Napětí zdroje zvyšujete od nuly do řekněme 15 V (TP1 ku TP). Tak vznikne nárůst napětí - červená čára na grafu.

Na svorky TP2 (test point two) oproti společnému TP připojíme voltmetr na stejnosměrný proud, měřák.

Na voltmetru „laboratorního“ zdroje sice vidím, jak mi napětí zdroje roste, ale je mi to vcelku jedno, protože mě více zajímá napětí, které měřím voltmetrem. Kde se asi zasekne? (vodorovná část zelené čáry na grafu)

Když mám diodu špatně zapojenou (v propustném směru), tak se napětí pohybuje okolo voltu - zelená čára zůstává dole.

Když mám diodu dobře zapojenou, tak se mi zasekne na vyšším napětí - zde 5,6 V - zelená čára uprostřed. Jak vidím, že se dioda zasekla na propustném napětí, a tak dál napětí zdroje už moc nezvyšuji.

Je-li to zenerka s průrazným napětím, které hledám, tak si zapamatuji její orientaci vůči plus a minus a rychle ji přiletuji, kam patří, než to zapomenu.

K čemu jsou Zenerky dobré? Reference nebo regulace

Slouží jako referenční zdroj napětí, viz výše emitorový sledovač. To znamená, že není třeba, aby skrz ní šel velký proud, stačí když se postaví a řekne: „Tady na tom drátu je 5,6 V DC. Puncto.“ Právě tyto referenční zenerky jsou velmi malé bez čitelných popisků, protože nikdo od nich nechce, aby přenášely velký výkon, chce se od nich jen stabilní referenční napětí

Nebo zenerky někdy slouží k ochraně jiných součástek, jako například operačního zesilovače či Mosfet tranzistoru, kde regulují napětí, aby nebylo na jejich vstupech větší, než mají rádi. Tady naopak potřebujeme, aby mohl jimi protékat i dost velký proud.

Rozdíl mezi zenerkou a obyčejnou diodou v testovači mosfetů

Diody bývají často červené, mají na jedné straně černou čáru. Ale není až tak jednoduché odlišit zenerku od obyčejné diody, zvláště když jsou pidi malé.

V Hamíkovi č. 395, (Záloha), vyšel návod na jednoduše geniální tester tranzistorů mosfet od Ing. Petra Jeníčka. Ten mi také poradil, že mohu dát dvě diody proti sobě a ne do můstku. Tento tester jsem si postavil, oživil a strkal mezi jeho krajní svorky různé diody, čímž se zcela vyřadila z provozu jeho střední část, která je na následujícím obrázku barevně zvýrazněna.

Na následujících obrázcích vidíte krokosvorky, k nim připojené sondy multimetru a diody - dvakrát stejná obyčejná dioda, dvakratá stejná zenerka. Na první pohled vypadají dost podobně - proto je musíme meřit.

My si teď budeme všímat zelených LEDek a přepínače napětí.


Svítí pravá LEDka, ergo teče proud. Malé napětí, ergo malý odpor, dioda je otevřená.	Nesvítí žádná, ergo neteče proud na diodě je větší část napětí zdroje, Tak poznáme, že je to normální dioda	Opět svítí pravá LEDka, ergo teče proud. Malé napětí, ergo malý odpor, dioda je otevřená.	POZOR, svítí levá LEDka, teče proud a na zenerce je průrazné napětí, Tak poznáme, že je to Zenerova dioda
Obyčejná dioda propustný směr přepínač vlevo	Obyčejná dioda nepropustný směr přepínač vpravo	Zenerova dioda propustný směr přepínač vlevo	Zenerova dioda nepropustný směr přepínač vpravo

Tak mi tedy řekněte, co to je? aneb Testovací otázka

Jak by obrázky nahoře vypadali, kdyby se jednalo o zenerku na 20 V? (odpověď dole)

Toto je jedno ze zajímavých vedlejších využítí testovače mosfetů. Ten si můžete postavit buď celý, nebo pro diody vám stačí jen jeho zvýrazněná část.

Odpověď na testovací otázku

Do 20V se taková Zenerka chová jako obyčejná dioda, tedy jako druhý obrázek.