zener meting

Een 1N823 is een temperatuur gecompenseerde zenerdiode, er staan meerdere diodes in serie.

Is waarschijnlijk een zener van ongeveer 5v6 met een diode in serie. Daarbij heffen de temperatuur coëfficiënten van de zener en de diode elkaar op waardoor het een stabielere referentie wordt dan alleen een zener.

De 1N823 is een temperatuurgecompenseerde zener, volgens de datasheet.

Ik kon zo snel geen 1N823 vinden maar wel een 1N821, uit dezelfde familie. Heb deze even aan de signature analyzer gehangen.

Zoals op de tweede foto te zien is slaat hij in 'forward' door bij ca. 12V, niet de gewoonlijke 0.65V. In elk geval geen gewone zenerdiodekarakteristiek!

H=2V/div:

H=10V/div:

Temp. gecompenseerde zener diodes zijn geen gewone zenerdiodes en hebben een PN-NP constructie ter temp. compensatie, de 0,6V forward bias zul je bij dit type zener diodes niet kunnen meten.

Mooi, bedankt, dat klinkt logisch en dat verklaart de meting dan ook.

Ik dacht de verklaring in de datasheet te vinden, maar die zegt hier helemaal niks over.

Hi Fred en anderen,

Dit is een speciale serie Zeners, zoals anderen ook al gezegd hebben.
Het is een Zenerdiode met een extra diode er mee in serie in één huisje voor de temperatuur compensatie.
Lees het document dat Arco hier laat zien als je meer wilt weten.

Deze referentie Zeners moeten gebruikt worden rond de 7,5mA Zenerstroom,
deze stroom moet je ook constant houden, dit voor de beste temperatuur stabiliteit.

Kijk eens naar het onderstaande plaatje dat een deel van een ontwerp van mij is, voor deze Referentie Zener serie.

Zener Instelstroom
De rode weerstanden bepalen de stroom door de Zener, de waarden voor deze weerstanden is afhankelijk van de uitgang spanning, in dit ontwerp is dat ongeveer 18,2V.
Maar ook is het afhankelijk van de Zenerspanning waarbij de temperatuur gevoeligheid vrijwel "0" is,
dat is bij de 1N82x series rond de 7,5mA.
Voor een aantal van deze Referentie dioden heb ik de optimale Zenerstroom gemeten zodat ik dan bij een gewenste uitgangspanning de rode weerstanden goed kan berekenen.

Schalen Zenerspanning en filtering ruis
De groene weerstanden bepalen de uitgangspanning, dit bij de optimale stroom van de Zener en de spanning die dan over de Zener valt, in mijn schema is dat dan 6,072V.
R1 en C1 filteren een deel van de Zenerruis, ook C2 heeft deze functie. (hoe kleiner de versterking, hoe minder C2 nodig is)

OpAmp en uitgangstroom
De transistor Q1 zorgt er voor dat de OpAmp geen uitgang stroom van betekenis hoeft te leveren en hierdoor ook niet kan opwarmen en zijn eigenschappen shiften.
Door de twee weerstanden direct aan de 2N3904, hier de basis en de collector, kan deze niet HF genereren bij capacatieve belasting aan de uitgang en is door de collectorweerstand redelijk kortsluit vast, dit aanpassen als gewenst.
De Zenerstroom en de uitgangstroom loopt door R8.
R11 is voor het opstarten van de schakeling en helpt in deze versie met ongeveer 1mA bij de Zenerstroom en de stroom naar de uitgang.

Uitgang condensator en OpAmp type
Deze schakeling voor mijn toepassing heeft geen elco over de uitgang, dat kan wel, maar dan moet C2 weg een zeg 470pF tussen pen-6 en pen-2 van de OpAmp.
Dan een paar microfarad over de uitgang aanbrengen is voldoende.
De rede dat het niet in dit schema staat is, omdat het schema ontworpen is voor mijn toepassing,
deze Referentie schakeling ziet geen capacitieve belasting.
De OpAmp voor deze voedingspanning is een hele mooie, en dat is het Zero Drift model ADA4523-1 van Analog Devices.
De 10µF condensatoren C1 en C2 zijn goede film typen.

.

Hoe schaal je de weerstanden van deze schakeling...
Zoek eerst een goede Zener 1N82x uit, je hebt er meestal meerdere nodig om er één te vinden die goed genoeg temperatuur stabiel is.
Fred, jij kan je SMU gebruiken als 7,5mA stroombron, deze 7,5mA is dan je startwaarde,
deze waarde ga je later een klein beetje variëren om het optimale temperatuur stabiele punt te vinden.

Sluit de Referentie Zener op de manier aan zoals onderstaand plaatje.
Dit is een goede manier gebleken na vele testen om te zien hoe ik dit kon aanpakken.

Eerst even het plaatje van de Zener meting opset met klemmetjes.

.

Montage voorbeeld testen Zener
Je ziet hier een Motorola 1N829A in een klemmetje bevestigt en ook nog eens precies in het midden van de twee klemmetjes. (Thermisch in balans)
De aansluitdraden zijn omgebogen en gaan bij mij dan naar kleine klemmetjes(lage thermische massa) die dan naar de regelbare stroombron gaan.
Zet je meter (DMM7510) vast op het 10V bereik en je NPLC op 5 hier even geen filtering toepassen.
Test eerst je SMU of hij op het goede bereik staat en niet meer dan de gewenste stroom levert, en zet de spanning van de SMU op 10V.

Bij een goede Zener diode en je houd je aan het wat ik hier uitleg, dan verloopt de Zenerspanning direct na het inschakelen minder dan 10PPM.

Door de Zenerstroom nu te veranderen tussen 7 en 8mA kan je het "0" PPM punt vinden van de te meten Zener.
Ik had zeer goede resultaten met de: Motorola Serie 1N82xA.
Met andere bekende merken was de kwaliteit duidelijk veel minder,
ook al was het een 1N829A welke de duurste is uit deze serie en 14 tot 18 Euro per stuk kost!
Dus tot nog toe gaat mijn voorkeur uit naar Motorola Zeners.

Ik begin dus met 7,5mA laat de Zener even warm worden en dan nul ik de DMM7510,
schakel de SMU uit(je enable schakelaar) wacht even en schakel je SMU weer in.
Nu kan je zien of de spanning oploopt naar je "0" meting of naar beneden gaat, pas nu je stroom aan met zeg 0,1mA, even wachten daarna weer nullen en weer even wachten.
Nu je SMU weer afschakelen even wachten en de SMU weer inschakelen, als het goed is weet je nu welke kant je de stroom moet instellen om bij het punt te komen voor optimale temperatuur stabiliteit.

Hou rekening met de Ri van de te meten Zener, deze is bij de goede typen kleiner dan 10Ω,
maar bij hele kleine aanpassingen van de stroom door de Zener zie je dat direct aan de Zener spanning.
De stroom door de Zener is hier belangrijk en laat je niet afleiden door de variatie van de Zener spanning
als je de stroom aanpast, het gaan na het aanpassen van de stroom even wachten tot thermisch stabiel is en dan nullen.
SMU uit, wachten SMU weer aan, meten, stroom weer een beetje aanpassen, wachten, nullen SMU weer uit enz.

Op de foto met de Zener in de klemmen is het van belang dat je daar geen dikke klemmen of draden gebruikt,
dat gaat een te lange thermische tijd geven.
De klemmen of bedrading ook symmetrisch aanbrengen zoals ik de Zener ook precies in het midden heb gezet, het zijn Referentie Zeners dat verdiend aandacht om het goed te doen.
Niet omdat ik dat vind, maar omdat ik al meerdere keren er aardig de fout mee ben ingegaan!

Bij een goed Zener en goed ingesteld wat stroom betreft, komt de Zenerspanning meestal binnen en paar seconde op de laatste digit van je DMM7510 terug.
Oja, dan nog even dit, het schema is voor mij op een standaard manier getekend, maar dat zou voor een aantal componenten natuurlijk als "ster configuratie" getekend moeten worden.
Daar was ik voor mijn toepassing nog niet aan toe gekomen.

Heb je het optimale stroompunt gevonden, dan heb je ook de Zenerspanning die daar bij hoort.
Met deze Zenerspanning kan je dan de gain weerstanden, welke groen zijn in mijn voorbeeldschema berekenen en daarna de rode weerstanden voor de optimale Zenerstroom.
De rode weerstanden kan je ook voor een heel klein gebied instelbaar maken voor de optimale Zenerstroom.
Dat is dan R3 iets hoger in waarde berekenen zeg 0,2mA lager en dan in serie met R6 een 20 slag instelpotmeter opnemen die samen met R6 tot 0,2mA hoger in te stellen is.
De goede verhouding kan je vinden als je de Zener goed getest hebt zoals hierboven beschreven.

Als je meetapparatuur opgewarmd is en alles is goed ingesteld, dan heb je voor iedere Zener maar een paar minuten nodig, vooral bij de Motorola typen ging het hier snel.

Fred ik hoop dat het voor jou maar ook voor andere wat inzicht geeft bij het goed instellen van Referentie Zeners.
Dit betreft natuurlijk alleen het vinden van het optimale "0" PPM punt van de Zener, lange termijnstabiliteit is weer een hele andere test!

Groet,
Bram

PS,
Heel wat foutjes en taal aanpassingen gedaan.

Iets meer over de 1N823...

1N823_AppNotes_Motorola.pdf

[Bericht gewijzigd door Arco op woensdag 8 juli 2026 21:42:06 (19%)]

Hi Arco,

Die APP Note hand ik nog niet, dank!

Bram

er zat een 1N829 in mijn Solartron Schlumberger 7061 multimeter als referentie.

Meter heb ik verkocht, maar ik kan me nog herinneren dat ik dat circuit toen bestudeerd heb.