技術士 第一次試験 専門科目 電気電子部門 電子応用 練習問題 第2問: ツェナー電圧12 Vのツェナーダイオードを使った定電圧回路がある。18 Vの直流電源の正極から200 Ωの直列抵抗を通してツェナーダイオードのカソードにつなぎ、

ツェナーダイオードに流れる電流は約22 mAです。NEETS Module 07 (NAVEDTRA 14179) 第3章は、ツェナーダイオードは逆方向の降伏領域で使うように作られ、降伏電圧に達すると電源電圧によらず端子電圧がほぼ一定に保たれるので、負荷の電圧を一定にする定電圧回路に使われると説明しています。

負荷だけをつないだときの電圧は18×1500/1700≒15.9 Vで12 Vを超えるので、ダイオードは降伏し、並列の負荷の電圧も12 Vです。

直列抵抗の電流 Is＝(18−12)/200＝0.030 A＝30 mA

負荷の電流 IL＝12/1500＝0.0080 A＝8.0 mA

キルヒホッフの電流則 (節点に入る電流の和＝出る電流の和) から Iz＝Is−IL＝30−8.0＝22 mA

電力で確かめると、12 V×30 mA＝0.36 Wのうち負荷が0.096 W、ダイオードが0.264 Wで、0.264/12＝0.022 A＝22 mAと一致します。ツェナーダイオードの電流は、直列抵抗の電流から負荷の電流を引いた残りです。