Diode Zener – Mini-Celule Fotovoltaice din Reciclare Creativă

Vrei să înveți cum să transformi niște diode Zener reciclate în mini-celule fotovoltaice care captează energia solară? Nu vor alimenta orașe întregi, dar cu siguranță îți pot pune în funcțiune un ceas electronic (de mână) sau un LED.

Îmbinând reciclarea creativă cu principiile electronice de bază, vei descoperi cum să reutilizezi componente din dispozitive vechi pentru a crea un proiect care combină tehnologia cu ingeniozitatea. Lasă-te inspirat de ideile DIY și intră în universul experimentelor care aduc un strop de inovație și stil retrofuturistic fiecărei raze de soare!

Diode Zener – Ce sunt, cum le putem găsi și recicla?

Dioda Zener este un component electronic special care permite curentului să treacă într-un singur sens, iar dacă tensiunea atinge un anumit prag (numit tensiune Zener), permite curentului să treacă și invers.

Rolul lor în circuite este să stabilizeze tensiunea, protejând componentele sensibile. Diodele Zener sunt esențiale în sursele de alimentare, radiouri, televizoare sau alte dispozitive electronice.

Aceste diode au fost numite după Clarence Zener, fizicianul care a descris pentru prima dată efectul Zener în 1934. Deci, un component mic, dar cu o poveste mare!

1. Identificarea electronicele vechi:
   • Radiouri defecte, surse de alimentare, încărcătoare stricate.
   • Diodele Zener arată ca niște cilindri mici, negri, cu o dungă gri (marcând catodul).
2. Instrumente necesare:
   • Clește mic: pentru extracția sigură.
   • Pistol de decapat: pentru a îndepărta diodele de pe plăcile electronice.
3. Siguranța pe primul loc:
   • Folosiți mănuși și ochelari de protecție.
   • Cereți permisiunea unui adult înainte de a demonta electronice vechi.

Testează diode Zener în lumina soarelui

1. Cu ajutorul patentului îndepărtezi partea neagră/materialul de pe dioda Zener, cu grijă, să rămână numai partea metalică sau maxim o jumătate.
2. Fixează bornele multimetrului pe bucata de metal obținut din diodă, în ambele capete.
3. Poziţionează metalul sub lumina soarelui apoi la umbră şi observă diferenţa.
4. Repetă măsurătoare pentru tensiune (V) sau curent (A).

Diodele Zener se comportă ca Mini-Celule fotovoltaice

Fenomenul pe care îl observi se datorează efectului fotovoltaic – același principiu de bază care stă la baza funcționării panourilor fotovoltaice. Diodele Zener, deși nu sunt proiectate explicit pentru a genera electricitate din lumină, au o structură semiconductoare care le permite să capteze energia luminii solare.

Vei descoperi că atunci când poziţionezi dioda Zener în lumină, voltmetrul îţi va indica o tensiune în borne, iar când o duci la umbră, dioda nu va emite nici o tensiune.

Structura diodei Zener:

• Diodele Zener sunt fabricate din materiale semiconductoare, de obicei siliciu, care formează o joncțiune p-n. Aceasta este regiunea unde un strat de semiconductoare de tip p (încărcat pozitiv) se întâlnește cu un strat de semiconductoare de tip n (încărcat negativ).
• Sub influența luminii, electronii din zona de valență a materialului semiconductiv absorb energia fotonilor și sar în banda de conducție, lăsând în urmă “goluri” (zone încărcate pozitiv).

Efectul fotovoltaic:

• Când fotonii din lumina solară lovesc joncțiunea p-n, electronii și golurile generate sunt separate de câmpul electric intern al diodei.
• Electronii se deplasează către partea n a joncțiunii, iar golurile către partea p, creând o diferență de potențial (tensiune electrică) între cele două capete ale diodei.

De ce produce curent dioda Zener?

• Materialul semiconductiv din diodă și structura joncțiunii p-n funcționează similar cu celulele fotovoltaice. Deși nu este optimizat pentru colectarea luminii, o cantitate mică de curent este generată datorită efectului fotovoltaic.
• Tensiunea de 0.422V este rezultatul energiei medii pe care electronii o obțin atunci când sar în banda de conducție.
• Curentul de 0.0084A este influențat de suprafața expusă a joncțiunii și de intensitatea luminii incidente.

Un ceas electronic alimentat cu energie solară de la “celule fotovoltaice” din diode!

Întradevăr, este vorba despre un voltaj foarte mic, aşadar pentru a alimenta un laptop cu astfel de celule fotovoltaice din diode Zener, probabil ai avea nevoie de câteva mii sau milioane. Dar pentru a alimenta un ceas de mână, uite cum se face:

Resurse:

• Diodă semiconductoare – Wikipedia