5.6V Zenner は本当に温度係数が0に近いか

　尤も、どうしても温度係数の小さいものが必要であれば TL431(2.5V から 36V で使用可能) 等を 使用する手もあるのですが、外付け抵抗無しで (電流制限抵抗は別) 使用できれば便利です。

　東芝の 04AZ5.6X で現在は製造中止品とのこと。最大定格は 400mW、電流 5mA でツェナー電圧 5.28V(Min) から 5.91V(Max) というものです。5.6V を基準とすれば -0.32V から +0.31V の 範囲に入っているということです。長い間販売していたのに何故製造中止したのでしょうね。 販売数量が伸びないので撤退というなら分かるのですが、どうせまた同じようなものを製造している のではないでしょうか。

室温でのツェナー電圧
　10本測定してみました。5.00mA の定電流で最小 5.421V、最大 5.475V で 5.441V から 5.475V の範囲で 9本が適当にばらついています。5.6V に対して 3% 強の誤差です。過去、使用に際して 様々なツェナーダイオードの電圧を簡単に測定してきましたが、公称電圧を上回っていることは少なく、 ほとんど公称電圧より低めです。
　この状態でドライヤーの熱風を当ててみました。すると見る見るツェナー電圧が上昇するではないか。 5.6V ツェナーも温度係数は良くない！。しかし待てよ。5.0V のツェナーを 1mA の定電流で測定した 時はマイナスの温度係数だった筈。ということは、5.0V から 5.6V の間でほぼ 0 の温度係数を 有するツェナー電圧のダイオードがあるか、または流す電流を変えてツェナー電圧を変えれば 温度係数がほぼ 0 になるかもしれない。 しかし 1mA ステップで温度特性を測定するのは大変だ。

　そこで温度特性を測定する前に、最も公称電圧に近い 5.475V の素子を使用し流す電流を変えて みました。
　電流　1mA　　室温電圧　5.243V　　温度を上げるとツェナー電圧は低下する。−の温度係数。
　電流　2mA　　室温電圧　5.367V　　ドライヤーの熱風をかなり近距離で当ててもツェナー電圧は ほとんど変化しない。5.367V が 5.368〜5.369V に上昇する程度。温度係数ほぼ 0。
　電流　3mA　　室温電圧　5.421V　　温度を上げるとツェナー電圧は上昇する。＋の温度係数。

　なんとこういうことだったのか！！。電流 2mA 弱で温度係数がほぼ 0 になるようです。
　1.9mA の定電流(ツェナー電圧 5.360V)で試してみました。ツェナー電圧は全く変化しません。 素晴らしい。

　<宣伝> 　こういう時、精密電圧発生器と定電流回路があると便利です。ワンタッチで電流値を変えられます。 <宣伝>

　ここまで分かればということで、最もツェナー電圧の小さい 5.421V の素子で試してみました。
　電流　2mA　　室温電圧　5.301V　　温度を上げるとツェナー電圧は低下する。−の温度係数。
　電流　3mA　　室温電圧　5.361V　　温度を上げるとツェナー電圧は上昇する。＋の温度係数。
　電流 2.4mA　 室温電圧　5.330V　ツェナー電圧はほとんど変化しない。

他の電圧のツェナーダイオードはどうか
　3.0V ツェナーダイオード
　10mA の電流でも温度を上げるとツェナー電圧ははでに低下する。−の温度係数大。

　4.2V ツェナーダイオード
　10mA の電流でも温度を上げるとツェナー電圧ははでに低下する。−の温度係数大。

　5.0V ツェナーダイオード
　電流　3mA　　室温電圧　4.903V　　温度を上げるとツェナー電圧は低下する。−の温度係数。
　電流　4mA　　室温電圧　4.942V　　ツェナー電圧はほとんど変化しない。
　電流　5mA　　室温電圧　4.968V　　温度を上げるとツェナー電圧は上昇する。＋の温度係数。
　袋から任意に１本を取り出して測定したもので、個体によってツェナー電圧は異なります。

　6.8V ツェナーダイオード
　1mA の低電流でも温度を上げるとツェナー電圧ははでに上昇する。＋の温度係数大。

　8.0V ツェナーダイオード
　1mA の低電流でも温度を上げるとツェナー電圧ははでに上昇する。＋の温度係数大。

結論
　5.6V 付近のツェナー電圧のダイオードが最も温度係数が小さいというのは正しい。一品種しか 測定しておりませんが他メーカーのものも同じようなものでしょう。
　NS のデータブックの記述を裏付けるように、5.6V のツェナーダイオードでも最もツェナー電圧の 小さい 5.421V の素子よりも、最も公称電圧に近い 5.475V の素子の方が若干良いように(データ には表れない程度)思えます。
　何故もっと早く体系的に測定しなかったのだろうと悔やまれます。尤も結果として温度係数が 問題となる個所には 5V〜5.6V のものを使用し、電流も上述に近い程度の値で使用してきましたが・・・。

　説明するまでもないと思いますが、同じ型番の素子でも温度係数がほぼ 0 になるツェナー電圧は 異なるということです。ほぼ 0の温度係数が求められる個所に使用するときは、個体ごとに 温度係数がほぼ 0 になるツェナー電圧(電流)を調べねばなりません。
　ツェナーダイオードの温度係数を積極的に利用するという考え方もあるでしょうが、当方は 難しいと考えます。膨大なノウハウが蓄積されている(若しくはオペアンプ等設計者の頭の中にある) NS の ようなメーカーでないと無理でしょう。事ほど作用に温度特性のコントロールは難しい。
　温度特性を測定しようと考えていたのですが、そこまでする必要は無かったようです。


温度特性の測定

　ドライヤーにての加熱では途中の状況が分かりずらいため測定してみました。
　同じ個体で赤カーブは電流 2.0mA、青カーブは 1.8mA。温度係数は小さいが 0ではありません。 当方では基準電圧としての用途には使えませんが、その他の用途では温度係数が極めて小さい素子 として利用可能です。60℃までに限れば、TL431でもこれより温度特性の良い個体は少ない。 なお個体により電圧が異なるのはもちろん、カーブも異なるかも知れません。