• ELECTRONICA IELECTRONICA I

• DIODO ZENERDIODO ZENER

• EFRAIN JEREZEFRAIN JEREZ

• RICARDO MORALESRICARDO MORALES

El símbolo y el comportamiento de un diodo Zenerdiodo Zener son los que se muestran en el siguiente esquema:

El diodo ZenerEl diodo Zener

“encendido” “apagado”(Vz > V > 0V)

+

Vz

+

Vz

+V

El diodo estará “encendidoencendido” cuando está polarizado inversamente a un diodo normal, y cuando el voltaje sea superior a Vz. Para que esto suceda, es necesario que la corriente esté en la zona indicada a continuación:

La siguiente representa la curva característica de un diodo Zener:

Vz

Izmín

Izmáx

ID

VDZona de trabajodel diodo Zener

Zona de rupturadel diodo Zener

El diodo ZenerEl diodo Zener

El diodo Zener se utiliza para mantener un voltaje de referen-cia constante, mientras que la corriente que circula a través suyo esté comprendida entre Izmín e Izmáx.

Vz

RS

Ve Iz

+

El valor de RS para que el regulador trabaje adecuadamente (sin carga) será:

mínmáx

Z

zeS I

VVR

donde RSmín RS RSmáx.

máxmín

Z

zeS I

VVR

MÁXIMO MíNIMO

El diodo ZenerEl diodo Zener

La situación más común es que el circuito opere con carga, tal como se muestra a continuación:

Las condiciones de carga pueden variar. El diodo Zener debe mantener sus condiciones de regulación, independiente de la carga.

Vz

RS

Ve Iz

+

RCI IC

El diodo ZenerEl diodo Zener

Efecto ZenerEfecto Zener

• Creación de electrones libres Creación de electrones libres a partir de la fuerza del a partir de la fuerza del campo eléctrico.campo eléctrico.

• Efecto Zener (bajas tensiones Efecto Zener (bajas tensiones 4V) 4V)

• Efecto avalancha (altas Efecto avalancha (altas tensiones 6V)tensiones 6V)

Coeficiente de temperaturaCoeficiente de temperatura

• Es el cambio en la tensión de Es el cambio en la tensión de ruptura por cada grado que ruptura por cada grado que aumenta la temperatura.aumenta la temperatura.

• Menor a 4 V es negativo.Menor a 4 V es negativo.

• Mayor a 6 V es positivo.Mayor a 6 V es positivo.

Potencia MáximaPotencia Máxima

• Potencia máxima de Potencia máxima de disipacióndisipación. Puesto que . Puesto que la tensión es constante la tensión es constante en la zona de trabajo, la en la zona de trabajo, la máxima potencia se máxima potencia se refiere al máximo valor refiere al máximo valor de la corriente que de la corriente que puede soportar el puede soportar el Zener. Zener.

Resistencia ZenerResistencia Zener

• En la región de En la región de ruptura, la tensión ruptura, la tensión inversa a través de un inversa a través de un diodo es igual a la diodo es igual a la tensión de ruptura más tensión de ruptura más una tensión adicional a una tensión adicional a través de la resistencia través de la resistencia interna. En la zona interna. En la zona inversa la resistencia inversa la resistencia interna se conoce como interna se conoce como la resistencia zener.la resistencia zener.

Resistencia InternaResistencia Interna

• Esta resistencia es igual a la pendiente en la región de ruptura. Esta resistencia es igual a la pendiente en la región de ruptura. En otras palabras, cuanto más vertical es la zona de ruptura En otras palabras, cuanto más vertical es la zona de ruptura menor es la resistencia zener.menor es la resistencia zener.

• La resistencia zener significa que un aumento en la corriente La resistencia zener significa que un aumento en la corriente inversa producirá un ligero aumento en la tensión inversa. El inversa producirá un ligero aumento en la tensión inversa. El incremento de tensión es muy pequeño, generalmente de unas incremento de tensión es muy pequeño, generalmente de unas décimas de voltio. décimas de voltio.

Corriente MáximaCorriente Máxima

• Las hojas de características normalmente incluyen la corriente Las hojas de características normalmente incluyen la corriente máxima que puede circular por un diodo zener sin exceder su máxima que puede circular por un diodo zener sin exceder su límite de potencia. Esta corriente máxima está relacionada con límite de potencia. Esta corriente máxima está relacionada con la potencia máxima de la forma siguiente:la potencia máxima de la forma siguiente:

IZM = PZM / VZIZM = PZM / VZ

Donde:Donde:• IZM = Corriente máxima por el diodo zenerIZM = Corriente máxima por el diodo zener• PZM = Limitación de potencia máximaPZM = Limitación de potencia máxima• VZ = Tensión zenerVZ = Tensión zener

EJEMPLOEJEMPLO

• Suponga que el diodo zener de la siguiente figura tiene una Suponga que el diodo zener de la siguiente figura tiene una tensión de ruptura de 10V. ¿Cuáles son las corrientes zener tensión de ruptura de 10V. ¿Cuáles son las corrientes zener máxima y mínima?máxima y mínima?

SoluciónSolución

La tensión aplicada puede variar de 20 a 40V. Idealmente un La tensión aplicada puede variar de 20 a 40V. Idealmente un diodo zener actúa como una batería como se ve en el siguiente diodo zener actúa como una batería como se ve en el siguiente esquema:esquema:

La corriente mínima se produce cuando la tensión de la La corriente mínima se produce cuando la tensión de la fuente es mínima . Para este caso la tensión de la resistencia fuente es mínima . Para este caso la tensión de la resistencia es 20V-10V=10V.es 20V-10V=10V.

Por la ley de Ohm: Por la ley de Ohm:

1012.2

820s

VI mA

Y la corriente máxima se da cuando la tensión de la fuente es de 40V. En este caso la tensión en la resistencia es de 30V.

3036.6

820s

VI mA

GRACIASGRACIAS