Una guía definitiva para los diodos Zener en 2021

Un diodo Zener es muy útil cuando se trata de regular y estabilizar variaciones en la carga o el suministro frente a una fuente de voltaje y otras aplicaciones. ¿Qué sabes sobre el diodo Zener? 

Esta guía presentará la definición de un diodo Zener, sus características, especificaciones, aplicaciones, cómo funciona y su símbolo en el diagrama del circuito. Si es un entusiasta de la electrónica o entra en contacto con el diodo Zener en el trabajo, puede comprender mejor el diodo Zener a través de este recurso compartido. ¡Sigamos leyendo!

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Contenido

● ¿Qué es un diodo Zener?

● 3 Características Principales de un Diodo Zener

● Especificaciones de un diodo Zener

● ¿Cuáles son las aplicaciones de un diodo Zener?

● ¿Cómo funciona un diodo Zner?

● ¿Qué es el símbolo del diodo Zener?

● Preguntas Frecuentes

● Conclusión

¿Qué es un diodo Zener? 

Los diodos Zener son dispositivos semiconductores discretos basados ​​en silicona que permiten que la corriente fluya bidireccionalmente, ya sea hacia atrás o hacia adelante. Los diodos están compuestos por una unión de silicona PN fuertemente dopada, que está diseñada para conducir en la dirección inversa una vez que se alcanza un umbral de voltaje particular.

Los diodos Zener tienen un voltaje de ruptura inverso establecido. Cuando se alcanza, comienzan a conducir corriente y continúan operando incesantemente en la dirección de polarización inversa sin incurrir en daños. Uno de los principales beneficios de los diodos Zener es que un rango variable de voltajes mantendrá una caída de voltaje constante en el diodo. Como resultado, los diodos Zener se pueden utilizar para aplicaciones de regulación de voltaje.

La introducción a los diodos Zener que explica cómo funcionan

3 Características Principales de un Diodo Zener

Los diodos Zener funcionan de manera similar a los diodos convencionales cuando están en el modo de polarización directa. 

● Tienen un voltaje de encendido de polarización de entre 0.3 y 0.7V. Cuando se conecta en el modo inverso, hay un pequeño flujo de corriente de fuga en la mayoría de las aplicaciones. 

● A medida que el voltaje inverso aumenta hasta el voltaje de ruptura establecido, habrá corriente fluyendo a través del diodo. Cuando la corriente aumenta a un máximo (determinado por las resistencias en serie), se estabilizará y permanecerá constante en un amplio rango de voltaje aplicado.

● Independientemente del valor de la corriente que circule por el diodo, la tensión permanece casi constante. Este también es el caso con grandes cambios de corriente, siempre que la corriente del diodo se mantenga entre la corriente máxima y la corriente de ruptura.

El fuerte autocontrol de un diodo Zener es muy útil cuando se trata de regular y estabilizar variaciones en la carga o suministro contra una fuente de voltaje. Esto lo convierte en una característica clave, ya que permite que el diodo se utilice en una variedad de aplicaciones de reguladores de voltaje.

Especificaciones de un diodo Zener

Algunas especificaciones variarán entre diodos Zener individuales. Estos incluyen disipación de potencia, voltaje de trabajo nominal y corriente inversa máxima. Las especificaciones habituales adicionales incluyen:

● Voltaje Zener: se relaciona con el voltaje de ruptura inversa. Esto varía desde 2.4V hasta 200V, dependiendo del diodo específico

● Corriente (máxima): la corriente máxima a la tensión Zener nominal. Esto puede variar de 200uA a 200A

● Corriente (mínima) - la corriente mínima requerida en el voltaje Zener para que el diodo se rompa. Esto es típicamente entre 5mA y 10mA

● Clasificación de potencia: la clasificación de disipación de potencia máxima del diodo, incluida la corriente que fluye a través del diodo y el voltaje a través de él. Los valores estándar incluyen 400 mW, 500 mW, 1 W y 5 W. Con diodos montados en superficie, los valores típicos son 200 mW, 350 mW, 500 mW y 1 W

● Tolerancia de voltaje: típicamente ±5 %

● Estabilidad de la temperatura: los diodos más estables suelen ser de aproximadamente 5 V

● Resistencia Zener: la resistencia exhibida por el diodo

¿Cuáles son las aplicaciones de un diodo Zener? 

Los diodos Zener se utilizan para una variedad de aplicaciones, que incluyen:

● Regulación de voltaje

● Referencia de tensión

● Supresión de sobretensiones

● Cambio de aplicaciones

● circuitos Clipper

Es posible usar un diodo Zener para crear un voltaje de salida estabilizado de ondulación baja en condiciones de corriente de carga variable. Cuando un resistencia limitadora de corriente adecuada se usa para pasar una corriente menor desde una fuente de voltaje a través del diodo, se conducirá suficiente corriente para mantener la caída de voltaje requerida. A medida que se altera el valor de la carga, también cambia la salida de voltaje promedio. Sin embargo, la adición de un diodo Zener puede producir una salida de voltaje uniforme.

Dicho esto, también se debe tener en cuenta que los diodos Zener ocasionalmente pueden producir ruido eléctrico en el suministro de CC mientras trabajan para estabilizar el voltaje. Esto está bien en la mayoría de las aplicaciones, pero agrega un alto valor condensador de desacoplamiento a la salida del diodo puede rectificar el problema al proporcionar un suavizado adicional.

Como los diodos Zener pueden operar en la condición de polarización inversa, se pueden usar en circuitos reguladores de voltaje para mantener una salida de voltaje de CC constante. Este voltaje constante se puede mantener a pesar de cualquier variación en la entrada de voltaje o cambios en la corriente de carga.

Este circuito regulador de voltaje comprende una resistencia limitadora de corriente que está conectada en serie con el voltaje de entrada. El diodo y la carga deben conectarse en paralelo. La salida de voltaje estabilizado y el voltaje de ruptura del diodo siempre serán los mismos.

¿Cómo funciona un diodo Zener?

El principio detrás de la operación de un diodo Zener está determinado por la causa de la ruptura del diodo en la condición de polarización inversa. Por lo general, hay dos tipos: ruptura de Zener y ruptura de avalancha.

Desglose Zener

Una avería Zener ocurre con un voltaje de polarización inversa entre 2V y 8V. La intensidad del campo eléctrico es suficiente para aplicar fuerza a los electrones de valencia, separándolos de los núcleos, incluso a este bajo voltaje. Este proceso forma pares de agujeros de electrones móviles, lo que aumenta el flujo de corriente.

Las averías Zener suelen producirse en diodos muy dopados con un gran campo eléctrico y un voltaje de avería bajo. Los electrones de valencia obtienen más energía a medida que aumenta la temperatura, por lo que se requiere menos voltaje exterior. Esto también significa que el voltaje de ruptura del Zener se reduce junto con la temperatura.

Desglose por avalancha

La ruptura de voltaje también ocurre en la condición de polarización inversa, con un mínimo de 8 V, para diodos dopados con luz que tienen un voltaje de ruptura alto. Los electrones que fluyen a través del diodo chocan con los electrones del enlace covalente, interrumpiéndolo. 

La velocidad de los electrones aumenta a medida que aumenta el voltaje, lo que significa que los enlaces covalentes pueden romperse más fácilmente. También se debe tener en cuenta que el voltaje de ruptura de avalancha aumenta junto con la temperatura.

¿Qué es el símbolo del diodo Zener? 

Las imágenes a continuación muestran el símbolo del diodo Zener estándar utilizado en un diagrama de circuito. Este símbolo muestra cómo se notaría la presencia de un diodo Zener en un diagrama de circuito. De manera similar, si ve este símbolo en un diagrama de circuito, significa que hay un diodo Zener presente en ese punto del circuito.

Este diagrama se basa en lo anterior y muestra más información sobre el diodo Zener. La línea superior del diagrama muestra el símbolo del diodo más el positivo y el negativo en relación con el ánodo y el cátodo. La línea inferior del diagrama muestra lo mismo, excepto con una versión simplificada de un diodo realista en contraposición al símbolo del diodo Zener.

Preguntas Frecuentes

1. P: ¿Se pueden conectar varios diodos Zener en serie?

R: Se pueden conectar varios diodos zener en serie, generalmente para lograr un voltaje zener específico. Sin embargo, si usa varios diodos, también debe monitorear la corriente Zener y asegurarse de que no se exceda el valor máximo. 

Esto se debe a que la corriente Zener máxima permitida es igual al diodo más bajo conectado en serie. Esto también significa que cuando dos diodos zener están conectados en serie, si los diodos no tienen la misma especificación de corriente Zener, no mostrarán la corriente o el voltaje Zener especificado.

2. P: ¿Cuál es la diferencia entre el diodo Zener y el diodo?

R: El diodo es un dispositivo semiconductor conductor unidireccional (unidireccional). Los diodos Zener también son dispositivos semiconductores, pero la diferencia clave es que pueden conducir electricidad en condiciones de polarización directa e inversa. 

Otra diferencia importante entre los dos tipos es la intensidad del dopaje. Los diodos tradicionales suelen estar moderadamente dopados, mientras que los diodos zener están más dopados para lograr un mayor voltaje de ruptura.

3. P: ¿Dónde se usan los diodos Zener?

El diodo Zener se usa ampliamente en varios dispositivos electrónicos y es uno de los componentes básicos de los circuitos electrónicos. Se utilizan para generar un riel de alimentación estable de baja potencia a partir de un voltaje más alto y proporcionar un voltaje de referencia para el circuito, especialmente una fuente de alimentación estable como la construcción en un Regulador CC/CC para protección contra sobretensiones.

4. P: ¿Cuáles son las ventajas de los diodos Zener?

El diodo Zener es más barato que otro diodo. El diodo se puede usar para ajustar y estabilizar el voltaje en el circuito. Estos diodos tienen altos estándares de rendimiento. Controla el flujo de corriente.

Conclusión

Hablando de eso, aprendemos la información básica sobre el diodo Zener, incluida su definición, características, especificaciones, aplicaciones, cómo funciona y cómo se anota en un diagrama de circuito. Tener una mejor comprensión del diodo Zener puede ayudarlo a aprovecharlos mejor en el circuito de regulación de voltaje. ¿Qué opinas sobre el diodo Zener? Deje sus comentarios a continuación y le responderemos tan pronto como sea posible. Si crees que este recurso compartido es útil para ti, ¡no olvides compartirlo!

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