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Diodo Zener

El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado[1]​ que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor Clarence Melvin Zener. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.

Diodo Zener

Pequeño diodo Zener
Tipo Semiconductor
Símbolo electrónico
Terminales Ánodo y Cátodo (se polariza inversamente, con respecto al diodo convencional)

Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo este no puede hacer su regulación característica.

Características

Si a un diodo Zener se le aplica una tensión eléctrica positiva del ánodo respecto a negativa en el cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico (la mayoría de casos), pero si se le suministra tensión eléctrica positiva de cátodo a negativa en el ánodo (polarización inversa), el diodo mantendrá una tensión constante. No actúa como rectificador sino como un estabilizador de tensión


 
Regulador de tensión utilizando diodo Zener

Variando la tensión V a valores mayores que la tensión de ruptura del Zener, Vz se mantiene constante.

Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados. Se deberá tener presente que, el diodo Zener al igual que cualquier dispositivo electrónico, tiene limitaciones y una de ellas es la disipación de potencia. Si no se toman en consideración sus parámetros, el componente se quema.

Operación

Un diodo de estado sólido convencional[2]​ permite una corriente significativa si está polarizado en inversa por encima de su voltaje de ruptura inversa.

 
Característica de voltaje-corriente de un diodo Zener con un voltaje de ruptura de 17 voltios. Observe el cambio de escala de voltaje entre la dirección polarizada hacia delante (positiva) y la dirección polarizada hacia atrás (negativa).

Cuando se excede el voltaje de ruptura de polarización inversa, un diodo convencional está sujeto a alta corriente debido a la ruptura de avalancha. A menos que esta corriente esté limitada por la circuitería, el diodo puede dañarse permanentemente debido al sobrecalentamiento.

Un diodo Zener exhibe casi las mismas propiedades, excepto que el dispositivo está especialmente diseñado para tener un voltaje de ruptura reducido, el denominado voltaje Zener. En contraste con el dispositivo convencional, un diodo Zener con polarización inversa exhibe una falla controlada y permite que la corriente mantenga el voltaje a través del diodo Zener cerca del voltaje de ruptura de Zener.

Por ejemplo, un diodo con una tensión de ruptura Zener de 3.2 V presenta una caída de voltaje de casi 3.2 V en un amplio rango de corrientes inversas. El diodo Zener es por lo tanto ideal para aplicaciones tales como la generación de un voltaje de referencia (por ejemplo, para una etapa de amplificación), o como un estabilizador de voltaje para aplicaciones de baja corriente.

Otro mecanismo que produce un efecto similar es el efecto de avalancha como en el diodo de avalancha.

Los dos tipos de diodos se construyen de hecho de la misma manera y ambos efectos están presentes en los diodos de este tipo. En diodos de silicio de hasta aproximadamente 5,6 voltios, el efecto Zener es el efecto predominante y muestra un marcado coeficiente de temperatura negativo. Por encima de 5,6 voltios, el efecto de avalancha se vuelve predominante y exhibe un coeficiente de temperatura positivo.

En un diodo de 5,6 V, los dos efectos se producen juntos, y sus coeficientes de temperatura casi se cancelan entre sí, por lo tanto, el diodo de 5,6 V es útil en aplicaciones de temperatura crítica. Una alternativa, que se utiliza para las referencias de voltaje que necesitan ser altamente estables durante largos períodos de tiempo, es usar un diodo Zener con un coeficiente de temperatura (CT) de +2 mV / ° C (voltaje de falla de 6.2-6.3 V) conectado en serie con un diodo de silicio con polarización directa (o una unión BE de transistor) fabricado en el mismo chip.

 
Coeficiente de temperatura de la tensión Zener contra voltaje Zener nominal.

El diodo con polarización directa tiene un coeficiente de temperatura de -2 mV / ° C, lo que hace que los coeficientes de temperatura se cancelen.

Las técnicas de fabricación modernas han producido dispositivos con tensiones inferiores a 5,6 V con coeficientes de temperatura insignificantes, pero a medida que se encuentran dispositivos de mayor voltaje, el coeficiente de temperatura aumenta drásticamente. Un diodo de 75 V tiene 10 veces el coeficiente de un diodo de 12 V.

Los diodos Zener y de avalancha, independientemente del voltaje de ruptura, se comercializan generalmente bajo el término general de "Diodo Zener".

Por debajo de 5.6 V, donde domina el efecto Zener, la curva voltaje-corriente cercana a la ruptura es mucho más redondeada, lo que requiere un mayor cuidado al enfocar sus condiciones de polarización. La curva voltaje-corriente para Zeners por encima de 5,6 V (que está dominada por Avalancha), es mucho más nítida en el momento de la avería.

Referencias

  1. [1] Diccionario de física (Ed. Económica), pag 234. books.google.es
  2. González, Víctor. «¿Qué es un diodo zener?». Piensa 3D. 

Véase también

Enlaces externos

  • Diodo Zener
  • Regulador de tensión con diodo zener
  •   Datos: Q180586
  •   Multimedia: Zener diodes / Q180586

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El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado 1 que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas recibe ese nombre por su inventor Clarence Melvin Zener El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tension casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tension de red de la resistencia de carga y temperatura Diodo ZenerPequeno diodo ZenerTipoSemiconductorSimbolo electronicoTerminalesAnodo y Catodo se polariza inversamente con respecto al diodo convencional editar datos en Wikidata Son mal llamados a veces diodos de avalancha pues presentan comportamientos similares a estos pero los mecanismos involucrados son diferentes Ademas si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo este no puede hacer su regulacion caracteristica Indice 1 Caracteristicas 2 Operacion 3 Referencias 4 Vease tambien 5 Enlaces externosCaracteristicas EditarSi a un diodo Zener se le aplica una tension electrica positiva del anodo respecto a negativa en el catodo polarizacion directa toma las caracteristicas de un diodo rectificador basico la mayoria de casos pero si se le suministra tension electrica positiva de catodo a negativa en el anodo polarizacion inversa el diodo mantendra una tension constante No actua como rectificador sino como un estabilizador de tension Regulador de tension utilizando diodo Zener Variando la tension V a valores mayores que la tension de ruptura del Zener Vz se mantiene constante Su simbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados Se debera tener presente que el diodo Zener al igual que cualquier dispositivo electronico tiene limitaciones y una de ellas es la disipacion de potencia Si no se toman en consideracion sus parametros el componente se quema Operacion EditarUn diodo de estado solido convencional 2 permite una corriente significativa si esta polarizado en inversa por encima de su voltaje de ruptura inversa Caracteristica de voltaje corriente de un diodo Zener con un voltaje de ruptura de 17 voltios Observe el cambio de escala de voltaje entre la direccion polarizada hacia delante positiva y la direccion polarizada hacia atras negativa Cuando se excede el voltaje de ruptura de polarizacion inversa un diodo convencional esta sujeto a alta corriente debido a la ruptura de avalancha A menos que esta corriente este limitada por la circuiteria el diodo puede danarse permanentemente debido al sobrecalentamiento Un diodo Zener exhibe casi las mismas propiedades excepto que el dispositivo esta especialmente disenado para tener un voltaje de ruptura reducido el denominado voltaje Zener En contraste con el dispositivo convencional un diodo Zener con polarizacion inversa exhibe una falla controlada y permite que la corriente mantenga el voltaje a traves del diodo Zener cerca del voltaje de ruptura de Zener Por ejemplo un diodo con una tension de ruptura Zener de 3 2 V presenta una caida de voltaje de casi 3 2 V en un amplio rango de corrientes inversas El diodo Zener es por lo tanto ideal para aplicaciones tales como la generacion de un voltaje de referencia por ejemplo para una etapa de amplificacion o como un estabilizador de voltaje para aplicaciones de baja corriente Otro mecanismo que produce un efecto similar es el efecto de avalancha como en el diodo de avalancha Los dos tipos de diodos se construyen de hecho de la misma manera y ambos efectos estan presentes en los diodos de este tipo En diodos de silicio de hasta aproximadamente 5 6 voltios el efecto Zener es el efecto predominante y muestra un marcado coeficiente de temperatura negativo Por encima de 5 6 voltios el efecto de avalancha se vuelve predominante y exhibe un coeficiente de temperatura positivo En un diodo de 5 6 V los dos efectos se producen juntos y sus coeficientes de temperatura casi se cancelan entre si por lo tanto el diodo de 5 6 V es util en aplicaciones de temperatura critica Una alternativa que se utiliza para las referencias de voltaje que necesitan ser altamente estables durante largos periodos de tiempo es usar un diodo Zener con un coeficiente de temperatura CT de 2 mV C voltaje de falla de 6 2 6 3 V conectado en serie con un diodo de silicio con polarizacion directa o una union BE de transistor fabricado en el mismo chip Coeficiente de temperatura de la tension Zener contra voltaje Zener nominal El diodo con polarizacion directa tiene un coeficiente de temperatura de 2 mV C lo que hace que los coeficientes de temperatura se cancelen Las tecnicas de fabricacion modernas han producido dispositivos con tensiones inferiores a 5 6 V con coeficientes de temperatura insignificantes pero a medida que se encuentran dispositivos de mayor voltaje el coeficiente de temperatura aumenta drasticamente Un diodo de 75 V tiene 10 veces el coeficiente de un diodo de 12 V Los diodos Zener y de avalancha independientemente del voltaje de ruptura se comercializan generalmente bajo el termino general de Diodo Zener Por debajo de 5 6 V donde domina el efecto Zener la curva voltaje corriente cercana a la ruptura es mucho mas redondeada lo que requiere un mayor cuidado al enfocar sus condiciones de polarizacion La curva voltaje corriente para Zeners por encima de 5 6 V que esta dominada por Avalancha es mucho mas nitida en el momento de la averia Referencias Editar 1 Diccionario de fisica Ed Economica pag 234 books google es Gonzalez Victor Que es un diodo zener Piensa 3D Vease tambien EditarRectificador LimitadorEnlaces externos EditarDiodo Zener Regulador de tension con diodo zener Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Diodo Zener Datos Q180586 Multimedia Zener diodes Q180586 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Diodo Zener amp oldid 143043231, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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