Lo primero, antes de
explicar el diodo zener y para los que todavía no lo saben, vamos a explicar
que es un diodo.
Un diodo es un
componente electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente
"solo en un sentido". Veamos el diodo real y su símbolo.
Como vemos para que
la corriente pase a través de diodo debe conectarse el ánodo al positivo y el
cátodo al negativo.
Cuando el diodo
permite el paso de la corriente decimos que está polarizado directamente. Si
está conectado de forma que la corriente no pasa por él decimos que está
polarizado inversamente. Veamos que ocurre cuando conectamos un diodo con una
lámpara en serie.
Ahora vamos a conocer
al Diodo Zener.
¿Qué es un Diodo Zener?
Los diodos zener,
zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener
un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz)
cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una
tensión positiva y el ánodo negativa. Un zener en conexión con polarización
inversa siempre tiene la misma tensión en sus extremos (tensión zener).
Aquí tienes la imagen
de un diodo zener real:
Como Funciona un Diodo Zener
Cuando lo polarizamos
inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz
constante aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito. La
corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente
inversa (Iz).
Se llama zona de
ruptura por encima de Vz. Antes de llegar a Vz el diodo zener NO Conduce.
Como ves es un
regulador de voltaje o tensión. Fijate en la gráfica de funcionamiento del
zener más abajo.
Cuando está
polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal.
Pero OJO mientras la
tensión inversa sea inferior a la tensión zener, el diodo no conduce, solo
conseguiremos tener la tensión constante Vz, cuando esté conectado a una
tensión igual a Vz o mayor. Aquí puedes ver una la curva característica de un
zener:
Sus dos
características más importantes son su Tensión Zener y la máxima Potencia que
pueden disipar = Pz (potencia zener).
La relación entre Vz
y Pz nos determinará la máxima corriente inversa, llamada Izmáx. OJO si
sobrepasamos esta corriente inversa máxima el diodo zener puede quemarse, ya
que no será capaz de disipar tanta potencia.
Un ejemplo: Tenemos
un diodo zener de 5,1V y 0,5w. ¿cual será la máxima corriente inversa que
soportará?
Recordamos P = V x
I; I = P/V. En nuestro caso Izmáx = Pz/Vz = 0,5/5,1 = 0,098A.
Para evitar que nunca
pasemos de la corriente inversa máxima, los diodos zener se conectan siempre
con una resistencia en serie que llamamos "Resistencia de Drenaje".
Vamos a ver como
sería la conexión básica de un diodo zener en un circuito:
La Rs (resistencia en
serie con el zener) sería la resistencia de drenaje que sirve para limitar el
flujo de corriente por el zener y la Rl es la Carga a elemento de salida que va
a tener la tensión zener constante por estar en paralelo con el diodo zener.
¿Te das cuenta que la conexión es inversa?. Así se conectan siempre el zener
diodo.
En el circuito
anterior la tensión de salida se mantendrá constante, siempre que sea superior
a la Vz, y además será independiente de la tensión de entrada Vs. Esto nos
asegura que la carga siempre estará a la misma tensión.
Si aumentamos por
encima de Vz la tensión de entrada Vs a la salida tendremos siempre la tensión
constante igual a Vz.
La Rs absorbe la
diferencia de tensión entre la entrada y la salida. ¿Cómo se calcula la Rs?
Rs = (Vs- Vo)/ (Il +
Iz)
Siendo Vs la tensión
de entrada del regulador, Vo la tensión de salida, que será igual a Vz, Il es la intensidad de carga máxima e Iz la
intensidad o corriente a través del diodo zener.
Esta última se escoge
siempre de un valor del 10% o del 20% de la corriente máxima.
¿Para qué sirve un
diodo Zener?
estos diodos se utilizan como reguladores de tensión o voltaje
para determinadas tensiones y resistencias de carga. Con un zener podemos conseguir
que a un componente (por ejemplo un altavoz) siempre le llegue la misma tensión
de forma bastante exacta.
Otro uso del zener es
como elemento de protección de un circuito para que nunca le sobrepase una
determinada tensión a la carga del circuito. Normalmente para esto, en lugar de
un Zener se utiliza el Varistor, pero podríamos usar un zener.
OJO los zener deben
diseñarse para que sean capaces de soportar la potencia de la carga, de otra
forma podrían llegar a bloquearse o incluso quemarse.
Fuente de la Informacion: https://www.areatecnologia.com
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