Caractéristiques des diodes Zener:
Lorsqu’une diode de jonction est biaisée inverse, normalement seulement un très petit courant de saturation inverse circule; Est sur la caractéristique inverse de la figure 2-25 (a). Lorsque la tension inverse est suffisamment augmentée, la jonction se décompose et un grand courant inversé circule.
Si le courant inversé est limité au moyen d’une résistance de série appropriée, [R1 dans le circuit de la figure 2-25 (b)], la dissipation de puissance dans la jonction peut être maintenue à un niveau qui ne détruira pas l’appareil.
Dans ce cas, les caractéristiques des diodes Zener peuvent être opérées en continu en panne inversée. Le courant inversé revient à son niveau normal lorsque la tension est réduite en dessous du niveau de panne inversé.
Les diodes conçues pour le fonctionnement en panne inversée ont une tension de panne qui reste extrêmement stable sur une large gamme de niveaux de courant. Cette propriété donne à la diode de panne de nombreuses applications utiles comme source de référence de tension.
Il existe deux mécanismes qui provoquent une dégradation dans une pn-jonction biaisée inverse. Avec une région de déplétion très étroite, la résistance au champ électrique (volts / largeur) produite par une tension de biais inverse peut être très élevée.
Le champ électrique à haute intensité fait que les électrons se détachent de leurs atomes, convertissant ainsi la région de déplétion d’un matériau isolant en conducteur.
Il s’agit de l’ionisation par champ électrique, également appelé panne Zener, et il se produit généralement avec des tensions de biais inverse inférieures à 5 V.
Dans les cas où la région de déplétion est trop large pour la rupture de Zener, les électrons dans le courant de saturation inverse peuvent recevoir une énergie suffisante pour faire en sorte que d’autres électrons se libérent lorsqu’ils frappent les atomes dans la région de déplétion. Ceci est appelé ionisation par collision.
Les électrons libérés de cette manière entrent en collision avec d’autres atomes pour produire plus d’électrons libres dans un effet d’avalanche. La dégradation de l’avalanche est normalement produite par des niveaux de tension inverse supérieurs à 5 V.
Bien que Zener et Avalanche soient deux types différents de panne, les caractéristiques de diodes de Zener sont généralement appliquées à toutes les diodes de répartition.
Symbole et emballage de circuit:
Le symbole du circuit pour une caractéristique de diodes Zener sur la figure 2-26 (a) est le même que celui d’une diode ordinaire, mais avec la barre de cathode approximativement sous la forme d’une lettre Z.
La pointe de flèche sur le symbole pointe toujours dans la direction (conventionnelle) du courant vers l’avant lorsque l’appareil est biaisé vers l’avant. Comme illustré, pour le fonctionnement en biais inverse, la chute de tension (VZ) est + sur la cathode, – sur l’anode.
Des diodes Zener à basse puissance sont disponibles dans une variété de packages. Pour le package de périphérique illustré à la figure 2-26 (b), la bande colorée identifie le terminal de la cathode, comme dans le cas d’une diode ordinaire à faible courant.
Des diodes Zener à courant élevé sont également disponibles dans le type de package qui permet de monter sur un dissipateur de chaleur.
Caractéristiques et paramètres:
Les caractéristiques typiques des diodes Zener sont représentées en détail sur la figure 2-27. Notez que la caractéristique avant est simplement celle d’une diode biaisée ordinaire. Certains points importants sur la caractéristique inverse sont:
VZ – Tension de panne Zener
IZT – Test Courant pour mesurer VZ
Izk – courant inversé près du genou de la caractéristique; le courant inversé minimum pour maintenir la panne
IZM – Courant Zener maximum; limité par la dissipation de puissance maximale.
L’impédance dynamique (ZZ) est un autre paramètre important qui peut être dérivé des caractéristiques. Comme illustré sur la figure 2-27 ,; ZZ définit comment VZ change avec les variations du courant inverse de la diode. Lorsqu’il est mesuré à IZT, l’impédance dynamique est désignée (ZZT).
L’impédance dynamique mesurée au genou de la caractéristique (ZZK) est sensiblement plus grande que ZZT.
Le courant de diode Zener peut être n’importe quel niveau entre IZK et IZM. Pour la plus grande stabilité de tension, la diode fonctionne normalement au courant du test. De nombreuses diodes zener à faible puissance ont un courant de test spécifié à 20 mA, cependant, certains dispositifs ont des courants de test plus bas.
Fiche de données:
Des parties d’une fiche technique pour les diodes zener à faible puissance avec des tensions allant de 3,3 V à 12 V sont représentées sur la figure 2-28. (Une fiche technique pour les diodes de 2,4 V à 110 V Zener. Notez sur la figure 2-28 que la tolérance VZ est de ± 5% ou ± 10%.
Cela signifie, par exemple, que pour un 1N753 avec une tolérance de ± 10%, le niveau VZ réel est de 6,3 V ± 10%, ou 5,67 V à 6,93 V. La tension Zener reste stable à tout ce qu’elle se passe dans cette plage.
La fiche technique répertorie également l’impédance dynamique, le courant de fuite inverse et le coefficient de température pour le VZ de chaque dispositif. Les tensions Zener à n’importe quelle température peuvent être calculées à partir de,
Les caractéristiques de diodes Zener compensées en température sont également disponibles avec des coefficients de température extrêmement basse.
Les diodes zener à faible puissance sont généralement limitées à une dissipation de puissance maximale de 400 MW (Pd en F’G. 2-28). Des appareils plus puissants sont disponibles. Toute la dissipation de puissance doit être déposée avec l’augmentation de la température.
Lorsque le courant Zener maximum n’est pas répertorié sur la fiche technique de l’appareil, il peut être calculé à partir de l’équation de dissipation de puissance.
Circuit équivalent:
Le circuit équivalent DC pour une diode Zener est simplement une cellule de tension avec une tension VZ, comme sur la figure 2-30 (a). Il s’agit du circuit équivalent complet pour l’appareil pour tous les calculs CC. Pour le circuit équivalent AC [Fig.
2-30 (b) I, l’impédance dynamique est incluse en série avec la cellule de tension. Le circuit équivalent AC est utilisé dans des situations où le courant Zener est varié en petites quantités.
Il faut comprendre que ces circuits équivalents ne s’appliquent que lorsque la diode Zener est maintenue en panne inversée. Si l’appareil devient biaisé vers l’avant, le circuit équivalent pour une diode biaisée vers l’avant doit être utilisé.
