Diodo zener – diodo zener funcionamento
Características dos diodos Zener:
Quando um diodo de junção é oposto, normalmente apenas uma corrente muito pequena da saturação inversa circula; Está na característica oposta da Figura 2-25 (a). Quando a tensão inversa é suficientemente aumentada, a junção quebra e uma grande corrente invertida circula.
Se a corrente invertida for limitada por meio de resistência à série apropriada, [R1 no circuito da Figura 2-25 (b)], a dissipação de energia na junção pode ser mantida em um nível que não destruirá o dispositivo.
Nesse caso, as características dos diodos de Zener podem ser operadas continuamente em reversão. A corrente reversa retorna ao seu nível normal quando a tensão é reduzida abaixo do nível de falha invertida.
Os diodos projetados para a operação de falha invertida têm uma tensão de quebra que permanece extremamente estável em uma ampla gama de níveis de corrente. Esta propriedade fornece ao diodo de divisão muitos aplicativos úteis como fonte de referência de tensão.
Existem dois mecanismos que causam degradação em vieses opostos. Com uma região de depleção muito estreita, a resistência ao campo elétrico (volts / largura) produzida por uma tensão de viés oposta pode ser muito alta.
O campo elétrico de alta intensidade significa que os elétrons se destacam de seus átomos, convertendo assim a região de esgotamento de um material isolante do motorista.
Isso é ionização por campo elétrico, também chamado de falha do Zener, e geralmente ocorre com tensões de polarização oposta a menos de 5 V.
Nos casos em que a região de depleção é muito ampla para a ruptura do zener, os elétrons na corrente de saturação opostos podem receber energia suficiente para garantir que outros elétrons sejam liberados quando atingem os átomos na região de depressão. Isso é chamado de ionização de colisão.
Os elétrons liberados dessa maneira colidiram com outros átomos para produzir mais elétrons livres em um efeito de avalanche. A degradação da avalanche é normalmente produzida por níveis opostos de tensão acima de 5 V.
Embora o Zener e o Avalanche sejam dois tipos diferentes de falha, as características dos diodos de Zener geralmente são aplicadas a todos os diodos de distribuição.
Símbolo e embalagem de circuito:
O símbolo do circuito para uma característica dos diodos Zener na Figura 2-26 (a) é o mesmo que o de um diodo comum, mas com a barra do cátodo aproximadamente na forma de uma letra Z.
A ponta da seta no símbolo sempre aponta na direção (convencional) da corrente para a frente quando o dispositivo é tendencioso para a frente. Como ilustrado, para a operação de viés oposta, a queda de tensão (VZ) está + no cátodo, – no ânodo.
Os diodos Zener de baixa potência estão disponíveis em uma variedade de pacotes. Para o pacote de dispositivos ilustrado na Figura 2-26 (b), a tira colorida identifica o terminal do cátodo, como no caso de um diodo comum com baixa corrente.
Diodos Zener de alta corrente também estão disponíveis no tipo de pacote que permite subir em um dissipador de calor.
Características e parâmetros:
As características típicas dos diodos de Zener são representadas em detalhes na Figura 2-27. Observe que o recurso frontal é simplesmente o de um diodo tendencioso comum. Alguns pontos importantes na característica inversa são:
VZ – Tensão de quebra de Zener
IZT – teste atual para medir VZ
Izk – corrente invertida perto do joelho da característica; a corrente invertida mínima para manter a falha
IZM – Corrente máxima do zener; limitado pela dissipação da potência máxima.
A impedância dinâmica (ZZ) é outro parâmetro importante que pode ser derivado das características. Como ilustrado na Figura 2-27,; O ZZ define como o VZ muda com as variações de corrente opostas no diodo. Quando medido no IZT, a impedância dinâmica é designada (ZZT).
A impedância dinâmica medida no joelho da característica (ZZK) é significativamente maior que o ZZT.
A corrente do diodo Zener pode ser qualquer nível entre IZK e IZM. Para a maior estabilidade de tensão, o diodo normalmente opera durante o teste. Muitos diodos zener de baixa potência têm um teste especificado em 20 mA, no entanto, alguns dispositivos têm testes mais baixos.
Ficha de dados:
Partes de uma folha técnica para diodos zeres de baixa potência com tensões variando de 3,3 V a 12 V estão representados na Figura 2-28. (Uma folha técnica para diodos de 2,4 V a 110 V Zener. Nota na Figura 2-28 que a tolerância à VZ é de ± 5% ou ± 10%.
Isso significa, por exemplo, que para um 1N753 com uma tolerância de ± 10%, o nível real de VZ é de 6,3 V ± 10%, ou 5,67 V a 6,93 V. A tensão do zener permanece estável para tudo o que acontece nesta praia.
A folha técnica também lista a impedância dinâmica, a corrente de vazamento reverso e o coeficiente de temperatura para o VZ de cada dispositivo. As tensões do zener a qualquer temperatura podem ser calculadas a partir de,
As características dos diodos Zener compensados de temperatura também estão disponíveis com coeficientes de temperatura extremamente baixos.
Os diodos zeres de baixa potência geralmente são limitados a uma dissipação máxima de potência de 400 MW (PD em F’G. 2-28). Dispositivos mais poderosos estão disponíveis. Toda a dissipação de energia deve ser depositada com o aumento da temperatura.
Quando a corrente máxima do zener não está listada na folha técnica do dispositivo, ela pode ser calculada a partir da equação de dissipação de energia.
Circuito equivalente:
O circuito CC equivalente para um diodo Zener é simplesmente uma célula de tensão com uma tensão VZ, como na Figura 2-30 (a). Este é o circuito equivalente completo para o dispositivo para todos os cálculos de CC. Para o CA equivalente [Fig.
2-30 (B) I, a impedância dinâmica é incluída em série com a célula de tensão. O circuito equivalente CA é usado em situações em que a corrente do zener varia em pequenas quantidades.
Deve -se entender que esses circuitos equivalentes se aplicam apenas quando o diodo Zener é mantido na reversão. Se o dispositivo for tendencioso para a frente, o circuito equivalente para um diodo tendencioso deve ser usado.
