Presentacin de PowerPoint
DIODO ZENER
1Caractersticas del diodo Zener
Eldiodo zeneres un tipo especial dediodo, que siempre se utiliza
polarizado inversamente. Recordar que losdiodoscomunes, como el
diodo rectificador (en donde se aprovechan sus caractersticas de
polarizacin directa y polarizacin inversa), conducen siempre en el
sentido de la flecha.En este caso lacorrientecircula en contra de
la flecha que representa el diodo. Si eldiodo zenerse polariza en
sentido directo se comporta como un diodo rectificador comn. Cuando
eldiodo zener funcionapolarizado inversamente mantiene entre sus
terminales unvoltajeconstante.
En el grfico se ve el smbolo dediodo zener(A - nodo, K - ctodo)
y el sentido de la corriente para que funcione en la zona
operativa.Se analizar eldiodo Zener, no como unelementoideal, si no
como unelementoreal y se debe tomar en cuenta que cuando ste se
polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en
sentido contrario a la flecha del diodo, pero demuy pocovalor.
Curva caracterstica del diodo Zener
Analizando la curva deldiodozenerse ve que conforme se va
aumentando negativamente el voltajeaplicadoaldiodo, la corriente
que pasa por el aumentamuy poco.
Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada
voltaje o tensin deZener (Vz), el aumento del voltaje (siempre
negativamente) es muy pequeo, pudiendo considerarseconstante.Para
este voltaje, la corriente que atraviesa eldiodozener, puede variar
en un gran rango devalores. A esta regin se le llama la zona
operativa. Esta es la caracterstica deldiodozenerque se aprovecha
para que funcione comoreguladorde voltaje, pues el voltaje se
mantiene practicamenteconstantepara una gran variacin de
corriente.Qu hace un regulador con Zener?Unregulador con diodo
zenerideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a susalida, sin
importar las variaciones de voltaje en lafuente de alimentaciny/o
las variaciones de corriente en la carga.Nota: En las fuentes de
voltaje ideales (algunas utilizan, entre
otroselementoseldiodozener), el voltaje desalidano vara conforme
vara la carga. Pero las fuentes no son ideales y lo normal es que
el voltaje desalidadisminuya conforme la carga va aumentado, o sea
conforme la demanda de corriente de la carga aumente.
El funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la
siguiente:En la zona directa lo podemos considerar como un
generador de tensin continua (tensin de codo). En lazona de
disrupcin, entre la tensin de codo y la tensin zener (Vz nom) lo
podemos considerar un circuito abierto. Cuando trabaja en lazona de
disrupcinse puede considerar como un generador de tensin de valor
Vf= -Vz.El zener se usa principalmente en la estabilidad de tensin
trabajando en lazona de disrupcin.Podemos distinguir:Vz nom,Vz:
Tensin nominal del zener (tensin en cuyo entorno trabaja
adecuadamente el zener).2. Iz min: Mnima corriente inversa que
tiene que atravesar al diodo a partir de la cual se garantiza el
adecuado funcionamiento en lazona de disrupcin(Vz min).3. Iz max:
Mxima corriente inversa inversa que puede atravesar el diodo a
partir de la cual el dispositivo se destruye (Vz max).4. Pz:
Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente.
Aproximadamente se corresponde con el producto de Vz nomy Iz
max.
Cuando usamos un diodo zener en un circuito se deben tener en
cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de
caractersticas suministradas por el fabricante):1. Para un correcto
funcionamiento, por el zener debe circular una corriente inversa
mayor o igual a Iz min.
2. La corriente mxima en sentido inverso ha de ser siempre menor
que Iz max.3. La potencia nominal Pzque puede disipar el zener ha
de ser mayor (del orden del doble) que la mxima que este va a
soportar en el circuito.
La manera ms sencilla de explicarlo es con un ejercicio
prctico:Imaginemos que necesitamos una fuente de 5.2V voltios para
energizar un circuito del que sospechamos que hay falla en la
fuente, y no la tenemos. Lo que tenemos es una fuente de 12V. Una
manera sencilla de hacerlo es como a continuacin lo describo.
Aclaro que no es la ms prctica y confiable, como lo veremos cuando
estudiemos los Circuitos Integrados. Esto es ms que todo para fines
didcticos.
Note como con una resistencia para que produzca la cada de
voltaje y a la vez limite el paso de la corriente para que no dae
el Diodo, y el Zener, se obtienen los 5,17V.Que hace el Zener?El
voltaje superior a los 5,2V de los 12V que recibe, los aterriza.Es
decir que si el recibiese por ejemplo 6V, solo tendra que absorber
o aterrizar 0,8V. Pero en el ejemplo, tendr que aterrizar: 12V 5.2V
= 6,8V.Por supuesto que ese trabajo lo manifiesta en calor. Para
eso la resistencia se calcula de modo tal que le reduzca el trabajo
y no lo lleve al punto de daarlo. Tambin se tiene en cuenta su
capacidad de trabajo que se mide en Vatios. De ah que cuando se van
a comprar, no solo nos preguntan por el voltaje sino tambin por el
vatiaje. A cuantos vatios? , 1W?Pero no se preocupe que ese calculo
le corresponde al ingeniero diseador del circuito. Nosotros como
reparadores, cuando encontremos una falla, nos limitamos a
encontrar el componente fallo y a reemplazarlo por uno igual. Eso
si resptele el diseo al Ing.Hablemos un poco mas del Zener. El
Smbolo como lo vez en el diagrama es parecido a un diodo ms no
igual:
Y su instalacin en el circuito es contraria a los diodos
comunes. Es decir que el queda invertido. Si se conecta al revs, su
comportamiento es exactamente igual a un diodo comn y
corriente.Veamos ahora un caso tpico de una fuente sencilla
regulada con un Zener:
En este ejemplo es una fuente de 10V.Quin determina el voltaje?
El Zener! Quiere decir que si cambiamos por ejemplo el Zener por
uno de 9V, eso entregara la fuente. Obviamente la fuente no
entregara ms de lo que no tiene. Lo mximo seria 15V para que le
quede algn margen de reserva.La anterior es una de las aplicaciones
del Diodo Zener, pero hay muchas ms. Veamos el siguiente
diagrama:10La anterior es una de las aplicaciones del Diodo Zener,
pero hay muchas ms. Veamos el siguiente diagrama:
11Este diagrama corresponde a las salidas de seales de color en
un TV con pantalla TRC (Tubo de Rayos Catdicos). Esas lneas van
hacia la pantalla donde hay alto voltaje que seria fatal si llegase
hasta las terminales 50, 51 y 52 del One Chip o Micro Jungla; como
se le llama al IC grande que procesa gran parte de la informacin en
el TV.En el eventual caso que as sucediera, los Zener se
sacrificaran por el One Chip. Si, l o los tres, absorberan todo el
sobre-voltaje y en caso de no poderlo soportar se pondran en corto
dando fin a su vida, pero protegiendo al One Chip que cuesta miles
de veces mas. Que abnegacin!La pregunta que ahora seguramente se
debe estar haciendo es: Cmo saber si un diodo es Zener o comn y
corriente? Buena pregunta!!!Por apariencia nos podemos fcilmente
confundir
12Los metlicos son para grandes potencias usados mas que todo en
aplicaciones industriales.Los otros mtodos son: La serigrafa, la
nomenclatura tanto en la plaqueta como en el diagrama y el
Datasheet.En la siguiente fotografa, tenemos un Zener marcado como
D945, con el smbolo de Zener impreso en la serigrafa.
Esa misma serigrafa veremos por la parte superior de la
tarjeta.13Si volvemos al diagrama anterior tenemos que los diodos
Zener estn en la nomenclatura antecedida de la letra Z antes de la
D de diodo.
La otra opcin (aplicable tambin con otro tipo de componente que
no sepamos o tengamos la duda de que se trata) es el Datasheet o
Banco de datos suministrado por el fabricante del componente.
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