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  • DIODO ZENER

  • Los diodos rectificadores y los diodos para pequea

    seal nunca se emplean intencionadamente en la zona de

    ruptura, ya que esto podra daarlos. Un diodo zener es

    diferente; se trata de un diodo de silicio que se ha diseado

    para que funcione en la zona de ruptura.

    Recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin

    Zener.

    Llamado a veces diodo de avalancha, el diodo zener

    es la parte esencial de los reguladores de tensin; estos son

    circuitos que mantienen la tensin casi constante, con

    independencia de que se presenten grandes variaciones de la

    tensin de red y de la resistencia de carga.

  • Diodo Zener

    A

    K

    Zona de trabajo

    diodo Zener

    ID

    VD

    Smbolo

    esquemtico

    Diodo de ruptura trabaja en polarizacin inversa en la zona

    denominada regin de ruptura

    Aplicacin tpica: regulador de tensin

    Caracterstica corriente-tensin

  • Caractersticas

    En polarizacin directa se comporta como un diodo comn.

    A partir de la ruptura la corriente aumenta manteniendo la tensin aproximadamente constante en el valor VBR = Vz.

    Se utiliza como regulador de tensin. La tensin es relativamente insensible a las variaciones de la alimentacin o de la corriente de carga.

    El valor Vz es particular de cada diodo.

    Cuando el diodo esta polarizado inversamente, una pequea corriente circula por l, llamada corriente de saturacin Is, esta

    corriente permanece relativamente constante mientras aumentamos

    la tensin inversa hasta que el valor de sta alcanza Vz, llamada

    tensin Zener (que no es la tensin de ruptura zener), para la cual el

    diodo entra en la regin de colapso. La corriente empieza a

    incrementarse rpidamente por el efecto avalancha.

  • Circuito equivalente ideal de un zener

  • MODELO PRACTICO o 2

    APROXIMACIN

  • Modelo circuital equivalente lineal del diodo Zener

    Vz = Vzo + rz Iz

    A K

    A K + -

    V Rb

    K

    A rz

    Vz Vzo

    VAK V

    Vz < VAK < V

  • Caracterstica corriente-tensin real en la zona de ruptura

    ID

    VD 0 IR

    Vzk

    Izk

    IzT

    Iz

    Vzo

    Vz

    Pendiente 1/rz

    IzM

    IR: corriente inversa

    para VR < Vz

    Vz: tensin Zener

    Izmnima = Izk corriente de rodilla (pto.inflexin)

    Izmxima = IzM, (Pzmx/Vz)

    Para Izk Iz IzM, la tensin se considera constante en Vz

    IzT (corriente de prueba) (Pzmx/4)

    rZ: resistencia incremental o dinmica

    rZ = Vz/ Iz

  • EJEMPLO

  • Encapsulados

  • Hoja de datos: Interpretacin

    Encapsulado

    Rgimen

    trmico

    Potencia mxima

    Tensin Zener Impedancia Zener Corriente

    inversa

    Coeficiente

    temperatura

    Corriente

    mxima

  • Potencia mxima de disipacin.

    Puesto que la tensin es

    constante en la zona de

    trabajo, la mxima potencia se

    refiere al mximo valor de la

    corriente que puede soportar

    el Zener.

  • Diodo Zener como regulador de tensin

    Dz RL Vo

    Rs

    +

    - VCC

    Circuito bsico (diodo ideal)

    ID

    VD

    Izmx = Pzmx/Vz

    Izmn = 0

    Vz

    En regin de ruptura: Vo = Vz sobre la carga RL.

    Para analizar el circuito se debe:

    1- Determinar si el diodo se encuentra en la regin de ruptura

    2- Reemplazar al diodo por su circuito elctrico equivalente

    3- Resolver el circuito resultante

    Ver ejemplos

  • Diodo Zener como regulador de tensin

    Dz RL Vo

    Rs

    +

    - VCC

    Ver ejemplos

    Se pueden presentar varios casos:

    Caso 1: Vcc fijo, RL variable, Zener ideal (Izmn =0)

    Caso 2: Vcc variable, RL fijo, Zener ideal (Izmn =0)

    Caso 3: Vcc variable, RL variable, Izmn 0

    Caso 4: Vcc variable, RL variable, Izmn 0, rz 0

  • 1- Determinar zona de funcionamiento

    Si V Vz el diodo estar polarizado en la regin de ruptura

    L

    Ls

    CCR

    R R

    V Vo

    Si V < Vz el diodo estar

    polarizado en inversa.

    Dz RL Vo

    Rs

    +

    - VCC V -

    Se reemplaza por el circuito elctrico equivalente y se resuelve.

    RL Vo

    Rs

    +

    - VCC

    Is

    - +

    - Vz -

    Iz IL zo V V

    s

    zCCLzs

    R

    V- V I I I

    Se elimina el diodo y se calcula la tensin a circuito abierto.

    Se comportar como un interruptor abierto.

  • Ejemplo: Calcular VL, Iz y Pz para RL= 1.2 k y RL = 3 k

    Dz RL VL

    Rs = 1 k

    +

    - VCC

    16 V

    Vz = 10 V

    Pz = 30 mW

    RL= 1.2 k

    V

    V8.73 k 1.2 k 1.2 k 1

    V16R

    R R

    V V L

    Ls

    CC

    V8.73 VL

    El Zener no est en su regin de trabajo y se comporta como circuito

    abierto.

    ID

    VD

    Izmx = 30 mW/10V

    Izmn = 0

    Vz = 10 V

    V = 8.73 V

    V0 Iz

    V0 Pz

  • RL = 3 k

    Dz RL VL

    Rs = 1 k

    +

    -

    VCC

    16 V V

    V10 V12 k 3 k 3 k 1

    V16R

    R R

    V V L

    Ls

    CC

    V10 Vz VL

    El Zener est en su

    regin de trabajo.

    ID

    VD

    Izmx = 30 mA

    Izmn = 0

    Vz = 10 V

    V = 12 V

    mA 2.67 I - Is I Lz

    mW 26.7 Iz Vz Pz

    RL VL

    Rs

    +

    - VCC

    Is

    - +

    - Vz -

    Iz IL mA 3.33

    k 3

    V10

    RV I

    LLL

    mA 6 k 1

    V10- V16

    R V- V I

    szccs

  • Ejercicios