Una guia definitiva dels díodes Zener el 2021

Un díode Zener és molt útil quan es tracta de regular i estabilitzar les variacions de càrrega o subministrament contra una font de tensió i altres aplicacions. Què en saps del díode Zener? 

Aquesta guia introduirà la definició d'un díode Zener, les seves característiques, especificacions, aplicacions, com funciona i el seu símbol a l'esquema del circuit. Si sou un entusiasta de l'electrònica o entreu en contacte amb el díode Zener a la feina, podeu entendre millor el díode Zener mitjançant aquesta compartició. Seguim llegint!

Compartir és preocupar-se!

Estoig

● Què és un díode Zener?

● 3 Característiques principals d'un díode Zener

● Especificacions d'un díode Zener

● Quines són les aplicacions d'un díode Zener?

● Com funciona un díode Zner?

● Què és el símbol del díode Zener?

● FAQ

● Conclusió

Què és un díode Zener? 

Els díodes Zener són dispositius semiconductors discrets basats en silicona que permeten que el corrent flueixi bidireccionalment, ja sigui cap enrere o cap endavant. Els díodes estan formats per una unió de silicona PN fortament dopada, que està pensada per conduir en la direcció inversa un cop s'ha complert un llindar de tensió particular.

Els díodes Zener tenen una tensió de ruptura inversa establerta. Quan s'arriba a això, comencen a conduir el corrent i continuen funcionant sense parar en la direcció inversa de polarització sense patir danys. Un dels principals avantatges dels díodes Zener és que un rang variable de voltatges encara mantindrà una caiguda de tensió constant a través del díode. Com a resultat, els díodes Zener es poden utilitzar per a aplicacions de regulació de tensió.

La introducció als díodes Zener que explica com funcionen

3 Característiques principals d'un díode Zener

Els díodes Zener funcionen de manera semblant als díodes convencionals quan es troben en el mode de polarització cap endavant. 

● Tenen una tensió d'encesa de polarització d'entre 0.3 i 0.7V. Quan es connecta en mode invers, hi ha un petit flux de corrent de fuga a la majoria d'aplicacions. 

● A mesura que la tensió inversa augmenta fins a la tensió de ruptura establerta, hi haurà corrent circulant pel díode. Quan el corrent augmenta fins a un màxim (determinat per les resistències en sèrie), s'estabilitzarà i es mantindrà constant en un ampli rang de tensió aplicada.

● Independentment del valor de corrent que circula pel díode, la tensió es manté gairebé constant. Aquest és també el cas de grans canvis de corrent, sempre que el corrent del díode es mantingui entre el corrent màxim i el corrent de ruptura.

El fort autocontrol d'un díode Zener és molt útil quan es tracta de regular i estabilitzar les variacions de càrrega o subministrament contra una font de tensió. Això la converteix en una característica clau, ja que permet utilitzar el díode en una varietat d'aplicacions de regulador de tensió.

Especificacions d'un díode Zener

Algunes especificacions variaran entre els díodes Zener individuals. Aquests inclouen la dissipació de potència, la tensió nominal de treball i el corrent invers màxim. Les especificacions habituals addicionals inclouen:

● Tensió Zener: es relaciona amb la tensió de ruptura inversa. Això oscil·la entre 2.4 V i 200 V, depenent del díode específic

● Corrent (màxim): el corrent màxim a la tensió nominal de Zener. Això pot variar entre 200uA i 200A

● Corrent (mínim): la intensitat mínima requerida a la tensió Zener perquè el díode es trenqui. Normalment és entre 5 mA i 10 mA

● Potència nominal: la màxima potència nominal de dissipació del díode, que inclou tant el corrent que flueix pel díode com la tensió a través d'ell. Els valors estàndard inclouen 400 mW, 500 mW, 1 W i 5 W. Amb díodes muntats a la superfície, els valors típics són 200 mW, 350 mW, 500 mW i 1 W

● Tolerància de voltatge: normalment ±5%

● Estabilitat de temperatura: els díodes més estables solen ser d'aproximadament 5V

● Resistència Zener - la resistència que presenta el díode

Quines són les aplicacions d'un díode Zener? 

Els díodes Zener s'utilitzen per a una sèrie d'aplicacions, com ara:

● Regulació de tensió

● Referència de tensió

● Supressió de sobretensions

● Canvi d'aplicació

● Circuits Clipper

És possible utilitzar un díode Zener per crear una tensió de sortida estabilitzada de baixa ondulació en condicions de corrent de càrrega variable. Quan un Resistència limitadora de corrent adequada s'utilitza per fer passar un corrent menor d'una font de tensió a través del díode, es conduirà suficient corrent per mantenir la caiguda de tensió requerida. A mesura que s'altera el valor de càrrega, la sortida de tensió mitjana també canvia. Tanmateix, l'addició d'un díode Zener pot produir una sortida de tensió uniforme.

Dit això, també cal tenir en compte que els díodes Zener poden produir ocasionalment soroll elèctric al subministrament de corrent continu mentre treballen per estabilizar la tensió. Això està bé en la majoria d'aplicacions, però afegeix un valor elevat condensador de desacoblament a la sortida del díode pot rectificar el problema proporcionant un suavitzat addicional.

Com que els díodes Zener poden funcionar en condicions de polarització inversa, es poden utilitzar en circuits reguladors de tensió per mantenir una sortida constant de tensió de CC. Aquesta tensió constant es pot mantenir malgrat qualsevol variació de voltatge d'entrada o canvis de corrent de càrrega.

Aquest circuit regulador de tensió consta d'una resistència limitadora de corrent que està connectada en sèrie amb la tensió d'entrada. Aleshores, el díode i la càrrega s'han de connectar en paral·lel. La sortida de tensió estabilitzada i la tensió de ruptura del díode seran sempre les mateixes.

Com funciona un díode Zener?

El principi darrere del funcionament d'un díode Zener està determinat per la causa ruptura del díode en la condició de polarització inversa. Normalment hi ha dos tipus: avaria Zener i avaria d'allau.

Desglossament de Zener

Una avaria de Zener es produeix amb una tensió de polarització inversa entre 2V i 8V. La intensitat del camp elèctric és suficient per aplicar força als electrons de valència, separant-los dels nuclis, fins i tot a aquesta baixa tensió. Aquest procés forma parells mòbils d'electró-forat, per tant augmenta el flux de corrent.

Les avaries Zener solen produir-se per a díodes altament dopats amb un gran camp elèctric i baixa tensió de trencament. Els electrons de valència guanyen més energia a mesura que augmenta la temperatura, per la qual cosa es requereix menys voltatge exterior. Això també significa que la tensió de ruptura de Zener es redueix juntament amb la temperatura.

Desglossament de les allaus

La ruptura de tensió també es produeix en la condició de polarització inversa, com a mínim de 8 V, per als díodes dopats amb llum que tenen una gran tensió de ruptura. Els electrons que flueixen a través del díode xoquen amb els electrons de l'enllaç covalent, interrompent-lo. 

La velocitat dels electrons augmenta a mesura que també augmenta la tensió, el que significa que els enllaços covalents es poden interrompre més fàcilment. També cal tenir en compte que la tensió de ruptura d'allau augmenta al costat de la temperatura.

Què és el símbol del díode Zener? 

Les imatges següents mostren el símbol estàndard del díode Zener utilitzat en un diagrama de circuit. Aquest símbol mostra com s'anotaria la presència d'un díode Zener en un diagrama de circuit. De la mateixa manera, si veieu aquest símbol en un diagrama de circuit, vol dir que hi ha un díode Zener en aquest punt del circuit.

A continuació, aquest diagrama es basa en l'anterior, mostrant més informació sobre el díode Zener. La línia superior del diagrama mostra el símbol del díode més el positiu i el negatiu en relació amb l'ànode i el càtode. La línia inferior del diagrama mostra el mateix, excepte amb una versió simplificada d'un díode realista a diferència del símbol del díode Zener.

Preguntes freqüents

1. P: Es poden connectar diversos díodes Zener en sèrie?

R: Es poden connectar diversos díodes zener en sèrie, normalment per aconseguir una tensió zener específica. Tanmateix, si utilitzeu diversos díodes, també heu de controlar el corrent Zener i assegurar-vos que no se superi el valor màxim. 

Això es deu al fet que el corrent Zener màxim permès és igual al díode més baix connectat en sèrie. Això també significa que quan dos díodes Zener estan connectats en sèrie, si els díodes no tenen la mateixa especificació de corrent Zener, no mostraran el corrent o la tensió Zener especificats.

2. P: Quina diferència hi ha entre el díode Zener i el díode?

R: El díode és un dispositiu semiconductor conductor unidireccional (unidireccional). Els díodes Zener també són dispositius semiconductors, però la diferència clau és que poden conduir l'electricitat en condicions de polarització directa i inversa. 

Una altra diferència important entre els dos tipus és la intensitat del dopatge. Els díodes tradicionals solen estar moderadament dopats, mentre que els díodes zener estan més dopats per aconseguir una tensió de ruptura més alta.

3. P: On s'utilitzen els díodes Zener?

El díode Zener s'utilitza àmpliament en diversos dispositius electrònics i és un dels components bàsics dels circuits electrònics. S'utilitzen per generar un carril d'alimentació estable de baixa potència a partir d'una tensió més alta i proporcionar una tensió de referència per al circuit, especialment una font d'alimentació estable, com ara construir en un Regulador DC/DC per a protecció contra sobretensions.

4. P: Quins són els avantatges dels díodes Zener?

El díode Zener és més barat que un altre díode. El díode es pot utilitzar per ajustar i estabilitzar la tensió del circuit. Aquests díodes tenen estàndards d'alt rendiment. Controlar el corrent que flueix.

Conclusió

Parlant d'això, aprenem la informació bàsica sobre el díode Zener, inclosa la seva definició, característiques, especificacions, aplicacions, com funciona i com es nota en un diagrama de circuit. Tenir una millor comprensió del díode Zener us pot ajudar a fer-ne un millor ús en el circuit de regulació de la tensió. Què en penseu del díode Zener? Deixa els teus comentaris a continuació i et respondrem el més aviat possible. Si creieu que aquesta compartició us és útil, no us oblideu de compartir-la!

També llegiu

● Coses que no us hauríeu de perdre sobre Facebook Meta i Metaverse

● Quina diferència hi ha entre AM i FM?

● Com el regulador de mòduls LTM8022 μ ofereix un millor disseny per a la font d'alimentació?

● Com detectar reguladors de tensió basats en díodes Zener?

Deixa un missatge 

Llista de missatges