Um guia definitivo para diodos Zener em 2021

Um diodo Zener é muito útil quando se trata de regular e estabilizar variações de carga ou alimentação em relação a uma fonte de tensão e outras aplicações. O que você sabe sobre o diodo Zener? 

Este guia apresentará a definição de um diodo Zener, suas características, especificações, aplicações, como funciona e seu símbolo no diagrama de circuito. Se você é um entusiasta da eletrônica ou entra em contato com o Diodo Zener no trabalho, pode ter uma melhor compreensão do Diodo Zener através deste compartilhamento. Vamos continuar lendo!

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Conteúdo

● O que é um diodo Zener?

● 3 Principais características de um diodo Zener

● Especificações de um diodo Zener

● Quais são as aplicações de um diodo Zener?

● Como funciona um diodo Zner?

● O que é o símbolo do diodo Zener?

● Perguntas frequentes

● Conclusão

O que é um diodo Zener? 

Os diodos Zener são dispositivos semicondutores discretos baseados em silicone que permitem que a corrente flua bidirecionalmente - reversa ou direta. Os diodos são compostos de uma junção de silicone PN altamente dopada, que se destina a conduzir na direção reversa, uma vez que um determinado limite de tensão tenha sido atingido.

Os diodos Zener têm uma tensão de ruptura reversa definida. Quando isso é alcançado, eles começam a conduzir corrente e continuam a operar incessantemente na direção de polarização reversa sem incorrer em danos. Um dos principais benefícios dos diodos Zener é que uma faixa variável de tensões ainda manterá uma queda de tensão constante no diodo. Como resultado, os diodos Zener podem ser usados ​​para aplicações de regulação de tensão.

A introdução aos diodos Zener que explicam como eles funcionam

3 Principais características de um diodo Zener

Os diodos Zener operam de forma semelhante aos diodos convencionais quando no modo de polarização direta. 

● Eles têm uma tensão de ativação de polarização entre 0.3 e 0.7 V. Quando conectado no modo reverso, há um pequeno fluxo de corrente de fuga na maioria das aplicações. 

● À medida que a tensão reversa aumenta para a tensão de ruptura definida, haverá corrente fluindo através do diodo. Quando a corrente aumenta até um máximo (determinado pelos resistores em série), ela se estabiliza e permanece constante em uma ampla faixa de tensão aplicada.

● Independentemente do valor da corrente que flui através do diodo, a tensão permanece quase constante. Este também é o caso de grandes mudanças de corrente, desde que a corrente do diodo permaneça entre a corrente máxima e a corrente de ruptura.

O autocontrole forte de um diodo Zener é altamente útil quando se trata de regular e estabilizar variações na carga ou fornecimento em relação a uma fonte de tensão. Isso o torna uma característica fundamental, pois permite que o diodo seja usado em uma variedade de aplicações de regulador de tensão.

Especificações de um diodo Zener

Algumas especificações variam entre os diodos Zener individuais. Isso inclui dissipação de energia, tensão nominal de trabalho e corrente reversa máxima. Outras especificações comuns incluem:

● Tensão Zener - refere-se à tensão de ruptura reversa. Isso varia de 2.4 V até 200 V, dependendo do diodo específico

● Corrente (máxima) - a corrente máxima na tensão Zener nominal. Isso pode variar de 200uA a 200A

● Corrente (mínima) - a corrente mínima necessária na tensão Zener para o diodo quebrar. Isso é tipicamente entre 5mA e 10mA

● Potência nominal - a taxa máxima de dissipação de potência do diodo, incluindo a corrente que flui através do diodo e a tensão através dele. Os valores padrão incluem 400mW, 500mW, 1W e 5W. Com diodos montados na superfície, os valores típicos são 200mW, 350mW, 500mW e 1W

● Tolerância de tensão - normalmente ± 5%

● Estabilidade de temperatura - os diodos mais estáveis ​​geralmente são de aproximadamente 5V

● Resistência Zener - a resistência exibida pelo diodo

Quais são as aplicações de um diodo Zener? 

Os diodos Zener são usados ​​para uma variedade de aplicações, incluindo:

● Regulação de tensão

● Referência de tensão

● Supressão de surto

● Alternando aplicativos

● circuitos Clipper

É possível usar um diodo Zener para criar uma tensão de saída de baixa ondulação estabilizada sob condições de corrente de carga variável. Quando um resistor limitador de corrente adequado é usado para passar uma corrente menor de uma fonte de tensão através do diodo, corrente suficiente será conduzida para manter a queda de tensão necessária. À medida que o valor da carga é alterado, a saída de tensão média também muda. No entanto, a adição de um diodo Zener pode produzir uma saída de tensão uniforme.

Com isso dito, também deve-se notar que os diodos Zener podem ocasionalmente produzir ruído elétrico na fonte DC enquanto trabalham para estabilizar a tensão. Isso é bom na maioria das aplicações, mas agregando um alto valor capacitor de desacoplamento à saída do diodo pode corrigir o problema fornecendo suavização extra.

Como os diodos Zener podem operar na condição de polarização reversa, eles podem ser usados ​​em circuitos reguladores de tensão para manter a saída de tensão CC constante. Esta tensão constante pode ser mantida apesar de quaisquer variações na entrada de tensão ou mudanças na corrente de carga.

Este circuito regulador de tensão compreende um resistor limitador de corrente que é conectado em série com a tensão de entrada. O diodo e a carga devem então ser conectados em paralelo. A saída de tensão estabilizada e a tensão de ruptura do diodo serão sempre as mesmas.

Como funciona um diodo Zener?

O princípio por trás da operação de um diodo Zener é determinado pela causa do avaria do diodo na condição de polarização reversa. Normalmente, existem dois tipos – avaria Zener e avalanche.

Divisão Zener

Uma falha de Zener acontece com uma tensão de polarização reversa entre 2V e 8V. A intensidade do campo elétrico é suficiente para aplicar força aos elétrons de valência, separando-os dos núcleos - mesmo nessa baixa voltagem. Este processo forma pares de elétron-buraco móveis, aumentando assim o fluxo de corrente.

As avarias de Zener normalmente ocorrem para diodos altamente dopados com um grande campo elétrico e baixa tensão de ruptura. Mais energia é obtida pelos elétrons de valência à medida que a temperatura aumenta, exigindo, portanto, menos voltagem de saída. Isso também significa que a tensão de ruptura do Zener reduz junto com a temperatura.

Avaliação da avalanche

A quebra de tensão também ocorre na condição de polarização reversa, em um mínimo de 8 V, para diodos dopados com luz que têm uma grande tensão de quebra. Os elétrons que fluem através do diodo colidem com os elétrons na ligação covalente, interrompendo-a. 

A velocidade dos elétrons aumenta à medida que a voltagem também aumenta, o que significa que as ligações covalentes podem ser rompidas mais facilmente. Também deve ser observado que a tensão de ruptura de avalanche aumenta junto com a temperatura.

O que é o símbolo do diodo Zener? 

As imagens abaixo retratam o símbolo padrão do diodo Zener usado em um diagrama de circuito. Este símbolo mostra como a presença de um diodo Zener seria notada em um diagrama de circuito. Da mesma forma, se você vir este símbolo em um diagrama de circuito, significa que um diodo Zener está presente naquele ponto do circuito.

Este diagrama então se baseia no acima, mostrando mais informações sobre o diodo Zener. A linha superior do diagrama mostra o símbolo do diodo mais o positivo e o negativo no que se refere ao ânodo e cátodo. A linha inferior do diagrama mostra o mesmo, exceto com uma versão simplificada de um diodo realista em oposição ao símbolo do diodo Zener.

Perguntas frequentes

1. P: Vários diodos Zener podem ser conectados em série?

R: Vários diodos zener podem ser conectados em série, geralmente para atingir uma tensão zener específica. No entanto, se você usar vários diodos, também deve monitorar a Corrente Zener e garantir que o valor máximo não seja excedido. 

Isso ocorre porque a corrente Zener máxima permitida é igual ao diodo mais baixo conectado em série. Isso também significa que, quando dois diodos zener são conectados em série, se os diodos não tiverem a mesma especificação de corrente Zener, eles não mostrarão a corrente ou tensão Zener especificada.

2. P: Qual é a diferença entre o diodo Zener e o diodo?

R: O diodo é um dispositivo semicondutor condutor unidirecional (unidirecional). Os diodos Zener também são dispositivos semicondutores, mas a principal diferença é que eles podem conduzir eletricidade sob condições de polarização direta e reversa. 

Outra diferença importante entre os dois tipos é a intensidade do doping. Os diodos tradicionais são geralmente moderadamente dopados, enquanto os diodos zener são mais dopados para atingir uma tensão de ruptura mais alta.

3. P: Onde são usados ​​os diodos Zener?

O diodo Zener é amplamente utilizado em vários dispositivos eletrônicos e é um dos componentes básicos dos circuitos eletrônicos. Eles são usados ​​para gerar um barramento de energia estável de baixa potência a partir de uma tensão mais alta e fornecer uma tensão de referência para o circuito, especialmente uma fonte de alimentação estável, como a construção em um Regulador DC/DC para proteção contra sobretensão.

4. P: Quais são as vantagens dos diodos Zener?

O diodo Zener é mais barato do que outro diodo. O diodo pode ser usado para ajustar e estabilizar a tensão no circuito. Esses diodos possuem padrões de alto desempenho. Controle o fluxo da corrente.

Conclusão

Falando nisso, aprendemos as informações básicas sobre o diodo Zener, incluindo sua definição, características, especificações, aplicações, como funciona e como é observado em um diagrama de circuito. Conhecer melhor o diodo Zener pode ajudá-lo a aproveitá-lo melhor no circuito regulador de tensão. O que você acha do Diodo Zener? Deixe seus comentários abaixo e responderemos o mais breve possível. Se você acha que este compartilhamento é útil para você, não se esqueça de compartilhá-lo!

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