Diodo Zener.



Símbolo do Diodo zener.
Diodo Zener (também conhecido como diodo regulador de tensão , diodo de tensão constantediodo de ruptura oudiodo de condução reversa)[1] é um dispositivo oucomponente eletrônico semelhante a um diodo semicondutor, especialmente projetado para trabalhar sob o regime de condução inversa, ou seja, acima da tensão de ruptura da junção PN, neste caso há dois fenômenos envolvidos o efeito Zener e oefeito avalanche.[1] O dispositivo leva o nome em homenagem a Clarence Zener, que descobriu esta propriedade elétrica.[2][3]

Índice

 [esconder]

[editar]Fabricação

O diodo Zener difere do diodo convencional pelo fato de receber uma dopagem (tipo N ou P) maior, o que provoca a aproximação da curva na região de avalanche ao eixo vertical. Isto reduz consideravelmente atensão de ruptura e evidencia o efeito Zener que é mais notável à tensões relativamente baixas (em torno de 5,5 Volts).[4]

[editar]Diodo


Característica corrente-tensão de um diodo zener com a tensão reversa de 17 volts. Note a mudança de escala na tensão direta e reversa.
Qualquer diodo inversamente polarizado praticamente não conduz corrente desde que não ultrapasse a tensão de ruptura. Na realidade, existe uma pequena corrente inversa, chamada de corrente de saturação, que ocorre devido unicamente à geração de pares de elétron-lacuna na região de carga espacial, àtemperatura ambiente. No diodo Zener acontece a mesma coisa. A diferença é que, no diodo convencional, ao atingir uma determinada tensão inversa, a corrente inversa aumenta bruscamente (efeito de avalanche), causando o efeito Joule, e consequentemente a dissipação da energia térmica acaba por destruir o dispositivo, não sendo possível reverter o processo. Nodiodo Zener, por outro lado, ao atingir uma tensão chamada de Zener (geralmente bem menor que a tensão de ruptura de um diodo comum[carece de fontes]), o dispositivo passa a permitir a passagem de correntes bem maiores que a de saturação inversa, mantendo constante a tensão entre os seus terminais. Cada diodo Zener possui uma tensão de Zener específica como, por exemplo, 5,1 Volts, 6,3 Volts, 9,1 Volts, 12 Volts e 24 Volts.
Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem vários tipos de diodos. Um dado importante na especificação do componente a ser utilizado é a potência do dispositivo. Por exemplo, existem diodos Zener de 400 mili Watts e 1 Watt. O valor da corrente máxima admissível depende dessa potência e da tensão de Zener. É por isso que o diodo Zener se encontra normalmente associado com uma resistêncialigada em série, destinada precisamente a limitar a corrente a um valor admissível.

[editar]Aplicações


Díodo de Zener
O diodo Zener pode funcionar polarizado diretamente ou inversamente. Quando está polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer, não conduz corrente elétrica enquanto a tensão aplicada aos seus terminais for inferior a aproximadamente 0,6 Volts no diodo de silício ou 0,3 Volts no diodo de germânio.[1] A partir desta tensão mínima começa a condução elétrica, que inicialmente é pequena mas que aumenta rapidamente, conforme a curva não linear de corrente versus tensão. Por esse fato, a sua tensão de condução não é única, sendo considerada dentro da faixa de 0,6 a 0,7 Volts para o diodo de silício. O diodo zener pode ser utilizado com fonte de ruído branco quando operando na sua região de ruptura.[carece de fontes]
Zener diode voltage regulator.svg
Devido a esta característica, os diodos Zener são freqüentemente usados como reguladores de tensão. Por exemplo, no diagrama de circuito:
  • se Uin < | Vzener | ,Uout = Uin
  • se Uin > | Vzener | ,Uout = Vzener
Considerando o valor Vzener em valor absoluto.

[editar]Calculos

[editar]Corrente Máxima no Zener

Para que não danifique o componente
P_{z}= V_{z} \cdot I_{Zmax}
I_{Zmax} = \frac{P_{z}}{V_{z}}

[editar]Corrente Mínima

I_{Zmim} = I_{Zmax} \cdot 0,15

[editar]Cálculo do Resistor limitador

Adiciona-se Rz para limitar a corrente no zener.
R_{Zmim} = \frac{V_{cc} - V_z}{I_{Zmax}}
R_{Zmax} = \frac{(V_{cc} - V_z)}{I_{Zmin}}
R_z = \frac{(R_{Zmim} + R_{Zmax})}{2}
RZmim < Rz < RZmax

[editar]Definições

  • Vz : tensão no Zener (parâmetro do diodo, vem do fabricante)
  • Pz : potência do Zener (parâmetro do diodo, vem do fabricante)
  • Iz : corrente do Zener
  • Vcc : tensão média na carga (valor da fonte de tensão)
  • Rs : resistor limitador de corrente
  • Rl : carga
  • Rz : resistência do Zener
  • Imrl : corrente média na carga
  • IZmim : corrente Mínima de Zener
  • IZmax : corrente Máxima de Zener
Commons possui uma categoriacom multimídias sobre Diodo Zener
Esse metódo foi utilizado considerando uma tensão constante de entrada.

[editar]Ver também

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