Diodo zener

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El diodo Zener Característica. La aplicación de estos diodos se ve en los reguladores de tensión y actúa como dispositivo de tensión constante (como una pila). Símbolo:

Su gráfica es de la siguiente forma:

A diferencia de un diodo normal, el cual es dañado si se lleva a su Vz o voltaje de ruptura, el Zener es en esa zona donde tiene su mayor aplicación.

La potencia máxima que resiste enla "Zona de Ruptura" ("Zona Zener"):

En la zona de ruptura se produce el "Efecto Avalancha" ó "Efecto Zener", esto es, la corriente aumenta bruscamente. Para fabricar diodos con un valor determinado de tensión de ruptura (Vz) hay que ver la impurificación porque Vz es función de la impurificación (NA ó ND), depende de las impurezas.

La zona de ruptura no tiene una pendiente infinita, debidoal efecto de Rz:

Un "Diodo Zener Real" es un elemento no lineal en cualquier área de funcionamiento, sin embargo, para su facilitar su análisis, se utiliza un modelo aproximado, linealizado.

Las aproximaciones para el zener son estas: Modelo ideal (1ª aproximación)

Existe un voltaje constante para cualquier valor de corriente, por lo tanto, tiene el comportamiento de una pila ideal conla tensión VZ. (observe que la pendiente I/V es infinita, por lo que su resistencia es cero.

Esto solo es válido entre IZmín y IZmáx. 2ª modelo.

En este caso, a partir de Vz, a medida que cambia Iz, cambia Vz, por que que la pendiente es considerable. (m = 1/R) Sustituimos por un modelo equivalente:

El Regulador Zener Anteriormente habíamos visto este circuito:

Primeramentesupondremos que están conectados directamente, por lo tanto vC = vL entonces:

Problemas que podemos tener:
• •

RL variable (variaciones de carga). Variaciones de tensión de red (variaciones de red).

Debido a estos dos problemas la onda de salida de ese circuito puede variar entre dos valores y como nuestro objetivo es obtener una tensión constante a la salida tendremos que hacer algo. Pararesolver este problema ponemos un regulador de tensión basado en el diodo zener. Ahora vamos a analizar este regulador de tensión. Regulador de tensión en vacío (sin carga)

vS estará entre un mínimo y un máximo, y el regulador tiene que funcionar bien entre esos 2 valores (vSmáx y vSmín).En este caso vS lo pondremos como una pila variable.

Además para que funcione correctamente el zener tiene quetrabajar en la zona de ruptura.

Para que esté en ruptura se tiene que cumplir:

Ejemplo: Comprobar si funciona bien el siguiente circuito:

Hay que ver si en la característica los valores se encuentran entre IZmín y IZmáx para comprobar si funciona bien.

Funciona bien porque se encuentra entre los dos valores (máximo y mínimo). La salida es constante, lo que absorbe la tensión que sobraes la R (que es la resistencia limitadora). Regulador de tensión con carga

Para comprobar que estamos en ruptura calculamos el equivalente de Thevenin desde las bornas de la tensión VZ:

Como en el anterior caso los valores del circuito tienen que estar entre un máximo y un mínimo:

El zener absorbe la corriente sobrante (IZ variable) y la resistencia (R) la tensión sobrante. Entonces ala salida la forma de la onda es la siguiente:



2ª aproximación

El circuito equivalente sería de la siguiente forma:

A ese circuito se le aplica la superposición:

Como la superposición es la suma de estos 2 circuitos la solución será esta:

Con esto se ve que lo que hace el zener es "Amortiguar el rizado". Veamos cuanto disminuye el rizado: Ejemplo: 1N961 VZ = 10 V RZ = 8,5 VVRentr. = 2 V

Si quiero disminuir más el rizado pondría otro regulador que disminuiría más el rizado pico a pico:

Coeficiente de temperatura Anteriormente habíamos visto que dependiendo de la impurezas que tengamos se puede conseguir un zener con distinto VZ (diferentes tipos de zener).

Además esto es para una misma temperatura, pero si se varía la temperatura se comporta de otra manera,...
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