electronica

DIODO ZENER
Oscar Montoya Figueroa

El presente artículo está enfocado a
describir las características de
operación del diodo zener, así como
sus aplicaciones básicas y algunos
criterios para comprobar su estado.
Los diodos zener, son
semiconductores que se distinguen
por su capacidad de mantener un
voltaje constante en sus terminales
cuando se encuentran polarizados
inversamente, ypor ello se emplean
como elementos de control.
Actualmente se encuentran
disponibles diodos zener con
potencias que van desde 1/2 watt
hasta 50 watts, para tensiones de
entre 2, 4 y 200 voltios.
ELECTRONICA y servicio

Características de operación
Recordemos que para los dispositivos electrónicos, como los diodos y los transistores por ejemplo, existe un conjunto de gráficas llamadas“curvas características”, en las que se representan
sus distintos valores de corriente y voltaje según sean las condiciones de polarización en que
se encuentren.
Los diodos rectificadores operan en la zona
de polarización directa, y nunca se polarizan en
la zona de ruptura (valor de voltaje de polarización inversa, en donde el diodo comienza a conducir de manera descontrolada). Esto es porquepodrían sufrir daños en su interior.
Por su parte, el diodo zener está diseñado para
trabajar en la zona de ruptura; es decir, presenta una resistencia muy elevada en polarización
inversa hasta un determinado valor de la tensión. En este punto comienza el efecto avalan-

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cha, y la resistencia cae bruscamente a valores
muy bajos. Mientras que la corriente crece muy
rápido, la tensiónentre los extremos del diodo
permanece casi constante.
Los diodos zener se utilizan en circuitos reguladores de voltaje, los cuales mantienen el
voltaje de salida constante sin importar el consumo de corriente en la carga o las variaciones
de la línea de alimentación comercial. En la figura 1 se muestra su símbolo.

Símbolo electrónico del diodo Zener

Diodo

Figura 1

Ruptura del zenerEl dopado que se aplica en las regiones P y N del
diodo es muy fuerte, y produce un dispositivo
con un gran campo eléctrico interconectado, en
el interior de su región de agotamiento.
Bajo condiciones de polarización positiva, el
comportamiento físico del zener es idéntico al
de un diodo rectificador. Sin embargo, bajo condiciones de polarización inversa, el gran campo
interconstruido delzener se incrementa aún más
por el voltaje aplicado en éste. Cuando el voltaje
de polarización inversa llega al punto de ruptura, el campo eléctrico en la región de agotamiento se hace tan grande que los electrones de los
enlaces son arrancados de los átomos estacionarios. En algunos diodos, los electrones son
arrancados de sus átomos originales por la intensidad del campo eléctrico. A esteproceso se
le conoce con el nombre de “ruptura zener”.
En otro tipo de diodos, los electrones son liberados cuando los átomos originales sufren colisiones con los electrones libres que se han acelerado a causa del campo eléctrico. A este proceso se le conoce como “ruptura en avalancha”.

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En cualquiera de los dos casos presentados,
el proceso de ruptura genera un suministro de
portadoresque pueden soportar un flujo de corriente en dirección inversa.
Si la disipación de energía en el zener no excede algún valor máximo permitido (que se determina por el tamaño, forma y capacidad de
disipación de calor del propio diodo), el proceso
de ruptura inversa no dañará la estructura física
del dispositivo; la razón es que en este tipo de
elementos, tal hecho representa un procedimientocomún.
La ruptura desde un punto de vista del circuito, es parecida a la conducción de corriente en
dirección de polarización directa.
La principal diferencia entre el estado de polarización directa y el estado de ruptura inversa
del zener, es la rapidez con que ocurre la transición a esta última.

Curvas características
Considerando que los diodos zener se construyen a partir de un...