Apunte Diodo Zener 1344535622

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-. ZENER . -

DIODOS DE RUPTURA ó DIODOS ZENER
En muchas aplicaciones prácticas es necesario mantener una tensión
sensiblemente constante sobre una carga, o mantener la tensión de un punto fijo
respecto de otro tomado como referencia.
En el primer caso se dice que los dispositivos que se usan para esta función
son “reguladores de tensión” y en el otro caso, que son “dispositivos dereferencia”.
Los dispositivos que pueden usarse para estos fines son varios pero, los más
característicos, son los diodos gaseosos (válvulas V.R.) y los diodos de estado
sólido (diodos zener). En este capítulo estudiamos éstos últimos.

1. - TEORÍA DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS DIODOS ZENER.

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El diodo zener es un dispositivo semiconductor que, si se lo polariza en forma
directa presenta una característica(V-I)

igual a la de todos los diodos de estado

sólido; Figura 1.
El mismo diodo polarizado en forma inversa presenta una muy alta resistencia
interna hasta una tensión inversa crítica,

Vz, en donde se produce la ruptura de la

juntura.
En dicho punto la resistencia interna cae a un valor pequeño; la corriente a
través del diodo se incrementa quedando solamente limitada por la resistencia
externadel circuito, mientras que la tensión entre sus electrodos permanece
sensiblemente constante.
Estos dispositivos se diseñan con capacidad para disipar una potencia
suficiente que les permita trabajar, en la zona de ruptura, sin deteriorarse. El proceso
de ruptura en los zener no es irreversible pues, cuando la tensión aplicada es menor
que

Vz,

el diodo vuelve a su condición de alta resistenciainterna con bajísimas

corrientes inversas.
En el caso de aplicación de los diodos zener estos operan en la región de
ruptura y no se usan en la región de polarización directa.
Antes de entrar en el análisis de las aplicaciones de los diodos zener vamos a
estudiar como se produce la ruptura de la juntura de dichos diodos.
Este fenómeno no ocurre por un sólo mecanismo sino que, en realidad existendos tipos de ruptura que dependerán de la concentración de impurezas que exista
en cada lado de la juntura y por lo tanto, del ancho de la misma (zona de
agotamiento o de carga espacial).
Los mecanismos que pueden producir la ruptura de una juntura son:

a) Ruptura por efecto zener.
b) Ruptura por avalancha.

Sin embargo, el término zener se usa indistintamente para denominar a los
diodos, tanto querompan por avalancha como por efecto zener.

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1. 1. - RUPURA POR EFECTO ZENER.

En este caso el efecto se produce cuando el entorno de la juntura, en ambos
lados, se contamina con una muy alta concentración de impurezas.

De ese modo se forma una zona de carga espacial muy angosta
interno

i

muy elevado (mayor que

d y el campo

106 V/m); Fig. 2.

Si ahora se aplica una tensión externainversa entre sus electrodos se forma un
campo externo
Si crece

0 que se suma al campo interno i.

V0,

se puede alcanzar un valor donde la suma de ambos campos

produzca un campo resultante que origina la ruptura de ligaduras covalentes en la
zona de agotamiento, creando electrones y huecos, que producen una brusca e
importante corriente eléctrica a través de la juntura, mientras la tensión enella
permanece casi constante.
Como el campo interno

i es de valor cercano al necesario para producir la

ruptura de los enlaces, se necesita un campo externo, relativamente chico, para
llegar al valor de campo crítico que produzca la ruptura de la juntura.

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La tensión externa necesaria para producir este fenómeno es generalmente
menor de los 6V y, en este caso, decimos que el diodo rompe por“efecto zener”.
Los portadores libres existentes en la zona de juntura no alcanzan a adquirir
suficiente energía para producir nuevos portadores por colisión o choque, o si los
producen, no son un número importante para modificar el mecanismo de ruptura.
La falta de energía cinética que necesitarían poseer los portadores libres para
producir, por choque, pares electrón-laguna que incrementan la...