Diodo zener

DIODO ZENER

1) AÑO DE DESCUBRIMIENTO
En 1934 un científico llamado Carlos Zener propuso una teoría de ruptura eléctrica en los sólidos, señalo que bajo cierta intensidad de campo, los portadores pueden cruzar la unión o juntura mediante un proceso de mecánica cuántica. Tal como si los portadores hubiese túneles en la barrera. Una vez que se produce la juntura, se desarrolla con rapidez paraconvertirse en una avalancha de corriente.
Por supuesto se refería a corriente de unos cuantos µA; pero se trataba de corriente inversa. El diodo Zener se diseño para que funcionara de acuerdo con esta premisa, dicho componente funciona con polarización inversa. Puesto que el diodo Zener fue el primer dispositivo que funciona en estas condiciones, una parte de la curva de corriente inversa seconoce como región Zener. Tal como se muestra en la Figura 1.


Figura1. Región Zener

2) ¿QUIEN Y QUIENES PARTICIPARON?

Carlos Zener, egresado de Harvard en 1929 con reconocimientos en matemáticas y física.

3) SIGNIFICADO DEL NOMBRE

El nombre del dispositivo se debe al creador del diodo Carlos Zener.

4) SÍMBOLO DEL DIODO ZENER
A continuación en la Figura 2 se muestra el símbolodel diodo zener.

Figura 2. Símbolo del Diodo Zener (A - ánodo K – cátodo)

5) DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO

Características:

Los diodos Zener o diodos de avalancha, se diferencian de los demás diodos semiconductores por el comportamiento de la característica inversa, que presenta una región en la cuál la tensión es casi independiente de la corriente por el diodo. Esto lo hace muy útilen las aplicaciones en que se requiere una referencia de voltaje.
La tensión zener de cualquier diodo está controlada por la cantidad de dopado aplicada en el proceso de fabricación. Los normales varían entre 2 y 200 V con capacidades de disipación de potencia de hasta 100 W.
En la mayoría de las aplicaciones el diodo trabaja en la región inversa. Una aplicación típica es en la regulación devoltaje.
Funcionamiento:

Si la tensión de entrada aumenta, el diodo tiende a mantener una tensión constante entre los terminales de la carga, de modo que la caída de tensión en ri aumenta. El incremento resultante de Ii circula a través del diodo, mientras que la corriente a través de la carga se mantiene constante.
Ahora supongamos que la tensión de entrada permanece constante, pero que laresistencia de carga disminuye. Esto requiere un incremento de la corriente por la carga. Esta corriente no puede proceder de la fuente ya que la caída en ri y la corriente suministrada, no cambiarán mientras el diodo trabaje dentro de su zona de regulación. La corriente de carga adicional será debida a la disminución de la corriente a través del diodo zener.

Variaciones con la temperatura:

Lavariación de la tensión zener es proporcional a su valor como a la temperatura. Esta variación se suele expresar como un coeficiente de temperatura (TC):


Se ha observado que cuando Vz es aproximadamente 6 V, el TC es nulo y Vz independiente de la temperatura. Aún así, un valor típico de TC es de 0.1%, lo que es despreciable en la mayoría de las aplicaciones.

6) MODELO GRAFICO

En la zonadirecta lo podemos considerar como un generador de tensión continua (tensión de codo). En la zona de disrupción, entre la tensión de codo y la tensión zener (Vz nom) lo podemos considerar un circuito abierto. Cuando trabaja en la zona de disrupción se puede considerar como un generador de tensión de valor Vf= -Vz.

El zener se usa principalmente en la estabilidad de tensión trabajando en lazona de disrupción.
Podemos distinguir:

1. Vz nom,Vz: Tensión nominal del zener (tensión en cuyo entorno trabaja adecuadamente el zener).

2. Iz min: Mínima corriente inversa que tiene que atravesar al diodo a partir de la cual se garantiza el adecuado funcionamiento en la zona de disrupción (Vz min).

3. Iz max: Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el...