Ei! Como fornecedor de diodo Zener, recebi toneladas de perguntas sobre como esses pequenos componentes conseguem manter uma tensão constante. Então, pensei em dividi -lo para você de uma maneira fácil de entender.
Vamos começar com o básico. Um diodo Zener é um tipo especial de diodo projetado para operar na região de quebra reversa. Ao contrário dos diodos regulares usados principalmente para permitir que a corrente flua em uma direção, os diodos Zener têm uma característica única que os torna super úteis para a regulação da tensão.
Como funciona um diodo Zener
Para entender como um diodo Zener mantém uma tensão constante, primeiro precisamos saber um pouco sobre sua estrutura interna. Um diodo Zener é composto de junção ap -n, assim como um diodo comum. Mas os níveis de doping em um diodo Zener são diferentes. Essa diferença na doping é o que lhe dá suas propriedades especiais.
Quando um diodo Zener é conectado no viés reverso (isso significa que o terminal positivo da fonte de alimentação é conectado ao lado n - e o terminal negativo é conectado ao lado p - a princípio, apenas uma corrente de vazamento reverso muito pequena flui. Essa corrente é tão pequena que quase podemos ignorá -la. Mas, à medida que aumentamos a tensão reversa no diodo Zener, algo interessante acontece.
Uma vez que a tensão reversa atinge um determinado valor, chamado de tensão Zener (VZ), o diodo entra na região de quebra reversa. Existem dois tipos principais de mecanismos de avaria em um diodo Zener: a quebra do Zener e a quebra de avalanche.
Zero ruptura
A quebra do zener ocorre em diodos que são fortemente dopados. Em uma junção P -N fortemente dopada, a região de depleção (a área ao redor da junção onde não há transportadoras de carga livre) é muito estreita. Quando uma tensão reversa é aplicada, o forte campo elétrico em toda essa região de depleção estreita pode puxar elétrons da banda de valência para a banda de condução. Isso cria um grande número de pares de elétrons - e de repente, uma corrente reversa significativa começa a fluir.
A principal coisa sobre a quebra do Zener é que, uma vez iniciado, a tensão no diodo permanece quase constante, mesmo que a corrente através dela mude. Isso ocorre porque o campo elétrico na região de depleção é forte o suficiente para continuar criando novos pares de elétrons - orifícios a uma taxa que compensa a mudança na corrente. Portanto, não importa quanto a corrente através do diodo Zener varia (dentro de um determinado intervalo), a tensão em ele permanece próxima à tensão do zener.
Avalanche Breakdown
A quebra de avalanche geralmente ocorre em diodos levemente dopados. Quando uma tensão reversa é aplicada, os elétrons livres na região de depleção ganham energia do campo elétrico. À medida que esses elétrons se movem através da região de depleção, eles colidem com os átomos no material semicondutor. Essas colisões podem derrubar outros elétrons de seus átomos, criando novos pares de elétrons - orifícios. Esses elétrons recém -criados também ganham energia do campo elétrico e podem causar mais colisões, levando a uma reação em cadeia.
Assim como no colapso do Zener, uma vez que o colapso da avalanche começa, a tensão no diodo permanece relativamente constante. O aumento da corrente é devido à multiplicação de portadores de carga causados pelo efeito de avalanche, mas a tensão no diodo não muda tanto, desde que os limites de dissipação de energia do diodo não sejam excedidos.
Aplicações de diodos Zener para regulamentação de tensão
Agora que sabemos como um diodo Zener mantém uma tensão constante, vamos falar sobre por que isso é tão útil. Uma das aplicações mais comuns dos diodos Zener está nos circuitos de regulação de tensão.
Imagine que você tem uma fonte de alimentação que fornece uma tensão que pode variar devido a alterações na tensão de entrada ou na corrente de carga. Se você conectar um diodo Zener em paralelo com a carga, o diodo Zener atuará como um regulador de tensão. Enquanto a tensão de entrada for maior que a tensão do zener, o diodo Zener entrará na região de quebra reversa e manterá uma tensão constante na carga.
Por exemplo, digamos que você tenha um diodo Zener com uma tensão zener de 5V. Se a tensão de entrada para o circuito for de 6V a 12V, o diodo Zener garantirá que a tensão na carga permaneça em aproximadamente 5V. O excesso de tensão é descartado em um resistor em série conectado ao diodo Zener.
Diferentes tipos de diodos Zener
Oferecemos uma variedade de diodos Zener para atender às diferentes necessidades. Por exemplo, oDiodo Zener ajustávelPermite definir a tensão do Zener dentro de um determinado intervalo. Isso é realmente útil quando você precisa de uma tensão específica que pode não estar disponível com um diodo Zener padrão.
ODiodo zener de alta tensãofoi projetado para lidar com tensões reversas muito mais altas em comparação com diodos Zener regulares. Eles são usados em aplicações onde é necessária uma regulação de alta tensão, como em fontes de alimentação para equipamentos industriais.
E depois há oDiodo Zener Precision. Esses diodos são feitos com tolerâncias muito rígidas, o que significa que a tensão do Zener real está muito próxima do valor especificado. Eles são usados em aplicações em que a alta precisão na regulação da tensão é crucial, como nos instrumentos de medição eletrônica.
Limitações e considerações
Embora os diodos Zener sejam ótimos para regulamentação de tensão, eles têm algumas limitações. Uma das principais limitações é a dissipação de energia. A energia dissipada em um diodo Zener é dada pelo produto da tensão do zener e pela corrente através dele (p = vz * iz). Se a dissipação de energia exceder a classificação máxima do diodo, o diodo poderá superaquecer e ser danificado.
Outra coisa a considerar é o coeficiente de temperatura. A tensão do zener de um diodo zener pode mudar com a temperatura. Em algumas aplicações, essa mudança de tensão dependente da temperatura pode ser um problema, e você pode precisar usar um diodo Zener com um coeficiente de baixa temperatura ou a temperatura de implementação - técnicas de compensação.
Conclusão
Então, aí está! É assim que um diodo Zener mantém uma tensão constante. Seja através do ruptura do Zener ou da divisão de avalanche, esses pequenos componentes são essenciais para manter a tensão estável em uma ampla gama de circuitos eletrônicos.
Se você está no mercado de diodos Zener, temos você coberto. Oferecemos diodos Zener de alta qualidade em diferentes tipos e especificações para atender às suas necessidades. Se você precisa de umDiodo Zener ajustável, aDiodo zener de alta tensão, ou aDiodo Zener Precision, podemos fornecer o produto certo.
Se você tiver alguma dúvida ou deseja discutir seus requisitos específicos, fique à vontade para alcançar. Estamos aqui para ajudá -lo a encontrar a melhor solução de diodo Zener para o seu projeto.
Referências
- NEAMEN, DA (2019). Física e dispositivos semicondutores: princípios básicos. McGraw - Educação para Hill.
- Streetman, BG, & Banerjee, S. (2006). Dispositivos eletrônicos de estado sólido. Prentice Hall.
