¿Qué es un diodo Zener?
La palabra »regulación» está íntimamente ligada al diodo zener. Un reglamento es una regla o una directriz. Los circuitos eléctricos los tienen. Incluso los bancos los tienen. Fred decide visitar su banco todos los días durante el próximo mes. En cada visita, Fred intentará retirar una cantidad de dinero según la fecha del mes. Por ejemplo, el día 1, Fred solicita 100 dólares al cajero del banco. El día 2, la solicitud será de 200 dólares. El gerente del banco, el Sr. Zener, regula cuánto dinero se puede retirar cada día. Para el banco de Fred, el monto máximo de retiro por día es de 750 dólares. Así, el día ocho del mes, Fred le pide al cajero 800 dólares pero su pedido se regula a 750. Esto es similar a regular los niveles de voltaje en un circuito. Si un voltaje intenta alcanzar un cierto nivel por encima de un límite, se activará un dispositivo llamado «regulador de voltaje». El diodo zener es un dispositivo de este tipo. A medida que nos adentramos en el por qué, haremos algunas mediciones en un diodo zener real.
La característica del diodo Zener
Un diodo zener tiene dos conexiones: un cátodo y un ánodo. A veces, el ánodo tiene la forma de un perno (un espárrago) para que el diodo se pueda conectar fácilmente a una placa de circuito. Vemos esto en un diodo zener ECG 5182A.
 |
Vamos a hacer solo dos mediciones de voltaje usando un voltímetro digital portátil de mano. Estas medidas estarán en »IN» y en »OUT». La batería es una batería variable (una fuente de alimentación de CC).
 |
Si observa el circuito en papel (llamado »esquema») y lo compara con el circuito de prueba real, puede identificar el conector »IN», el diodo zener, la resistencia y la »OUT». conector
 |
¿Cómo es una medición de prueba? Una batería variable está conectada a la «IN» del circuito de prueba. El voltímetro tiene dos sondas: la sonda negra está unida a la tierra del circuito y la sonda roja está unida a «ENTRADA» o «SALIDA».
La Literatura del Siglo XIX: Movimiento, características y autores
 |
Hay una perilla en la fuente de alimentación de CC para ajustar el voltaje. Mida el voltaje en »IN» y anótelo. Por ejemplo, -4,64 V. Mueva la sonda del voltímetro a la «SALIDA» del circuito, lea el voltaje y anótelo. Medimos -0.69V. Luego, ajuste la fuente de alimentación de CC a un voltaje diferente y repita las mediciones. Eso es todo al respecto. Mirando la primera columna de datos medidos, vemos que el voltaje »IN» varió de -4.64V a 15.32V. La segunda columna es el voltaje medido en »OUT».
 |
7,5 V ± 5 % es 7,5 ± 0,375 o algún número entre 7,125 V y 7,875 V. Este es el zener que se activa para regular el voltaje. Para voltajes positivos de «ENTRADA» inferiores a 7,54 V, el voltaje de «SALIDA» es muy similar al voltaje de «ENTRADA». Pero cuando la entrada comienza a superar los 7,54 V, el diodo zener permanece fijo en 7,54 V. Es como Fred tratando de retirar más mientras el banco regula y fija la cantidad máxima.
Símbolo de diodo Zener
 |
La flecha en el símbolo del diodo zener define una dirección del flujo de corriente. La i representa la corriente a través del diodo. ¿Recuerdas los nombres de las dos conexiones de diodo? El extremo del diodo con la Z de lado es el cátodo. El otro lado del diodo es el ánodo. La v representa el voltaje a través del diodo medido desde el ánodo hasta el cátodo. Ahora podemos explicar las otras dos columnas de números en nuestros datos. La columna más a la derecha está etiquetada como »VOLTAJE». Por convención, este es el voltaje v a través del diodo definido desde el ánodo hasta el cátodo. Sin embargo, nuestro voltaje «SALIDA» medido en la columna 2 es el voltaje a través del diodo en el sentido opuesto; del cátodo al ánodo. No hay problema. El voltaje a través del diodo, v , es simplemente el negativo del voltaje »OUT» medido. La corriente a través del diodo, i , es la misma que la corriente a través de la resistencia. Esta corriente es (»OUT» – »IN») / R donde R = 1000Ω. Haciendo los cálculos nos da la columna 3. Ahora podemos resumir estos resultados con una gráfica de i vs v . Esto se llama la curva característica .
 |
Los diodos Zener son muy similares a los antiguos diodos de unión PN normales. Ambos diodos permiten que la corriente fluya del ánodo al cátodo (en la dirección de la flecha en el símbolo) cuando el voltaje en la unión es de al menos 0,7 voltios. Llamamos a esto la región polarizada hacia adelante . Los voltajes mayores o iguales a 0.7V polarizarán hacia adelante el diodo y, como un interruptor, el diodo está «encendido». Cuando el voltaje es inferior a 0,7 voltios, el diodo tiene polarización inversa y solo fluye una pequeña cantidad de corriente. Decimos que el diodo está «apagado». El diodo de unión PN común está diseñado para operar en estas dos regiones.
 |
Cuando el voltaje a través del diodo se vuelve lo suficientemente negativo, la unión se rompe y las corrientes fluirán del cátodo al ánodo; en el sentido opuesto de la flecha en el símbolo. Esta es la región de ruptura. Los diodos de unión PN comunes no están diseñados para aplicaciones de ruptura, pueden autodestruirse a este alto voltaje. No así para el diodo zener . Este diodo está diseñado para operar en la región de ruptura. Además, el diodo zener tiene voltajes de ruptura mucho más bajos (llamados voltaje zener ).
Neutralidad Monetaria: Qué es, Características y Ejemplos
Usos
Las aplicaciones de los diodos zener incluyen cajas de efectos de distorsión utilizadas por músicos donde el diodo zener «recorta» las amplitudes de las formas de onda. Esta es una distorsión intencional de una señal. También encontramos diodos zener donde necesitamos un voltaje más bajo para alimentar ciertos dispositivos. Por ejemplo, un microcontrolador CMOS de 8 bits requiere un voltaje de 2,0 V a 5,5 V. Si quisiéramos alimentar este dispositivo con una batería de 9V, podríamos usar un diodo zener de 3.3V.
 |
Otra aplicación de los diodos zener es combinarlos con otros componentes para formar una referencia de voltaje. Se puede usar una referencia de voltaje en circuitos que comparan voltajes.
Resumen de la lección
El diodo zener es un diodo diseñado para operar en la región de ruptura y tener un voltaje negativo específico llamado voltaje zener . A este voltaje, el diodo entrará en avería . Esta es una condición que permite que la corriente fluya mientras se mantiene un voltaje constante a través del diodo. Las aplicaciones incluyen recorte, regulación de voltaje y referencia de voltaje.
Explora más sobre este tema
Selecciona un tema y sigue aprendiendo...
