Conceptos básicos de un diodo Zener

1. Características, Funcionamiento y Ejemplos

2. » El transistor es un dispositivo
semiconductor de tres
compuestos ya sea de dos capas
de material tipo n y una de tipo p
o dos capas de material tipo p y
una de tipo n. El primero se
denomina transistor npn, en
tanto que el último recibe el
nombre de transistor pnp, para
así poder polarizarse. Los
transistores sirven como
amplificadores.

3. » El transistor tiene tres terminales que son, base,
emisor, colector. Donde B es el factor de amplificación
(que por lo regular se encuentra en la base y el
emisor). El análisis o diseño de un amplificador de
transistor requiere del conocimiento de la respuesta
del sistema, tanto de CD como de CA.
» El término polarización que se utiliza se refiere a la
aplicación de voltajes de CD para establecer un nivel
fijo de corriente y voltaje. Para amplificadores de
transistor, el voltaje y la corriente de CD resultantes
establecen un punto de operación sobre las
características, el cual define la región que se empleará
para la amplificación de la señal aplicada.

4. » El diodo Zener es
un diodo de silicio que se ha
construido para que funcione en
las zonas de rupturas o en zona
inversa, recibe ese nombre por su
inventor, el Dr. Clarence Melvin
Zener. El diodo zener es la parte
esencial de los reguladores de
tensión casi constantes, con
diferencia de que se presenten
grandes variaciones de la tensión
de red, de la resistencia de carga
y temperatura.

5. » Cuando se alcanza la
denominada tensión Zener en
polarización inversa, el diodo
recorta la onda de tensión, de
este modo mantiene la tensión
constante entre sus terminales
dentro de ciertos márgenes. Si la
corriente es muy pequeña la
tensión empezará a disminuir,
pero si es excesiva puede
destruir el diodo.
» Esta propiedad hace que el diodo
Zener sea utilizado como
regulador de tensión en las
fuentes de alimentación.

6. » Son mal llamados a
veces diodos de
avalancha, pues
presentan
comportamientos
similares a estos, pero
los mecanismos
involucrados son
diferentes.

7. Diodo Zener
Pequeño diodo Zener
Tipo Semiconductor
Símbolo electrónico
Configuración Ánodo y Cátodo (se polariza inversamente,
con respecto al diodo convencional)

8. » Si a un diodo Zener se le aplica una corriente
eléctrica de Ánodo al Cátodo toma las
características de un diodo rectificador básico.
» Pero si se le suministra una corriente inversa,
el diodo solo dejara pasar un voltaje
constante.
» En conclusión: el diodo Zener debe ser
polarizado al revés para que adopte su
característica de regulador de tensión. y su
símbolo es como un diodo normal pero tiene 2
terminales a los lados. Este diodo no se
comporta como un diodo convencional en
condiciones de alta corriente, porque cuando
recibe demasiada corriente este no se quema
sino que se apaga

10. » Un diodo zener es usado sobre una polarización
inversa, como limitador de voltaje o regulador
básico.
» Supóngase que tenemos una fuente de voltaje
de 12v y queremos limitar el voltaje de salida
para 7.5v.
» Si seleccionamos un diodo zener 1N4737 7.5v
de acuerdo con su hoja de referencia podemos
ver que:

12. lzt = 34mA que es la corriente mínima necesaria para llegar a Vz,
y Izm = 121 mA es la corriente máxima admisible.
Entonces un buen punto para empezar es lz = 80 mA cerca de la
media. Complementemos la información con el siguiente circuito.

13. » RL es una resistencia que limita la corriente,
necesaria para no aplicar directamente los 12v
al diodo zener.
» Antes de nada, si no existe voltaje conectado a
la salida, la diferencia de potencial es la
siguiente:
» Necesitamos 80mA, usando la ley de Ohm,
calculamos el valor de la resistencia.

14. » ¿Pero que pasa si se conecta la salida, tomando una
corriente de por ejemplo, 20mA? . Del problema
anterior tenemos que:
» La tensión en la entrada se mantiene en 12v, y la
tensión zener es siempre alrededor de 7.5v, entonces la
corriente en la resistencia es la misma que antes. Sólo
que ahora esta corriente total se distribuye, a la salida
le corresponden 20 mA y 60 mA permanecen en
el diodo Zener. Esto es válido, siempre que
la corriente Iz no este debajo Izt = 34mA,
manteniendo el diodo zener cerca de vz = 7.5Volt. Eso
es decir que la corriente máxima disponible para la
carga es:

15. Diodo Zener

16. Ejercicio 1
En este ejercicio se utiliza un diodo Zener
una resistencia y una resistencia variable.
Determine el rango de los valores de RL
que mantienen un voltaje VRL=10v y la
potencia máxima nominal del diodo.
Fórmulas:
VL=VZ=(RL*VI)/RL+R VR=VI-VZ
RLmin=RVZ/VI-VZ IR=VR/R
Imax=VZ/RLmin IZ=IR-IL.
RLmin=(10)(1k)/50v-10=250 ohms
ILmin=IRs-IZmax=VRs/Rs- IZmax
ILmin=(50v)-(10v)/1k - 32mA=
0.008A
RLmax (10v)/(0.008)= 1250 ohms
Pmax nom =VZmax=(10)(32mA)=320Mv

18. Ejercicio 2
Determine el rango de valores de Vi que
polarizan al Zener en inversa.
Vz=20v Izmax=60 mA
VI=((1200+220)/1200)(20) = 23.66v
IRmax= Izmax+IL=60mA+1.666E-
2mA=76.66mA
donde : V=IR
VImax=IRSmax=RS+Vz
=76mA(220hom)+
20V=36.72v.
I=20v/1.2K=1.666E-2

21. » Cuando el voltaje excede cierto límite establecido
que el aparato eléctrico puede soportar, el
estabilizador trabaja para evitar que se dañe el
mismo.
» Un protector de picos consta de los siguientes
componentes:
 Un fusible o un protector termomagnético que desconecta el circuito
cuando se está sobrepasando el límite de corriente, o en caso de un
cortocircuito.
 Un transformador.
 Resistencia variable.
 Diodo Zener también conocido como diodo de supresión de voltaje.

22. » La tensión que llega a las tomas de corriente de los hogares, no es
adecuada, en general, para alimentar los aparatos electrónicos, ya que es
una tensión cuyo valor y sentido de circulación cambia periódicamente. La
mayoría de los circuitos electrónicos necesitan una tensión de menor
amplitud y valor continuo en el tiempo.
» Lo primero que se hace es reducir esta tensión con un transformador,
después se rectifica para que circule en un solo sentido, y luego se añade
un filtro que absorberá las variaciones de tensión; todos estos bloques
componen la fuente de alimentación regulada básica.
» Para circuitos más sensibles o para dar una alimentación de mayor calidad,
se hace necesaria la inserción en la fuente de alimentación del
bloque regulador de tensión, el cual va a proporcionar una tensión
constante, además de disminuir el pequeño rizado que queda en la
tensión tras pasar por el filtro.

23. » Electronic Circuits Design For Beginners -
Chapter 7
˃ Learn electronics as a hobby, for industrial and home automation
˃ Max Iskram
» Wikipedia.org
˃ http://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_tensi%C3%B3n
˃ http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Zener
» Electrónica teoría de circuitos.
˃ Robert Boylestad y Louis Nashelsky.
˃ Editorial: Prentice Hall.