2. DIODO ZENER
Hemos visto que un diodo semiconductor normal puede estar polarizado tanto en
directa como inversamente.
En directa se comporta como una pequeña resistencia.
En inversa se comporta como una gran resistencia.
Veremos ahora un diodo de especiales características que recibe el nombre de
diodo zener
El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de característica inversa y, en
particular, en la zona del punto de ruptura de su característica inversa
Esta tensión de ruptura depende de las características de construcción del diodo,
se fabrican desde 2 a 200 voltios. Polarizado en directa actúa como un diodo
normal y por tanto no se utiliza en dicho estado
EFECTO ZENER
El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que originan,
debido a la característica constitución de los mismos, fuertes campos eléctricos
que causan la rotura de los enlaces entre los átomos dejando así electrones libres
capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que una vez
alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a su
través un determinado valor mínimo,la tensión en bornes del diodo se mantiene
constante e independiente de la corriente que circula por él.
FUNCIONAMIENTO DEL DIODO ZENER
El símbolo del diodo zener es:
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4. Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener
entre sí:
I.
Tensiones de polarización inversa, conocida como tensión zener.- Es la
tensión que el zener va a mantener constante.
II.
Corriente mínima de funcionamiento.- Si la corriente a través del zener es
menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la tensión en
sus bornes
III.
Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión es constante, nos
indica el máximo valor de la corriente que puede soportar el Zener.
Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene constante
la tensión en sus bornas a un valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar la
corriente que lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor
mínimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener máxima
que puede disipar. Si superamos el valor de esta corriente el zener se destruye.
APLICACIONES DE LOS DIODOS ZENER
La aplicación fundamental de los diodos Zener se concreta en el terreno de la
regulación, ya que por sus características son capaces de mantener en bornes
una tensión constante de magnitud igual a Vz.
Anteriormente se ha precisado que la limitación de intensidad se efectúa
exteriormente al Zener.
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5. APLICACIÓN DE LOS DIODOS ZENER
Supongamos que se trata de estabilizar la tensión de salida de una fuente
de alimentación (Va) a un determinado valor V algo inferior a Va. La
solución consiste en seleccionar un Zener cuya Vz coincida o sea de valor
muy próximo a la tensión V.
El circuito de estabilización estará formado por el Zener y la resistencia
limitadora R.
De no existir el Zener, al variar la magnitud de la carga RL,variará la
intensidad I y, en consecuencia, fluctuará la tensión de salida del
alimentador Va. Al introducir el diodo Zener, la tensión de salida
permanecerá
fija
(V
=
Vz),
de
tal
forma que la alteración de la magnitud resistiva de la carga no modificará la
tensión V.
La intensidad sí se verá sometida a fluctuaciones. No obstante, la
resistencia limitadora R -calculada para proteger el Zener en las
condiciones de carga más desfavorables- absorberá el exceso de corriente
en forma de caída de potencial. Cabe precisar que el diodo Zener es un
dispositivo semiconductor que actúa en polarización inversa y que es capaz
de mantener constante una tensión en bornes de valor Vz.
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6. DIODO TÚNEL
Los diodos túnel están fuertemente dopados, de modo que la zona de
Vaciamiento tiene solo unos pocos nanómetros, por lo cual se manifiestan
Fuertemente el efecto túnel (Fig. 10), que es un fenómeno solamente
Explicable a partir de la mecánica cuántica. Este diodo fue inventado en
1958 por el japonés Leo Esaki, por lo cual recibió un premio Nobel en 1973.
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7.
Los diodos Túnel son generalmente fabricados en Germanio, pero también
En silicio y arseniuro de galio. Son diodos muy rápidos que presentan una
Respuesta una zona con “resistencia negativa” que permite su Utilización como
elemento activo en osciladores y amplificadores. En la Práctica los diodos túnel
operan con unos pocos miliampers y potencias muy Bajas
CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO TÚNEL
Debido a la elevada concentración de impurezas, la zona de transición es de
anchura reducida. Ello impide la ruptura por efecto avalancha, puesto que el
espacio no es suficiente para que los electrones alcancen la aceleración necesaria
para desencadenar la ionización.
En polarización directa, el diodo túnel presenta una especial particularidad:
- Cuando la tensión VD supera el valor Vp (tensión de pico), la evolución de la
intensidad es decreciente respecto al incremento de VD.
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8. - Al llegar a VD = Vv (tensión de valle) la gráfica vuelve a ser de nuevo
ascendente, reflejando un incremento de I respecto a VD.
El especial trazado de la curva característica del diodo túnel se debe a que ésta
sintetiza el efecto túnel y el funcionamiento como diodo normal. El tramo de curva
comprendido entre los puntos de abscisas Vp y Vv es de gran importancia.
A un incremento positivo de la tensión VD, corresponde una decrementación de la
intensidad I. Ello significa que en este intervalo el diodo túnel presenta una
resistencia negativa. Esta peculiaridad hace que los diodos túnel favorezcan
teóricamente la no disipación de energía, ya que en el intervalo comprendido entre
Vp y Vv presentan un efecto de anti-resistencia.
Por este motivo los diodos túnel se utilizan con frecuencia en los circuitos
osciladores, con el fin de contrarrestar la resistencia propia del circuito y minimizar
la amortiguación de la onda a través del tiempo.
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9. BIBLIOGRAFÍA
s. m. sze - physics of semiconductor devices
mullerkamins - device electronics for integrated circuits
www.wikipedia
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