Acasă / Teorie in electronica / Dioda Zener – principii şi aplicaţii

Dioda Zener – principii şi aplicaţii

Dioda_zener

Dioda este un dispozitiv electronic ce permite trecerea curentului doar într-o singură direcție. O diodă în mod normal conduce într-un sens și blochează în celălalt. La polarizarea directă aceasta are o cădere de tensiune de aproximativ 0,7V. La o polarizare inversă dioda blochează trecerea curentului pana la o anumită tensiune, numită tensiune de străpungere (inversă) și este notată cu Vs.

grafic dioda

Tensiunea de străpungere

Dioda nu poate suporta o tensiune de polarizare inversă infinit de mare. Dacă această tensiune devine prea mare, dioda va fi distrusă datorită unei condiții denumite condiție de străpungere. Tensiunea de străpungerea crește odată cu creșterea temperaturii și scade odată cu scăderea temperaturii – exact invers față de tensiunea de polarizare directă.

Din păcate, când diodele redresoare normale ating punctul de străpungere, acest fapt duce şi la distrugerea acestora. Totuși, se pot construi diode speciale ce pot suporta tensiunea de străpungere fără distrugerea completă a acestora. Acest tip de diodă poartă numele de diodă Zener, iar simbolul este cel din figura alăturată.

zener

• Diodele Zener sunt proiectate să funcționeze polarizate invers. Tensiunea la care aceste diode încep să conducă este denumită tensiune Zener
• Dioda Zener poate funcționa pe post de stabilizator de tensiune

cadere_de_tens

Tensiunea Zener

La polarizarea directă, diodele Zener se comportă precum diodele redresoare standard: tensiunea directă are valoarea de 0,7 V, conform ecuaţiei diodei. La polarizarea inversă însă, acestea nu conduc curentul decât peste o anumită valoare a tensiunii de alimentare, valoare denumită tensiune Zener; după atingerea acestei valori, dioda Zener va putea să conducă un curent substanţial, dar va limita căderea de tensiune la bornele sale la acea tensiune Zener. Atâta timp când puterea disipată sub formă de căldură nu depăşeşte limita termică a diodei, aceasta nu va fi afectată în niciun fel.

zener1

Diodele Zener sunt confecţionate cu tensiuni Zener de câţiva volţi până la sute de volţi. Tensiunea Zener variază uşor cu temperatura, dar acestea pot fi folosite cu succes ca dispozitive de stabilizare a tensiunii datorită stabilităţii şi acurateţii lor în funcţionare.

Polarizarea corectă a diodelor Zener

Atenţie! Orientarea diodei Zener faţă de sursa de tensiune în circuitul de mai sus este astfel încât dioda să fie polarizată invers. Acesta este modul corect de conectare a diodelor Zener în circuit! Dacă am fi să conectăm dioda Zener invers, astfel încât să fie polarizată direct, aceasta s-ar comporta precum o diodă „normală”, iar tensiunea de polarizare directă ar avea o valoare de doar 0,7 V.

 zener2

Limita termică şi distrugerea diodei Zener

Ca şi oricare dispozitiv semiconductor, dioda Zener este sensibilă la temperatură. O temperatură excesivă poate duce la distrugerea diodei, astfel că va trebui să se ţină seama de puterea maximă permisă a diodei la proiectarea circuitelor. Interesant este faptul că, la distrugerea diodei Zener, datorită căldurii excesive, distrugerea rezultată duce la scurt-circuitarea diodei, nu la deschiderea. O astfel de diodă „stricată” poate fi detectată foarte uşor, întrucât se comportă precum un conductor electric: căderea de tensiune este aproape zero atât la polarizarea directă cât şi la polarizarea inversă.

Exemplu practic de utilizare a diodei Zener

zener5

Vom rezolva matematic circuitul precedent, determinând toate tensiunile, curenţii şi puterile disipate, pentru o tensiune Zener de 12,6 V, o sursă de tensiune de 45 V şi o valoare a rezistorului de 1.000 Ω.

Să calculăm prima dată puterile pe rezistor şi pe diodă:

zener3

zener4

O diodă Zener cu o putere de 0,5 W şi un rezistor cu o putere de 1,5 sau 2 W sunt suficiente pentru această aplicaţie.

Minimizarea puterii disipate

Dacă puterea excesivă disipată este atât de importantă, de ce nu am proiecta un circuit astfel încât să existe o putere disipată minimă? De ce nu am introduce un rezistor cu o valoare foarte mare a rezistenţei, limitând prin urmare curentul şi menţinând puterea disipată la valori foarte scăzute?

zener6

Să luăm de exemplu circuitul alăturat, cu un rezistor de 100 kΩ în loc de rezistorul de 1 kΩ din circuitul precedent. Atât tensiunea de alimentarea cât şi tensiunea Zener sunt cele din exemplul precedent.

Având un curent de 100 de ori mai mic decât înainte (324 µA în loc de 32,4 mA), ambele valori ale puterilor disipate ar trebui să fie de 100 de ori mai mici:

zener7

 

Despre Ciprian

3 Comentarii

  1. salut!!
    foarte frumos,astfel de explicatii trebuiesc celor care indragesc electronica,mai ales cand sunt la ,,inceput de drum”,si nu numai…

  2. Cum se poate reduce tensiunea la un redresor care scoate 48vcc,50A la 14-15vcc? Multumesc anticipat.

  3. informatiile foarte utile.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*