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

Dioda Zener – principii şi aplicații

Dioda Zener - principii şi aplicații

Dioda zener (principii şi aplicații) 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. Aceasta este numită tensiune de străpungere (inversă) și este notată cu Vs.

Dioda Zener - principii şi aplicații

Dioda Zener – 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 stabilizatoare de tensiune sau dioda Zener. Iar simbolul este cel din figura alăturată.

Dioda Zener schemă electrică
Dioda Zener – principii şi aplicații:
  • 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
Cădere de tensiune pe diodă

Tensiunea Zener

La polarizarea directă, diodele Zener se comportă precum diodele redresoare standard. Tensiunea directă are valoarea de 0,7 V, conform ecuației diodei. Însă, la polarizarea inversă, 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 nu depășește limita termică a diodei, aceasta nu va fi afectată în niciun fel.

Limitare tensiune zener

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 se face 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, aceasta s-ar comporta precum o diodă „normală”. Iar tensiunea de polarizare directă ar avea o valoare de doar 0,7 V.

Limitare tensiune zener 2

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 ține cont 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 ușor, 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

Dioda Zener - principii şi aplicații Utilizare diodă zener

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

Să calculăm prima dată puterile pe rezistor şi pe diodă:

Calcul puterile pe rezistor şi pe diodă

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

Minimizarea puterii disipate de dioda Zener

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 rezistenței, limitând prin urmare curentul și menținând puterea disipată la valori foarte scăzute?

Dioda Zener - principii şi aplicații

Să luăm de exemplu circuitul alăturat, cu un rezistor de 100kΩ în loc de rezistorul de 1kΩ 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 (324µA în loc de 32,4mA). Ambele valori ale puterilor disipate ar trebui să fie de 100 de ori mai mici:

Vezi si:
https://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83

Despre Ciprian

9 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.

  4. Salut, cred ca Prez = 10mW, in rest, material foarte bun .

  5. S-a inventat calculatorul cu care sa calculezi corect valorile pe care le-ai dat in exemple.Daca nu stii sa-l folosesti, si nici cu creionul nu te descurci la calcul, atunci roaga femeia de serviciu de la blocul tau sa te ajute.Sigur va calcula corect.324 micro A x 32,4 V = 0,1049 W, SAVANTULE !!!

Lasă un răspuns

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