Diodo zener - Funcionamiento y aplicaciones

La Curva Característica del Diodo Zener

El diodo Zener tiene una característica V(I) que se parece a la letra "Z". A diferencia de un diodo ordinario, el diodo Zener funciona en el régimen de bloqueo o 3er cuadrante (polarización inversa). Cuando se alcanza una determinada tensión de ruptura, se produce el efecto Zener y el efecto avalancha, en el que la corriente aumenta bruscamente sin destruir el diodo Zener. En polarización directa, el diodo Zener funciona como un diodo ordinario.

La Curva Característica del Diodo Zener

Diodo Zener como regulador de voltaje

Una aplicación frecuente del diodo Zener es la estabilización de la tensión. El circuito convierte una tensión de entrada variable V₁ en una tensión de salida estabilizada V₂. A continuación se muestra el circuito básico:

Diodo Zener como Regulador de tensión - diagrama del circuito

El resistor en serie R₁ sirve para proteger contra un exceso de corriente que podría destruir el diodo zener. Para calcular el resistor R₁, hay que tener en cuenta dos escenarios del peor caso:

Peor caso 1: La tensión de entrada sube a su valor máximo V_1(máx) y al mismo tiempo el circuito tiene una corriente de carga mínima I_carga(min). Esto significa que la corriente máxima debe pasar a través del diodo Zener.

Peor caso 2: La tensión de entrada cae a su valor mínimo V_1(min) y al mismo tiempo el circuito se carga con la corriente de salida máxima I_carga(max). Esto significa que por el diodo Zener debe circular una corriente mínima.

Diodos Zener Hoja de datos - Fichas técnicas

Diodos Zener Hoja de datos - Fichas técnicas - ejercicio

Nota: Si, como en este caso, la corriente Z mínima no se especifica en la hoja de datos, se aplica la regla del pulgar:

       I_Z(mín) = 0,1 I_Z(máx)

Exercício

Las variables medidas en el siguiente circuito son las siguientes: V₁ varía entre 29 y 32 V. La corriente de carga varía entre 5 mA y 22 mA. La tensión Zener puede considerarse constante.

Diodo Zener como Regulador de tensión - diagrama del circuito

1. Calcula el resistor en serie R₁ y selecciónala en la serie E12.
2. ¿Para qué potencia debe diseñarse R₁?
3. ¿Cuáles son las consecuencias si R₁ se diseña demasiado pequeña o demasiado grande?