Diodo Zener: Diodo de Referência de Tensão, O que É
O diodo Zener é amplamente usado como uma referência de tensão, onde sua característica de ruptura reversa fornece uma tensão estável através do diodo para uma faixa de correntes que fluem através dele.
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Nosso Tutorial sobre Diodo Zenner inclui:
Diodo Zener | Teoria de operação do diodo Zener | Especificações da folha de dados do diodo Zener | Circuitos com diodo Zener
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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O diodo Zener é uma forma de diodo semicondutor amplamente utilizado em projetos de circuitos eletrônicos como referência de tensão.
O diodo Zener ou diodo de referência de tensão é um componente eletrônico que fornece uma tensão estável e definida. Como resultado, os circuitos de diodo Zener são frequentemente usados em fontes de alimentação e outros projetos de circuitos onde são necessárias saídas reguladas.
Esses diodos também são usados para muitas outras aplicações onde são necessárias referências de tensão definidas estáveis. Eles também podem ser usados para circuitos eletrônicos onde a tensão é limitada ou cortada em um determinado valor por vários motivos, inclusive para remover picos transitórios de linhas de sinal, etc.
Os diodos Zener / diodos de referência de tensão são baratos e também fáceis de usar e esses componentes eletrônicos estão facilmente disponíveis para uso em uma variedade de projetos de circuitos eletrônicos com uma variedade de tensões e com uma variedade de potências nominais, etc.
O diodo Zener opera como um diodo de junção PN normal na direção direta, mas fornece uma quebra muito acentuada na direção reversa em uma tensão definida. É essa tensão de ruptura reversa que é usada para referências de tensão ou em aplicações de corte.
História do diodo zener
A história do diodo Zener tem sua base no desenvolvimento dos primeiros diodos semicondutores. Embora os primeiros detectores, como o bigode de gato e os diodos de ponto de contato, estivessem disponíveis desde cerca de 1905, muito trabalho em semicondutores e diodos semicondutores foi realizado durante e após a Segunda Guerra Mundial.
A primeira pessoa a descrever as propriedades elétricas utilizadas pelo diodo Zener foi descrita por Clarence Melvin Zener (nascido em 1 de dezembro de 1905, falecido em 15 de julho de 1993).
Clarence Zener foi um físico teórico que trabalhou nos Laboratórios Bell e, como resultado de seu trabalho, Bell nomeou o diodo Zener em sua homenagem. Ele postulou pela primeira vez o efeito de colapso que leva seu nome em um artigo publicado em 1934.
Atualmente, os diodos Zener e outros diodos de referência de tensão estão amplamente disponíveis e são usados em muitos projetos de circuitos eletrônicos.
Noções básicas de diodo Zener
Os diodos Zener às vezes são chamados de diodos de referência, pois são capazes de fornecer uma tensão de referência estável para muitos circuitos eletrônicos. Os próprios diodos são baratos e abundantes e podem ser adquiridos em praticamente todos os distribuidores e lojas de componentes eletrônicos.
Os diodos Zener têm muitas das mesmas propriedades básicas dos diodos semicondutores comuns. Eles conduzem na direção direta e têm a mesma tensão de ativação que os diodos semicondutores comuns. Para o silício, isso é cerca de 0,6 volts.
Na direção inversa, a operação de um diodo Zener ou diodo de referência de tensão é bem diferente daquela de um diodo semicondutor comum.
Para baixas tensões, os diodos não conduzem como seria de esperar. No entanto, uma vez que uma certa tensão é atingida, o diodo “quebra” e a corrente flui.
Observando as curvas de um diodo Zener, pode-se ver que a tensão é quase constante, independentemente da corrente transportada. Isso significa que um diodo Zener fornece uma tensão de referência estável e conhecida para uma ampla faixa de níveis de corrente.
A notável estabilidade da tensão de ruptura em uma ampla faixa de níveis de passagem de corrente é o que torna o Zener ou diodo de referência de tensão tão útil.
Esses componentes eletrônicos podem ser usados em uma ampla variedade de circuitos para fornecer uma tensão de referência estável, bem como em uma variedade de outros circuitos onde sua característica de ruptura reversa pode ser utilizada.
Vale a pena notar que existem duas formas diferentes de efeito de quebra que ocorrem nesses diodos semicondutores. Abaixo de cerca de 5,5 volts, o efeito de quebra do Zener domina, mas acima disso ocorre uma forma de quebra de ionização por impacto. é por esta razão que estes diodos são às vezes referidos como diodos de referência de tensão, especialmente acima de cerca de 5,5 volts, onde o efeito Zener não é a principal forma de quebra que ocorre.
Símbolo do circuito do diodo Zener
Existem muitos estilos de pacote para um diodo Zener. Alguns são usados para altos níveis de dissipação de energia e outros estão contidos em formatos de montagem em superfície. Para a construção de casas, o tipo mais comum está contido em um pequeno encapsulamento de vidro. Tem uma faixa em torno de uma extremidade e isso marca o cátodo.
Pode-se ver que a banda ao redor do pacote corresponde à linha no símbolo do circuito do diodo e esta pode ser uma maneira fácil de lembrar qual extremidade é qual. Para um diodo Zener operando em sua condição de polarização reversa, a banda é o terminal mais positivo do circuito.
Para distinguir o Zener ou diodo de referência de outras formas de diodo dentro de um diagrama de circuito, o símbolo do circuito do diodo Zener coloca duas marcas no final da barra – uma na direção ascendente e outra na direção inferior, conforme mostrado no diagrama.
Numeração do tipo de diodo Zener
Em termos de numeração de tipo, os diodos Zener ou diodos de referência de tensão representam um pequeno problema para a numeração de tipo. Pode haver uma série genérica de diodos todos na mesma família, mas com diferentes tensões de ruptura ou de referência.
Como resultado, é possível reservar uma série consecutiva de números de diodo dentro do sistema ou adicionar um sufixo ao número do tipo básico para indicar a tensão.
Um método para numerar diodos Zener da mesma família, mas com tensões diferentes, é usar uma série dentro do sistema de numeração padrão. Um exemplo é a série 1N4728A a 1N4764A com um número de peça alocado para cada tensão. Esses diodos são Zeners de 400 mW com tensões que variam de 3,3 a 100 V com tolerância de 5% e na faixa E24.
O outro método usado é ter um número para a família e, em seguida, sufixar o número da peça com a tensão, por exemplo, BZY88 C5V6 onde 5V6 é a tensão, 5,6 volts.
Os valores dos diodos Zener ou diodos de referência de tensão são normalmente espaçados usando a série E12, embora alguns estejam disponíveis na série E24, por exemplo, 5V1 usado para vários chips lógicos onde é usado um regulador Zener muito simples. Se um seguidor de emissor de transistor for usado para maior corrente, então o Zener 5V6 é melhor, pois o transistor cairá 0,6 volts e isso o torna ideal.
Embora seja melhor ficar com a série E12 mais comumente usada, ou melhor ainda, E6, ou mesmo E3, muitas vezes isso não é viável e os valores de tensão do diodo Zener da série E24 estão disponíveis.
| E24 STANDARD ZENER VOLTAGE SERIES (NB: VALORES E12 MARCADOS EM NEGRITO) | ||
|---|---|---|
| 1,0 | 1.1 | 1.2 |
| 1.3 | 1,5 | 1.6 |
| 1.8 | 2.0 | 2.2 |
| 2.4 | 2.7 | 3.0 |
| 3.3 | 3.6 | 3.9 |
| 4.3 | 4.7 | 5.1 |
| 5.6 | 6.2 | 6.8 |
| 7.5 | 8.2 | 9.1 |
NB: Valores E12 marcados em negrito.
Os diodos Zener normalmente não são fornecidos em série acima da faixa E24. A razão para isso é que as tolerâncias de fabricação não são suficientes e o uso normalmente não exige isso.
Tecnologia de diodo Zener
Os diodos Zener operam sob polarização reversa e dependem de duas formas de quebra reversa. Uma forma de quebra reversa é chamada de quebra Zener, e isso dá o nome que é frequentemente usado para descrever todas as formas de diodo de referência de tensão. O outro tipo de desagregação reversa pode ser referido como desagregação por ionização por impacto.
Verificou-se que, dos dois efeitos, o efeito Zener predomina acima de cerca de 5,5 volts, enquanto a ionização por impacto é o principal efeito abaixo desta tensão.
Como os dois efeitos têm coeficientes de temperatura que estão em sentidos opostos, isso significa que os diodos com tensões em torno de 5,5 volts são os mais estáveis à temperatura.
Leia mais sobre . . . . como funciona um diodo Zener.
Diodos Zener / especificações do diodo de referência de tensão
Ao selecionar um diodo Zener ou diodo de referência de tensão para uso em um circuito, há várias especificações que precisam ser consideradas para garantir que o diodo ideal para a aplicação seja selecionado.
A especificação óbvia do diodo Zener é a tensão reversa, mas outras especificações, como dissipação de energia, corrente reversa e similares, também são importantes para qualquer projeto de circuito que possa incluir o diodo.
Leia mais sobre . . . . Especificações da folha de dados do diodo Zener.
Circuitos de diodo Zener
Existem muitas maneiras pelas quais os diodos Zener ou diodos de referência de tensão podem ser usados. O mais amplamente conhecido é como uma referência de tensão em alguma forma de regulador de tensão, mas também pode ser usado como limitador de forma de onda para circuitos onde pode ser necessário limitar a excursão de uma forma de onda para evitar sobrecarga, etc. em conversores de tensão.
Conseqüentemente, os diodos Zener são freqüentemente encontrados em projetos de circuitos eletrônicos, e grandes quantidades deles são usados na fabricação, tanto como dispositivos com chumbo quanto em formatos de montagem em superfície.
Leia mais sobre . . . . Circuitos de diodo Zener.
Um diodo Zener é um componente eletrônico particularmente útil para o projeto de circuitos eletrônicos. Como resultado, muitos milhões de diodos Zener / diodos de referência de tensão são usados a cada ano na construção de equipamentos eletrônicos, tanto como componentes discretos, como versões com chumbo e dispositivos de montagem em superfície, bem como componentes contidos em grandes circuitos integrados.
Embora estejam disponíveis circuitos integrados de referência de tensão que fornecem graus muito altos de precisão e estabilidade de temperatura, a maioria usa um diodo Zener direto mais do que satisfatório e fornecerá uma solução muito mais barata. Conseqüentemente, ajuda saber o que é um diodo Zener, como ele funciona e os fundamentos de um circuito de diodo Zener.
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