Especificações da Folha de Dados do Diodo Zener
Como qualquer outro componente eletrônico, o diodo Zener / diodo de referência de tensão tem suas características especificadas para permitir a escolha do dispositivo correto para qualquer projeto de circuito eletrônico.
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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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Folhas de dados para componentes eletrônicos indicam uma variedade de parâmetros ou especificações diferentes para o componente específico e, neste caso, para diodos Zener ou diodos de referência de tensão – esses parâmetros definem o desempenho do diodo dentro de certos limites e investigá-los é parte integrante de qualquer circuito eletrônico processo de design.
Ao selecionar um diodo de referência de tensão Zener adequado para qualquer posição em um circuito, é necessário garantir que ele atenda aos seus requisitos. Compreender as especificações da folha de dados é a chave para selecionar um dispositivo adequado.
Existem muitos parâmetros diferentes que são vistos nas especificações do diodo Zener fornecidas nas folhas de dados. Alguns dos mais importantes são dados abaixo.
Os diodos Zener podem ser usados para uma série de finalidades em projetos de circuitos, mas em particular eles encontram muitos usos em aplicações de fonte de alimentação onde podem fornecer uma tensão de referência estável.
Na verdade, embora esses diodos sejam mais comumente chamados de diodos Zener, muitos dependem de uma forma diferente de quebra e, portanto, esses componentes eletrônicos são chamados de diodos de referência de tensão.
Características do Zener IV
A característica IV do diodo Zener / referência de tensão é a chave para sua operação. Na direção direta, o diodo funciona como qualquer outro diodo semicondutor com sua tensão de ativação de cerca de 0,6 V para um diodo de silício.
No entanto, é na direção inversa que seus parâmetros de desempenho específicos podem ser utilizados, pois possui uma tensão de ruptura muito plana que pode ser usada em muitos projetos de circuitos eletrônicos, desde reguladores de tensão até limitadores de tensão e muito mais.
O diodo Zener tem uma característica direta normal onde a corrente sobe depois que a tensão inicial de ativação é atingida. Isso é tipicamente 0,6 volts para diodos de silício – praticamente todos os diodos Zener são diodos de silício.
À medida que a tensão aumenta na direção inversa, inicialmente flui muito pouca corrente. Somente quando a tensão de ruptura reversa é atingida, a corrente flui como visto no diagrama. Uma vez atingida a tensão de ruptura reversível, a tensão permanece relativamente constante, independentemente da corrente que flui através do diodo.
Especificações do diodo Zener
Ao olhar para a folha de especificações de um diodo Zener, existem muitos parâmetros sobre esses componentes eletrônicos que serão incluídos. Cada parâmetro detalha um aspecto diferente do desempenho do diodo de referência de tensão Zener.
Observando cada característica diferente, é possível entender o desempenho do diodo e garantir que ele funcionará corretamente em qualquer projeto de circuito eletrônico.
Para atingir o desempenho do circuito exigido, cada componente dentro do projeto deve ser capaz de operar em conjunto para fornecer o desempenho geral necessário. Isso obviamente inclui o desempenho do diodo Zener, e entender seus parâmetros de desempenho é a chave para selecionar o componente necessário.
As especificações dos diodos Zener, como qualquer outro componente eletrônico, normalmente estão disponíveis no site do fabricante. Além disso, os distribuidores de componentes eletrônicos geralmente têm detalhes das especificações dos componentes ou, às vezes, um link para a especificação no site do fabricante.
É importante notar também para componentes que podem ser obtidos de vários fabricantes, que as especificações podem variar um pouco entre os fabricantes. Para quaisquer parâmetros críticos, é aconselhável usar os valores reais do fabricante cujo produto está sendo usado.
Freqüentemente, uma segunda fonte e outras fontes podem ser necessárias para fornecer algum nível de seguro contra um determinado fornecedor ou fabricante que cesse sua operação e a peça se torne obsoleta. Nesse caso, os parâmetros de especificação de todos os fabricantes devem ser verificados de perto para garantir que atendam aos requisitos do projeto de circuito eletrônico específico.
Tensão Vz
A especificação de tensão Zener ou tensão reversa do diodo é frequentemente designada pelas letras Vz. As tensões estão disponíveis em uma ampla faixa de valores, normalmente seguindo as faixas E12 e E24, embora nem todos os diodos estejam sujeitos a essa convenção.
Em alguns casos, os componentes eletrônicos com valores E12 podem ser um pouco mais baratos e podem estar mais amplamente disponíveis do que aqueles em intervalos como o intervalo E24.
Os valores geralmente começam em torno de 2,4 V, embora nem todas as faixas sejam tão baixas quanto isso. Valores abaixo disso não estão disponíveis porque os diodos não quebram abaixo dessa tensão. As faixas podem se estender em qualquer lugar na região de 47 V a 200 V, dependendo da faixa real do diodo Zener. As tensões máximas para variantes SMD são geralmente em torno de 47 V.
| VALORES DE TENSÃO DO DIODO ZENER NA FAIXA E12 | ||
|---|---|---|
| 1,0 | 1.2 | 1,5 |
| 1.8 | 2.2 | 2.7 |
| 3.3 | 3.9 | 4.7 |
| 5.6 | 6.8 | 8.2 |
Há duas vezes mais valores disponíveis na faixa E24 do que na E12, oferecendo uma escolha muito maior de valores. Isso pode ser benéfico em alguns casos, pois valores mais exatos podem ser escolhidos, reduzindo a necessidade de ajuste quando o valor exato não for atendido.
| VALORES DE TENSÃO DO DIODO ZENER NA FAIXA E24 | ||
|---|---|---|
| 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 |
Especificação atual
A corrente, IZM, de um diodo Zener é a corrente máxima que pode fluir através de um diodo Zener em sua tensão nominal, VZ.
Normalmente, também há uma corrente mínima necessária para a operação do diodo. Como regra geral, isso pode ser em torno de 5 a 10 mA para um dispositivo típico de 400 mW com chumbo. Abaixo desse nível de corrente, o diodo não quebra adequadamente para manter sua tensão declarada.
É melhor manter o diodo Zener funcionando acima desse valor mínimo com alguma margem, mas sem a probabilidade de dissipar muita energia quando o Zener precisar passar mais corrente.
Potência
Todos os diodos Zener têm uma potência nominal que não deve ser excedida, portanto, esta é uma especificação importante. De fato, diferentes séries de diodos Zener ou diodos de referência de tensão são definidos pela potência que podem dissipar.
Isso define a potência máxima que pode ser dissipada pelo pacote e é o produto da tensão no diodo multiplicada pela corrente que flui através dele.
Por exemplo, muitos dispositivos pequenos com chumbo têm uma dissipação de 400mW ou 500mW a 20°C, mas variedades maiores estão disponíveis com níveis de dissipação muito mais altos.
Variedades de montagem em superfície também estão disponíveis, mas geralmente têm níveis de dissipação de energia mais baixos em vista do tamanho do pacote e sua capacidade de remoção de calor.
As classificações de potência comuns para dispositivos com chumbo incluem 400 mW (mais comum), 500 mW, 1 W, 3 W, 5 W e até 10 W. Versões de 50 W estão disponíveis, mas geralmente são montadas em pinos para garantir que o diodo possa ser montado em um dissipador de calor para remover o calor dissipado.
Os valores para dispositivos de montagem em superfície podem estar em torno de 200, 350, 500 mW com dispositivos ocasionais estendendo-se até 1 W.
O uso de Zeners de alta potência aumentará os custos, pois os próprios dispositivos maiores são mais caros, bem como o hardware adicional necessário para montar os dispositivos e remover o calor. Isso se soma ao aumento do consumo de energia.
Às vezes, métodos alternativos podem ser usados para que os Zeners de menor potência sejam empregados e a eficiência seja melhorada, embora possa ser necessário equilibrar isso com o aumento da complexidade.
Especificação Rz de resistência Zener
A característica IV do diodo Zener não é completamente vertical na região de ruptura. Isso significa que, para pequenas mudanças na corrente, haverá uma pequena mudança na tensão no diodo. A mudança de tensão para uma dada mudança na corrente é a resistência do diodo. Este valor de resistência, muitas vezes denominado resistência, é designado Rz.
O inverso da inclinação mostrada é referido como a resistência dinâmica do diodo, e esse parâmetro é frequentemente observado nas folhas de dados dos fabricantes. Normalmente, a inclinação não varia muito para diferentes níveis de corrente, desde que estejam entre cerca de 0,1 e 1 vez a corrente nominal Izt.
Tolerância de tensão
Com os diodos sendo marcados e classificados para atender às faixas de valores E12 ou E24, as especificações de tolerância típicas para o diodo são de ± 5%. Algumas folhas de dados podem especificar a tensão como uma tensão típica e, em seguida, fornecer um máximo e um mínimo.
Estabilidade de temperatura:
Para muitos projetos de circuitos, a estabilidade de temperatura do diodo Zener é importante. É bem conhecido que a tensão do diodo varia de acordo com a temperatura. De fato, os dois mecanismos que são usados para fornecer quebra dentro desses diodos, ou seja, quebra de Zener e ionização por impacto, têm coeficientes de temperatura opostos, e um efeito domina abaixo de 5 Volts e o outro acima. Assim, os diodos com tensões em torno de 5 V tendem a fornecer a melhor estabilidade de temperatura.
Pode ser visto no exemplo dado que há uma diferença perceptível entre a especificação para a tensão reversa do diodo Zener em 0°C e 50°C. Isso deve ser levado em consideração se o circuito e o equipamento em que o diodo Zener for usado estiver sujeito a mudanças de temperatura.
Especificação de temperatura de junção
Para garantir a confiabilidade do diodo, a temperatura da junção do diodo é fundamental. Mesmo que o case esteja suficientemente frio, a área ativa ainda pode estar muito mais quente. Como resultado, alguns fabricantes especificam a faixa operacional para a própria junção.
Para a maioria dos projetos de circuitos eletrônicos, normalmente é mantida uma margem adequada entre a temperatura máxima esperada dentro do equipamento e a junção. A temperatura interna do equipamento voltará a ser superior à temperatura externa ao equipamento. As temperaturas do componente geral e, em particular, da junção podem ser calculadas conhecendo o resfriamento, a temperatura do ambiente, etc.
Deve-se tomar cuidado para garantir que os componentes eletrônicos individuais não fiquem muito quentes, apesar de haver uma temperatura ambiente aceitável fora do equipamento. Normalmente, uma boa margem é deixada para garantir que a confiabilidade de todo o projeto eletrônico não seja afetada pelo funcionamento do diodo de referência de tensão muito quente. Se a temperatura for alta, sua confiabilidade cairá e isso poderá ter um impacto significativo na confiabilidade geral do equipamento.
Pacote
Os diodos Zener são especificados em uma variedade de pacotes diferentes. A escolha principal é entre os dispositivos de montagem em superfície e os tradicionais com chumbo.
Seja montagem em superfície ou com chumbo, o pacote escolhido geralmente definirá o nível de dissipação de calor. Em alguns casos em que o diodo é capaz de níveis muito altos de dissipação, o pacote pode ter um arranjo onde pode ser aparafusado a um dissipador de calor.
Quaisquer que sejam os requisitos e níveis de dissipação, as opções disponíveis serão detalhadas na especificação do datasheet.
Exemplo de folha de dados do diodo Zener
Para dar uma ideia das características da folha de dados esperadas de um diodo Zener, um exemplo real é fornecido abaixo. Os principais parâmetros que seriam necessários em um projeto de circuito são dados.
- Diodo Zener com chumbo BZY88 Este diodo é descrito como um diodo Zener em miniatura para circuitos de fonte de alimentação regulada, proteção contra surtos, supressão de arco e outras funções em uma variedade de áreas. A versão 5V1 (5,1 Volt) foi tomada como exemplo.
| CARACTERÍSTICAS/ESPECIFICAÇÕES TÍPICAS DO DIODO ZENER BZY88 | |||
|---|---|---|---|
| CARACTERÍSTICA | VALOR TÍPICO | UNIDADE | DETALHES |
| Dissipação de energia DC | 400 | mW | @ Tl = 50°C: redução acima de 50°C 3,2 mW / °C |
| Temperatura de junção | -65 a +175 | ° C | |
| Tensão Vz @ 5mA | 4,8 min 5,1 tipo 5,4 máx | V | |
| Zzt @5mA | 76 | Ohms | |
| IR @VR | 1 @ 2,0 | µA |
Os parâmetros da folha de dados fornecidos para este diodo Zener comum / diodo de referência de tensão fornecem uma indicação útil da especificação fornecida para o componente eletrônico.
Embora sejam apenas para um pequeno diodo e usados em muitos elementos de baixa potência de um projeto de circuito eletrônico, os mesmos tipos de dados são fornecidos para outros diodos Zener e diodos de referência de tensão com níveis de dissipação de energia semelhantes ou superiores, etc.
Os diodos Zener / diodos de referência de tensão são uma forma de componente eletrônico que são amplamente utilizados em muitos projetos de circuitos eletrônicos e, em particular, em várias formas de projeto de fonte de alimentação. Esses componentes eletrônicos são baratos e amplamente disponíveis em todos os distribuidores de componentes eletrônicos. Isso os torna ideais para inclusão em muitos projetos de circuitos.
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