Cos'è una Diodo Zener

Un diodo Zener è un insieme di due semiconduttori le cui proprietà elettriche sono state scoperte dal fisico americano Clarence Zener . A differenza di un diodo convenzionale che lascia fluire la corrente elettrica solo in una direzione, quella diretta, i diodi Zener sono progettati per far passare anche la corrente inversa, ma questo solo se la tensione ai suoi capi è superiore.

Un diodo Zener trasferisce la corrente in avanti e indietro, mentre i diodi tradizionali sono solo in grado di trasferire la corrente in avanti. Molti sistemi elettronici diversi utilizzano diodi Zener per controllare i livelli di tensione del loro circuito. Sebbene ci siano diversi modi per farlo, i diodi Zener forniscono un'efficiente regolazione della tensione senza danneggiare il diodo stesso.

Come funzionano i diodi Zener

Per la maggior parte, un diodo Zener si comporta come un normale diodo poiché la corrente si sposta in avanti nel suo circuito. Tuttavia, quando viene applicata una tensione sufficientemente grande al diodo nella direzione inversa, viaggia contro la corrente dall'uscita all'ingresso. Generalmente, questo produce un accumulo di corrente che alla fine danneggia il diodo. Tuttavia, i diodi Zener possono limitare la quantità di corrente che li attraversa in modo che la tensione che va indietro limiti la tensione che va avanti.

Applicazioni

I diodi Zener sono utilizzati in numerosi dispositivi elettronici, ma sono utilizzati esclusivamente per controllare i livelli di tensione all'interno di un circuito integrato. Sono particolarmente utilizzati negli alimentatori in cui la corrente alternata viene convertita in corrente continua. Questi tipi di alimentatori in genere trasferiscono tensioni molto elevate e devono limitare la tensione prima che venga trasferita a un dispositivo elettronico. Questi dispositivi sono spesso indicati come raddrizzatori e un diodo Zener o diversi transistor possono controllarli. Tuttavia, nel caso dei regolatori a chip singolo, i transistor sono troppo grandi e un singolo diodo Zener può svolgere la stessa funzione.

Vantaggi

I diodi Zener sono molto piccoli e possono essere integrati praticamente in qualsiasi dispositivo elettronico, specialmente in piccoli circuiti che non possono ospitare altre forme di tecnologia di regolazione della tensione. I diodi Zener sono anche relativamente economici e sono compatibili con la maggior parte degli altri sistemi, il che li rende il dispositivo di regolazione della tensione preferito.

Svantaggi

I diodi Zener annullano le tensioni applicando tensioni ancora maggiori nella direzione inversa, sprecando elettricità nel processo. Inoltre, i diodi Zener hanno un rapporto di regolazione relativamente scarso e generalmente non sono buoni come i transistor.

Testare Diodi Transistor

Esempio di Calcolo utilizzando un Diodo Zener

Vogliamo progettare un circuito con una tensione di uscita di 10V e una corrente di carico che può variare tra 0 (carico scollegato) e 50 mA. La tensione di ingresso sarà di 15V. Assumeremo che la corrente minima per polarizzare lo Zener nella zona di rottura sia 5 mA.

Con questi dati sappiamo che abbiamo bisogno di un diodo con una tensione zener di 10V e che la potenza massima che deve sopportare sarà:

Pmax = 0,050 * 10 = 500 mW

Calcoliamo la resistenza da mettere in serie alla tensione di ingresso:
La Formula: R = (Vin - Vz) / (Izmin + IL)

R = (15 - 10) / (0,005 + 0,050)

R = 90,9

Poiché non abbiamo resistori di questo valore, selezioneremo un resistore da 91 ohm.

R = 91 Ω

La resistenza scelta deve sopportare una potenza massima di:

Pmax = (0,050) ² * 91 = 227,5 mW