Zener diodo funcionamiento

En esta ocasión estudiaremos el diodo zener ,como vimos en el post del diodo de unión este si se polarizaba con polarización directa positivo de la batería a ánodo y negativo a cátodo este diodo permitía el paso de la corriente , con una pequeña caída de voltaje en sus extremos de aproximadamente de 0,7 voltios para el Silicio y de 0,3 voltios para el Germanio.

El diodo Zener también es una unión PN semiconductora que lleva el apellido de su inventor en polarización directa se comporta exactamente igual que un diodo de unión corriente.

Ahora bien lo interesante ocurre cuando lo polarizamos en polarización inversa.

Mientras un diodo de unión cuando se polariza en inversa no deja pasar la corriente y si seguimos aumentando la tensión inversa para la que está fabricado, llegará un momento denominado de ruptura por avalancha, en ese preciso momento el diodo conducirá quedando totalmente inservible. Justo en ese punto es donde el Zener trabaja, es decir trabaja en la zona de avalancha o de ruptura controlada.

Funcionamiento del diodo Zener:

El uso interesante del diodo Zener es polarizandolo en inversa, cuando se llega a la tensión denominada tensión de Zener el diodo conduce y mantiene esta tensión estable entre sus extremos, los zener se fabrican con multitud de voltajes, lo que lo hace un componente ideal para algunas aplicaciones que veremos más tarde.

El fabricante nos detalla unos parámetros que hay que tener en cuenta, que son la intensidad mínima para que este conduzca y la intensidad máxima que soporta para no destruirse, además obviamente el dato principal que es la tensión Zener.

En la siguiente gráfica podemos observar más detalladamente su funcionamiento.

zener curva de funcionamiento
zener curva de funcionamiento

Símbolos del diodo Zener:

zener simbolo
Zener simbolo

Aplicaciones más comunes del diodo Zener:

El Zener como regulador de tensión

En algunas ocasiones la tensión aplicada a una carga puede variar en función de varios factores como puede ser:

  • Una variación de la resistencia de carga
  • Variación de la tensión de la fuente de alimentación
  • Ambas circunstancias

Por lo que se hace muy interesante en aplicaciones donde la carga a alimentar sea muy sensible a subidas de tensión, circuitos donde la exactitud de la tensión es crítica como circuitos integrados, tensiones de referencia de amplificadores operacionales, también se suele usar en la salida de algunas fuentes de alimentación donde no se necesita mucha corriente debido al menor costo de estos frente a un regulador de tensión

En el siguiente esquema podemos observar que se hace necesario una resistencia limitadora, el mismo sistema que usábamos con los diodos Led, su misión es la de absorver la diferencia de tensión de alimentación menos la tensión Zener, así aunque la tensión de la fuente de alimentación aumente la tensión en la carga no lo hará debido al diodo Zener y a que la resistencia limitadora absorbe el exceso de tensión, manteniéndose la tensión estable en la carga.

De igual modo si la resistencia de la carga varía la tensión aplicada a la carga no varía.

Por el diodo Zener no comenzará a circular corriente hasta que en los extremos de este no haya una tensión igual a la tensión Zener, así nos aseguramos que en la carga no haya una tensión superior a 5 voltios.

Elegiremos una tensión de Zener igual a la tensión que necesitamos en la carga.

Zener circuito regulador de tensión
Zener circuito regulador de tensión

El Zener en corriente alterna, recortadores.

Este el circuito base que se usa entre otras cosas en etapas de amplificación para evitar la distorsión.

recortador anti distorsión con zener
recortador anti distorsión con zener

Durante el semiciclo positivo D1 queda polarizado en inversa y D2 en directa, por lo tanto en Vo habrá Vzener 1 + 0,7v.

En el semiciclo negativo D1 queda polarizado directamente y D2 en inversa, por lo que cuando la entrada Vi llegue a V zener + 0,7 v no dejará pasar más a la salida y por lo tanto se evita por ejemplo de la distorsión de un altavoz conectado a la salida Vo .