Universitatea oradea

Facultatea de Inginerie Electrica si Tehnologia Informatiei

Dioda Zener

Student: Pert Ionel Cristian

An II Specializare: electomecanicDioda Zener

Diodele Zener sunt proiectate s funcioneze polarizate invers. Tensiunea la care aceste diode ncep s conduc este denumit tensiune Zener

Dioda Zener poate funciona pe post de stabilizator de tensiune

[block:adsense_managed=1]

Stabilizarea tensiunii cu ajutorul diodelor

La conectarea unei diode n serie cu un rezistor ntr-un circuit de curent continuu, astfel nct dioda s fie polarizat direct, cderea de tensiune la bornele diodei va rmne aproximativ constant pentru o plaj larg de tensiuni de alimentare (figura alturat).

Conform ecuaiei diodei, curentul printr-o jonciune P-N polarizat direct este direct proporional cu e ridicat la puterea tensiunii directe (tensiunea de polarizare direct). Deoarece ecuaia este exponenial, curentul crete foarte repede pentru creteri modeste ale cderii de tensiune. Cu alte cuvinte, cderea de tensiune la bornele unei diode polarizate direct variaz foarte puin pentru variai mari ale curentului prin diod. n circuitul din figura de mai sus, curentul prin diod este limitat de tensiunea sursei de alimentare, de rezistorul conectat n serie i de cderea de tensiune la bornele diodei, care dup cte tim, nu se ndeprteaz foarte mult de valoarea de 0.7 V. Dac am fi s cretem tensiunea generat de surs, cderea de tensiune pe rezistor ar crete cu aproape aceeai valoare, iar cderea de tensiune pe diod ar crete doar foarte puin. Invers, o scdere a tensiunii generat de surs, rezult ntr-o descretere aproape identic a cderii de tensiune pe rezistor i doar ntr-o mic descretere a cderii de tensiune pe diod. Pe scurt, putem spune c dioda stabilizeaz tensiunea la valoarea de 0,7 V.Scopul stabilizrii tensiuniiStabilizarea tensiunii este o proprietatea foarte folositoare. S presupunem c am construi un circuit, al crei sarcini nu ar tolera variaii ale tensiunii sursei de alimentare, dar c acest circuit trebuie s fie alimentat de o baterie, a crei tensiune, dup cte se tie, variaz pe durata sa de funcionare. Am putea folosi n acest caz circuitul din figura de mai sus, iar circuitul n cauz s-l conectm la bornele diodei, astfel nct tensiunea de alimentare a noului circuit s rmn stabil la valoarea de 0,7 V.

Creterea valorii tensiunii stabilizate

Majoritatea circuitelor reale necesit ns o surs de tensiune stabilizat cu o valoare de peste 0,7 V. O modalitate de cretere a tensiunii stabilizate este conectarea mai multor diode n serie, astfel nct tensiunile de polarizare direct s se nsumeze.

De exemplu, dac am conecta zece diode n serie, valoarea tensiunii stabilizate ar fi de zece ori mai mare fa de cazul precedent, adic 7 V.

Atta timp ct tensiunea bateriei nu scade sub 7 V, vor exista tot timpul 7 V (tensiune stabilizat) ntre bornele celor diode conectate n serie.Polarizarea invers a diodei

Dac avem nevoie de tensiuni stabilizate i mai mari, putem folosi i mai multe diode n serie, sau putem ncerca o metod complet diferit, folosindu-ne tot de diode. tim c tensiunea de polarizare a diodei este o valoare aproximativ constant pentru o plaj larg de condiii, dar acelai lucru este valabil i pentru tensiune (invers) de strpungere, iar valoarea acestei tensiuni de strpungere este de obicei mult mai mare dect tensiunea direct. Dac inversm polaritatea diodei n circuitul stabilizator de mai sus, i cretem tensiunea sursei de alimentare pn n punctul de strpungere al diodei, dioda va stabiliza i n acest caz tensiunea la acel punct de strpungere, nepermind tensiunii s creasc peste aceast valoare.

Utilizarea diodelor Zener pentru stabilizarea tensiunii

Din pcate, cnd diodele redresoare normale ating punctul de strpungere, acest faptul duce i la distrugerea acestora. Totui, se pot construi diode speciale ce pot suporta tensiunea de strpungere fr distrugerea complet a acestora. Acest tip de diod poart numele de diod Zener, iar simbolul este cel din figura alturat.

Tensiunea Zener

La polarizarea direct, diodele Zener se comport precum diodele redresoare standard: tensiunea direct are valoarea de 0,7 V, conform ecuaiei diodei. La polarizarea invers ns, acestea nu conduc curentul dect peste o anumit valoare a tensiunii de alimentare, valoare denumit tensiune Zener; dup atingerea acestei valori, dioda Zener va putea s conduc un curent substanial, dar va limita cderea de tensiune la bornele sale la acea tensiune Zener. Atta timp cnd puterea disipat sub form de cldur nu depete limita termic a diodei, aceasta nu va fi afectat n niciun fel.

Diodele Zener sunt confecionate cu tensiuni Zener de civa voli pn la sute de voli. Tensiunea Zener variaz uor cu temperatura, dar acestea pot fi folosite cu succes ca dispozitive de stabilizare a tensiunii datorit stabilitii i acurateii lor n funcionare.

Polarizarea corect a diodelor Zener

Atenie! Orientarea diodei Zener fa de sursa de tensiune n circuitul de mai sus este astfel nct dioda s fie polarizat invers. Acesta este modul corect de conectare a diodelor Zener n circuit! Dac am fi s conectm dioda Zener invers, astfel nct s fie polarizat direct, aceasta s-ar comporta precum o diod normal, iar tensiunea de polarizare direct ar avea o valoare de doar 0,7 V.

Limita termic i distrugerea diodei Zener

Ca i oricare dispozitiv semiconductor, dioda Zener este sensibil la temperatur. O temperatur excesiv poate duce la distrugerea diodei, astfel c va trebui s se in seama de puterea maxim permis a diodei la proiectarea circuitelor. Interesant este faptul c, la distrugerea diodei Zener, datorit cldurii excesive, distrugerea rezultat duce la scurt-circuitarea diodei, nu la deschiderea. O astfel de diod stricat poate fi detectat foarte uor, ntruct se comport precum un conductor electric: cderea de tensiune este aproape zero att la polarizarea direct ct i la polarizarea invers.Bibliografie:

http://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diodeDumitrescu M. Stabilizatoare de tensiune i curent, Editura Tehnic, Bucureti,1965;V. Vulpe i alii Dioda Zener, Editura Tehnic, Bucureti,1975.

1