Un diodo es el primer diodo semiconductor. Un diodo puede definirse como el componente electrónico fundamental que permite el flujo de electricidad en una sola dirección. Hay muchos tipos de diodos. Uno de ellos es el diodo Zener. Permite que la corriente fluya no sólo de un ánodo a un cátodo, sino también, en la dirección inversa al alcanzar el voltaje Zener. Debido a esta funcionalidad, los diodos Zener son los diodos semiconductores más utilizados, etc. Un componente electrónico fundamental.

¿Qué es el Diodo Zener?

El diodo Zener se define como

El semiconductor que está fuertemente dopado para operar en dirección inversa o en la región de ruptura.

Símbolo del diodo Zener

El símbolo del diodo Zener se representa de la siguiente manera,

Circuito de diodo Zener

Podemos definir el diodo Zener como un único diodo conectado en un sesgo inverso. Puede ser conectado en positivo de polarización inversa como en el circuito que se muestra a continuación:

Características V-I del diodo Zener

El diagrama que se presenta a continuación muestra las características V-I del diodo Zener. Cuando el diodo Zener está conectado, en sesgo hacia adelante, el diodo actúa como un diodo normal. Pero el voltaje de ruptura de Zener se produce cuando el voltaje de polarización inversa es mayor que un voltaje predeterminado.

Funcionamiento del diodo Zener

El principio básico del funcionamiento del diodo Zener se basa en la causa de la ruptura cuando el diodo se encuentra en la condición de sesgo inverso. Para un diodo Zener hay dos tipos de averías:

Descomposición del Zener

Un diodo convencional de polarización inversa, cuando se somete a su voltaje de ruptura permite una cantidad significativa de corriente. Pero cuando se supera este voltaje de ruptura inversa, el diodo experimenta una ruptura de avalancha.
La ruptura por avalancha es una forma de conducción de la corriente eléctrica que permite que una corriente muy grande pase a través de buenos aislantes. Esto puede dañar permanentemente un diodo convencional.
Un diodo Zener exhibe las mismas propiedades excepto que está diseñado para tener un voltaje de ruptura reducido. En contraste con el diodo convencional, exhibe una ruptura controlada.
Cuando aumentamos el voltaje a través de Zener en modo de polarización inversa, la primera corriente aumenta uniformemente con él, pero después de que alcanza el estado de avería, la corriente aumenta masivamente para un cambio muy pequeño o insignificante en el voltaje. El cambio es más agudo en Zener que en el diodo normal.

Causas de avería

La ruptura es causada por dos efectos, el efecto Avalanche y el efecto Zener. El efecto Zener es dominante en tensiones de hasta 5,6 voltios y el efecto de avalancha toma el relevo.
Ambos son efectos similares, con la diferencia de que el efecto Zener es un fenómeno cuántico y el efecto de avalancha es el movimiento de los electrones en la banda de valencia como en cualquier corriente eléctrica.
El efecto de avalancha también permite una mayor corriente a través del diodo que el efecto Zener.
Aplicación del Diodo Zener

A continuación, las aplicaciones del diodo Zener:

Diodo Zener como regulador de voltaje:

El diodo Zener se usa como regulador de voltaje Shunt para regular el voltaje en pequeñas cargas. El voltaje de ruptura de los diodos Zener será constante para un amplio rango de corriente. El diodo Zener se conecta en paralelo a la carga para hacer que se invierta el sesgo y una vez que el diodo Zener exceda el voltaje de rodilla, el voltaje a través de la carga se hará constante.

Diodo Zener en la protección de sobretensión:

Cuando el voltaje de entrada es mayor que el voltaje de ruptura del Zener, el voltaje a través de la resistencia cae resultando en un cortocircuito. Esto puede evitarse utilizando el diodo Zener.

Diodo Zener en circuitos de recorte:

El diodo Zener se utiliza para modificar los circuitos de recorte de formas de onda de CA limitando las partes de uno o ambos medios ciclos de una forma de onda de CA.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las ventajas del diodo Zener?

Las siguientes son las ventajas del diodo Zener:

  1. El tamaño del diodo Zener es tan pequeño que puede ser usado en circuitos más pequeños y también en teléfonos celulares.
  2. Los diodos Zener son menos costosos en comparación con otros diodos.
  3. Los diodos Zener pueden ser usados para controlar, regular y estabilizar el voltaje en el circuito.
  4. Estos diodos tienen un estándar de rendimiento muy alto.
  5. La compatibilidad de los diodos Zener es buena, ya que se utilizan para regular el voltaje.

¿Qué es el voltaje Zener?

El voltaje Zener se define como el voltaje al que se rompe el diodo Zener.

¿Cómo se controla la tensión de ruptura del diodo Zener?

El voltaje de ruptura del diodo Zener se puede controlar añadiendo impurezas o aumentando el nivel de dopaje.

¿Cuándo permite el diodo Zener el flujo inverso de corriente?

Permite que la corriente fluya en dirección opuesta cuando el voltaje está por encima de un cierto valor conocido como voltaje Zener o punto de avalancha o voltaje de ruptura.

 

¿Cómo se produce la avería?

La descomposición es causada por dos efectos, el efecto Avalancha y el efecto Zener.

¿Cuál es la diferencia entre el efecto Zener y el efecto de avalancha?

El efecto Zener es un fenómeno cuántico, mientras que el efecto de avalancha es el movimiento de los electrones en la banda de valencia como en el caso de cualquier corriente eléctrica.

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