Diodo Zener

Diodo Zener É um diodo construído especialmente para trabalhar na tensão de ruptura. Polarizado Diretamente: Seu comportamento é o de um diodo comum Polarizado Reversamente: Ao contrário de um diodo convencional, ele suporta tensões reversas próximas a tensão de ruptura.

Diodo Zener O díodo zener quando polarizado inversamente permite manter uma tensão constante aos seus terminais (UZ) sendo por isso muito utilizado na estabilização/regulação da tensão nos circuitos.

Diodo Zener O gráfico de funcionamento do zener mostra-nos que, diretamente polarizado (1º quadrante), ele conduz por volta de 0,7V, como um díodo comum. Polarização direta Polarização Reversa 0,7V

Diodo Zener Na ruptura (3º quadrante), o diodo zener apresenta um joelho muito pronunciado, seguido de um aumento de corrente praticamente vertical. A tensão é praticamente constante, aproximadamente igual a VZ(Nominal) em quase toda a região de ruptura. Polarização Reversa Vz Máximo Vz Nominal Vz Mínimo Iz Máx Iz Mín Iz Nom

Diodo Zener Funcionamento: Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro da zona de ruptura sem ser destruído. Importante !!! Vz – Tensão de zener Izmáx – Corrente de zener máxima Izmin – Corrente de zener mínima Pz – Potência de dissipação Vz Máximo Vz Nominal Vz Mínimo Iz Máx Iz Mín Iz Nom

Diodo Zener PZmáx= Vznom . Izmáx Especificações do fabricante: Izmáx – Corrente de zener máxima que o diodo pode suportar PZM = potência especificada VZ (nom) = tensão de zener PZmáx= Vznom . Izmáx Algumas fórmulas para cálculos: Geralmente quando não tem a especificação no datasheet do valor de IZmín . Adota-se o valor de IZmín como 10% do valor de IZMáx

Diodo Zener Os valores de potência mais conhecidos são: TENSÃO VOLTS 1N962B 11 1N759A 12 1N964B 13 1N965B 15 1N966B 16 1N967B 18 1N968B 20 1N969B 22 1N970B 24 1N971B 27 1N972B 30 1N973B 33 ZENER TENSÃO VOLTS 1N746A 3,3 1N747A 3,6 1N748A 3,9 1N750A 4,7 1N751A 5,1 1N752A 5,6 1N753A 6,2 1N754A 6,8 1N755A 7,5 1N756A 8,2 1N757A 9,1 1N758A 10 Os valores de potência mais conhecidos são: 0,25 W, 0,5 W, 1 W, 5 W, 10 W e 50W. Os valores de tensão Zener comerciais estão compreendidos entre 2 V até 200 V.   Exemplos de diodos Zener comerciais: 1N4729A para 3,6 V 1N4730A para 3,9 V 1N4735A para 6,2 V Exemplo: Se escolhermos o 1N4735A de 1 W, a máxima corrente que ele pode conduzir é: IZmáx= 1 W/6,2 V = 161 mA IZmín= 16 mA (10%).

Diodo Zener Regulação tensão Para que ocorra o efeito regulador de tensão é necessário que o diodo zener funcione dentro da região de ruptura, RESPEITANDO AS ESPECIFICAÇÕES de corrente máxima. 1º Necessário ter um resistor (RS) para limitar a corrente no Zener; 2º O valor do resistor (RS) deve ser dimensionada considerando que o circuito mantenha a regulação mesmo que a carga varie entre um máximo e um mínimo; 3º Potência dissipada no Zener não exceda o limite (PZmáx); 4º Para que o Zener regule de maneira correta, a corrente não pode cair abaixo de um mínimo (IZmín) nem superar um valor máximo; Simulador

Diodo Zener Exemplo: Vin 12V Utilizando um diodo Zener 1N4735, determine os limites que pode ter RL (carga) para que o Zener opere na região de regulação. Potência: 0,5 W VZ= 6,2V IZmáx= 80 mA Dados do datasheet: Vin 12V 1º Para o zener trabalhar dentro de uma faixa, precisamos descobrir qual Izmáx e Izmin : Valor de Izmáx foi fornecido pelo fabricante no datasheet; Valor de Izmin pode ser calculado:

Diodo Zener VZ VL VS RS = 60Ω Vin 12V IS IZ IL Vin 12V 2º Como VL está paralelo com VZ, então VL = VZ. Onde VZ vale 6,2V. 3º Então precisamos descobrir a corrente em Is. Fazendo análise pela lei de ohm temos:

Diodo Zener VS RS = 60Ω VZ VL Vin 12V IS = 96,6 mA IZ IL Vin 12V RS = 60Ω 4º Quais os valores da carga? Existem duas possibilidades. Aumentar o valor de RL; Diminuir o valor de RL.

Portanto a carga pode ser Diodo Zener Portanto a carga pode ser 70 Ω < RL < 373 Ω Se aumentar o valor de RL; A corrente diminui na carga RL Então quando aumenta o valor do resistor, precisa cuidar com valor máximo do diodo zener. Se diminuir o valor de RL; A corrente aumenta na carga RL Então quando diminui o valor do resistor, precisa cuidar com valor mínimo do diodo zener.

Diodo Zener RS = 20Ω Vin 12V Exercício: Utilizando um diodo Zener 1N5344B, determine os limites que pode ter RL (carga) para que o Zener opere na região de regulação. Potência: 5 W VZ= 8,2V Dados do datasheet: RS = 20Ω Vin 12V

Portanto a carga pode ser Diodo Zener Exercício: Utilizando um diodo Zener 1N5344B, determine os limites que pode ter RL (carga) para que o Zener opere na região de regulação. Potência: 5 W VZ= 8,2V Dados do datasheet: Se aumentar o valor de RL Aumentará a corrente no diodo zener até o limite de 190mA Como 190mA está dentro da especificação, não há um valor máximo da carga. Se diminuir o valor de RL Portanto a carga pode ser 64 Ω < RL