Aplicación del diodo Zener:
La aplicación principal de este tipo de diodos es como regulador de voltaje. Protector de sobretensión, como referencia de tensión. Discutiremos cuál es la aplicación del diodo zener como regulador de voltaje, ahora discutiremos brevemente los otros dos puntos. La protección contra sobretensión se realiza mediante el uso de diodos Zener porque hay corriente que fluye a través del diodo después de que el voltaje de polarización inversa excede un cierto valor.
Este circuito proporciona seguridad para el equipo conectado en las terminales. Normalmente, la corriente no debe exceder la válvula normal, pero si debido a alguna falla en el circuito, la corriente excede el límite máximo permitido, el equipo del sistema puede dañarse permanentemente. Se utiliza un SCR, por el cual el voltaje de salida se corta rápidamente y se funde un fusible que desconecta la fuente de alimentación. La disposición del circuito se muestra a continuación para una mejor comprensión,
- ¿Cómo calcular el voltaje de ruptura de un diodo pn? ¿Qué pasaría con este voltaje?
- ¿Cuáles son los diferentes parámetros de la unión pn?
- ¿Por qué la región de agotamiento es delgada en el colapso de Zener cuando ocurre en una condición de polarización inversa?
- ¿Cuál es la razón de una falla en el diodo Zener?
- ¿Cómo fluye la corriente del diodo en condiciones de polarización inversa en un circuito externo?
Las referencias de voltaje determinan el suministro constante de energía, corriente o voltaje a medida que el voltaje zener funciona si el suministro de corriente es constante. Es por eso que para evitar un rendimiento inestable, los diodos zener se usan donde se requiere una referencia de voltaje como ohmímetros, amperímetros y voltímetros.
Diodo Zener como regulador de voltaje
El término regulador significa que regula o controla. El diodo Zener puede funcionar como un regulador de voltaje si se introduce en un circuito. La salida a través del diodo será constante. Es impulsado por una fuente actual. Como sabemos si el voltaje a través del diodo excede un cierto valor, extraería una corriente excesiva del suministro. El diagrama básico del diodo zener como regulador de voltaje se da a continuación,
Para limitar la corriente a través de la serie R, se introduce la resistencia R del diodo cuyo valor se puede elegir de la siguiente ecuación
El diagrama anterior es de un regulador de derivación porque el elemento regulador es paralelo a la carga. El diodo Zener produce un voltaje de referencia estable a través de la carga que cumple los criterios del regulador.
Desglose de avalanchas
Es un fenómeno que puede ocurrir tanto en materiales aislantes como semiconductores. Es una forma de multiplicación de corriente eléctrica que puede permitir corrientes muy grandes dentro de materiales que de otro modo serían buenos aislantes. Es un tipo de avalancha de electrones. El proceso de avalancha ocurre cuando los portadores en la región de transición son acelerados por el campo eléctrico a energías suficientes para crear pares móviles o libres de electrones a través de colisiones con electrones unidos.
Explicación
Los materiales conducen electricidad si contienen portadores de carga móvil. Hay dos tipos de portadores de carga en un semiconductor: electrones libres (electrones móviles) y agujeros de electrones (agujeros móviles a los que les faltan electrones de los estados de electrones normalmente ocupados). Un electrón normalmente unido (por ejemplo, en un enlace) en un diodo con polarización inversa puede desprenderse debido a una fluctuación térmica o excitación, creando un par móvil de electrones. Si hay un gradiente de voltaje (campo eléctrico) en el semiconductor, el electrón se moverá hacia el voltaje positivo mientras que el agujero se moverá hacia el voltaje negativo. Por lo general, el electrón y el agujero simplemente se moverán a los extremos opuestos del cristal y entrarán en los electrodos apropiados. Sin embargo, en las circunstancias correctas (es decir, cuando el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte), el electrón móvil y / o el agujero pueden acelerarse a velocidades suficientemente altas para liberar a otros electrones unidos, creando más pares de agujeros libres de electrones (es decir, más cargadores), aumentando la corriente y conduciendo a más procesos de “eliminación” y creando una avalancha. De esta manera, grandes porciones de un cristal normalmente aislante pueden comenzar a conducirse.
La gran caída de voltaje y posiblemente una gran corriente durante la ruptura necesariamente conduce a la generación de calor. Por lo tanto, un diodo colocado en una aplicación de energía de bloqueo inverso generalmente se destruirá por avería, ya que el circuito externo podrá mantener una gran corriente y descargar cantidades excesivas de calor. En principio, sin embargo, la ruptura de avalanchas solo implica el paso de electrones y, intrínsecamente, no necesita causar daños al cristal. Los diodos de avalancha (comúnmente encontrados como diodos Zener de alto voltaje) están construidos para tener una unión uniforme que se descompone a un voltaje uniforme, para evitar la acumulación de corriente durante la descomposición. Estos diodos pueden mantener indefinidamente un nivel moderado de corriente mientras están al borde de la ruptura.
El voltaje al que ocurre la ruptura se llama voltaje de ruptura . Hay un efecto de histéresis; una vez que se haya producido la ruptura de la avalancha, el material continuará conduciéndose incluso si el voltaje a través de él cae por debajo del voltaje de ruptura. Esto es diferente de un diodo Zener, que dejará de conducir una vez que el voltaje inverso caiga por debajo del voltaje de ruptura.
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