O DIODO ZENER

Os diodos de pequeno sinal e retificadores nunca operam intencionalmente na regio de ruptura porque isso danifica-os.

Um diodo Zener um diodo de silcio otimizado para operar na regio de ruptura.

O DIODO ZENER

O diodo Zener o elemento principal dos reguladores de tenso, circuitos que mantm a tenso na carga quase constante.

Independentemente da alta variao na tenso de linha e na resistncia de carga.

O DIODO ZENER

Grfico IxV Variando o nvel de dopagem de um diodo de

silcio, um fabricante pode produzir diodos Zener com tenses de ruptura de cerca de 2 V at 200 V.

O DIODO ZENER

Grfico IxV Esses diodos podem operar em qualquer uma

das trs regies: direta, de fuga e de ruptura.

Na regio direta, ele comea a conduzir prximo de 0,7 V, exatamente como um diodo de silcio comum.

Na regio de fuga (entre 0 e a ruptura) a corrente nele pequena e reversa.

O DIODO ZENER

Grfico IxV Num diodo Zener, a ruptura apresenta a curva do

joelho muito acentuada, seguida de uma linha quase vertical em corrente.

A tenso quase constante, aproximadamente igual a Vz, sobre a maior parte da regio de ruptura.

As folhas de dados geralmente especificam o valor de Vz em uma corrente particular de teste IZT.

O DIODO ZENER

A Resistncia Zener

Como todos os diodos apresentam uma resistncia de corpo nas regies p e n, a corrente atravs de um diodo Zener produz uma pequena queda de tenso, alm da tenso de ruptura.

De outro modo, quando um diodo Zener est operando na regio de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento de tenso.

O DIODO ZENER

A Resistncia Zener

O aumento muito pequeno, tipicamente da ordem de alguns dcimos a 1V.

Isso pode ser importante quando se est projetando, mas no faz muita diferena quando se verifica defeitos ou mesmo quando se faz uma anlise preliminar.

A no ser quando indicado a resistncia Zener ser ignorada nos clculos.

O DIODO ZENER

O Regulador Zener

Um diodo Zener mantm uma tenso na sada constante, embora a corrente nele varie.

Para uma operao normal, voc deve polarizar o diodo Zener reversamente.

O DIODO ZENER

O Regulador Zener

Para obter uma operao na ruptura, a tenso da fonte Vs deve ser maior que a tenso de ruptura Zener Vz.

Um resistor Rs em srie sempre usado para limitar a corrente de Zener num valor abaixo de sua corrente mxima nominal.

Caso contrrio, o diodo Zener queimaria como qualquer outro dispositivo submetido a uma dissipao de potncia muito alta.

O DIODO ZENER

A corrente no resistor limitador

S

ZSS

R

VVI

O DIODO ZENER

O Diodo Ideal (1 aproximao)

A aproximao ideal de um diodo Zener diz que o diodo Zener operando na regio de ruptura como uma bateria.

Num circuito, isso significa que voc pode substituir mentalmente um diodo Zener por uma fonte de tenso de valor Vz, desde que o diodo Zener opere na regio de ruptura.

O DIODO ZENER

(2 aproximao)

Uma resistncia Zener (relativamente pequena) fica em srie com uma bateria ideal.

Essa resistncia produz uma queda de tenso igual ao produto da corrente e da resistncia.

O DIODO ZENER

exemplo:

1) O diodo a seguir tem tenso de ruptura de 10V, calcule as correntes mximas e mnimas do zener.

O DIODO ZENER

O REGULADOR ZENER COM CARGA

O diodo Zener opera na regio de ruptura e mantm a tenso na carga constante.

Mesmo que haja uma variao na tenso de entrada ou na resistncia da carga, a tenso na carga permanecer constante e igual tenso Zener.

O DIODO ZENER

A Operao na Regio de Ruptura

Como garantir que o diodo Zener est operando na regio de ruptura?

Pela equao pode-se verificar se o zener est ou no na regio de ruptura.

Corresponde ao circuito sem o zener, se VTH>VZ o diodo est na regio de ruptura.

S

LS

LTH V

RR

RV .

O DIODO ZENER

A Corrente em Srie

A lei de Ohm aplicada no resistor de limitao de corrente mostra que a corrente a mesma, haja ou no um resistor de carga

A Corrente na Carga

Idealmente, a tenso na carga igual tenso no Zener, porque a resistncia de carga est em paralelo com o diodo Zener.

ZL VV L

LL

R

VI

O DIODO ZENER

A Corrente no Zener

A equao diz que a corrente no Zener j no mais igual corrente no resistor em srie, como no caso do regulador Zener sem carga.

Por causa do resistor em srie, a corrente no Zener agora igual corrente no resistor em srie menos a corrente na carga.

LSZ III

O DIODO ZENER

A Ondulao no Resistor de Carga

A sada de uma fonte de alimentao alimenta um regulador Zener.

A fonte de alimentao produz uma tenso mdia com uma ondulao. Idealmente, o regulador Zener reduz a ondulao a zero, porque a tenso na carga constante e igual tenso Zener.

O DIODO ZENER

A Ondulao no Resistor de Carga

Supondo que a fonte de alimentao produza uma tenso mdia de 20 V com uma tenso de ondulao de 2 V de pico a pico.

A tenso de alimentao excursiona de um valor mnimo de 19 V a um valor mximo de 21 V.

A variao na tenso de alimentao alterar a corrente no Zener, mas ela quase no produz efeito na tenso de carga.

Exerccios:

1) Um regulador Zener sem carga tem uma tenso de alimentao de 20 V, uma resistncia em srie de 330 e uma tenso Zener de 12 V. calcule a corrente no Zener.

2) Se a tenso da fonte no exerccio anterior variar de 20 para 40 V, qual ser a corrente mxima no Zener?

3) Se o resistor em srie do exerccio 1 tiver uma tolerncia de 10%, qual ser a corrente mxima no Zener?

Exerccios: 4) Se o diodo Zener for desconectado, qual ser

o valor da tenso na carga?

5) A tenso de alimentao do exerccio 4 diminui de 20 para O V. Em algum valor ao longo dessa faixa, o diodo Zener no manter a regulagem. Calcule a tenso de alimentao no qual a regulagem ser perdida.

Exerccios:

6) Suponha uma tolerncia de 10% em ambos os resistores do ex 4, qual ser a corrente mxima no Zener?

7) Suponha que a tenso de alimentao da do ex 4 varia de 20 para 40 V. Qual ser a corrente mxima no Zener?

8) Calcule a dissipao de potncia nos resistores e no diodo Zener do ex 4.

Exerccios:

9) Desenhe o diagrama eltrico de um regulador Zener com uma fonte de alimentao de 25 V, uma resistncia em srie de 470 , uma tenso Zener de 15 V e uma resistncia de carga de 15 k. Calcule a tenso na carga e a corrente no Zener.

10) Projete um regulador Zener que contemple as seguintes especificaes: uma tenso na fonte de 20 V

uma corrente na carga de 30 m A.

VARISTORES

Um dos dispositivos usados para filtrar a linha o varistor (conhecido tambm como supressor de transiente).

O dispositivo feito de material semicondutor e funciona como dois diodos Zener ligados em anti-srie com uma tenso

de ruptura alta nos dois

sentidos de polarizao.

VARISTORES

Por exemplo, o V130LA2 um varistor com uma tenso de ruptura de 184 V (equivalente a uma tenso de 130 V rms) e uma corrente de pico nominal de 400 A.

O varistor grampear todos

os picos acima do

nvel de 184 V e

proteger o

equipamento.

BIBLIOGRAFIA

MALVINO, Albert Paul; ABDO, Romeu. . Eletrnica. 4. ed. So Paulo: Pearson Education do Brasil, v1.1997.

CAPTULO 5

OBRIGADO PELA ATENO

PROFESSOR EMERSON MARTINS