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.

0,7V

Polarização diretaPolarização Reversa

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 MáximoVz Nominal

Vz Mínimo

Iz Máx

Iz Mín

Iz Nom

Diodo Zener

Funcionamento:

Vz – Tensão de zener Izmáx – Corrente de zener máximaIzmin – Corrente de zener mínimaPz – Potência de dissipação

Vz MáximoVz Nominal

Vz Mínimo

Iz Máx

Iz Mín

Iz Nom

Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo

zener pode trabalhar dentro da zona de ruptura sem ser

destruído.

Importante !!!

Diodo Zener

Especificações do fabricante:Izmáx – Corrente de zener máxima que o diodo pode suportarPZM = potência especificadaVZ (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

10MÁX

MIN

IzIz

Diodo Zener

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 V1N4735A 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 mAIZmín= 16 mA (10%).

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

ZENER 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

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: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 WVZ= 6,2VIZmáx= 80 mA

Dados do datasheet:

1º Para o zener trabalhar dentro de uma faixa, precisamos descobrir qual Izmáx e Izmin :

mAIz

Iz MÁXMIN 8

1010.80

10

3

-Valor de Izmáx foi fornecido pelo fabricante no datasheet;- Valor de Izmin pode ser calculado:

Vin

12V

Diodo Zener

VZ VL

VS

IS

IZILVin

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:

mARSVVI ZIN

S 6,96602,612

RS = 60Ω

Diodo Zener

VZ VL

VS

IS = 96,6 mA

IZILVin

12V

RS = 60Ω

4º Quais os valores da carga? Existem duas possibilidades. Aumentar o valor de RL; Diminuir o valor de RL.

Diodo Zener

Se aumentar o valor de RL;A corrente diminui na carga RL

IRV .

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.

706,882,6

6,8886,96

mAVR

mAI

L

L

5,3736,162,6

6,16806,96

mAVR

mAI

L

L

Portanto a carga pode ser70 Ω < RL < 373 Ω

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 WVZ= 8,2V

Dados do datasheet:

Vin

12V

RS = 20Ω

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 WVZ= 8,2V

Dados do datasheet:

mAIz

Iz MÁXMIN 61

1010.610

10

3

mAVP

I

IVP

MÁXMÁX

MÁXMÁX

6102,85

.

mARSVVI ZIN

S 190202,812

Se aumentar o valor de RL

Se diminuir o valor de RL

641752,8

12961190

mAVR

mAI

L

L

Portanto a carga pode ser64 Ω < RL

Aumentará a corrente no diodo zener até o limite de 190mAComo 190mA está dentro da especificação, não há um valor máximo da carga.