DIODO ZENER

INTRODUCCIÓN

Hemos visto que un diodo semiconductor normal puede estar polarizado tanto en directa como inversamente.

• En directa se comporta como una pequeña resistencia.
• En inversa se comporta como una gran resistencia.

Veremos ahora un diodo de especiales características que recibe el nombre de diodo zener

El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de característica inversa y, en particular, en la zona del punto de ruptura de su característica inversa

Esta tensión de ruptura depende de las características de construcción del diodo, se fabrican desde 2 a 200 voltios. Polarizado en directa actua como un diodo normal y por tanto no se utiliza en dicho estado

EFECTO ZENER

El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que originan, debido a la característica constitución de los mismos,  fuertes campos eléctricos que causan la rotura de los enlaces entre los átomos dejando así electrones libres capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a su través un determinado valor mínimo, la tensión en bornas del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula por él.

FUNCIONAMIENTO DEL DIODO ZENER

El simbolo del diodo zener es:

y su polarización es siempre en inversa, es decir

Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener entre si:

a.- Tensiones de polarización inversa, conocida como tensión zener.- Es la tensión que el zener va a mantener constante.

b.- Coriente mínima de funcionamiento.- Si la corriente a través del zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la tensión en sus bornas

c.- Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión es constante, nos indica el máximo valor de la corriente que puede soportar el Zener.

Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene constante la tensión en sus bornas a un valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor minimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener máxima que puede disipar. Si superamos el valor de esta corriente el zener se destruye.

Diodos Rectificadores

Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador”procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.

Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica.

Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.

Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán.

Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa.

Rectificador de onda completa 

Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz).

Rectificador con dos diodos.

En el circuito de la figura, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que están sometidos son de signo contrario; por tanto uno se encontrará polarizado inversamente y el otro directamente. La tensión de entrada (Vi) es, en este caso, la mitad de la tensión del secundario del transformador.

Tensión de entrada positiva.

El diodo 1 se encuentra en polarizado directamente (conduce), mientras que el 2 se encuentra en inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada.

Tensión de entrada negativa.

El diodo 2 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el diodo 1 se encuentra en polarización inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada pero de signo contrario. El diodo 1 ha de soportar en inversa la tensión máxima del secundario .

Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda

En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.

Tensión rectificada.

Vo = Vi = Vs/2 en el rectificador con dos diodos.

Vo = Vi = Vs en el rectificador con puente de Graetz.

Si consideramos la caída de tensión típica en los diodos en conducción, aproximadamente 0,6V; tendremos que para el caso del rectificador de doble onda la Vo = Vi - 1,2V.

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Rectificador de media onda

El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi).

Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo.

Análisis del circuito (diodo ideal)

Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo

Polarización directa (V_i > 0)

En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo más usado, la caída de potencial es de 0,3 V.

V_o = V_i - V_D → V_o = V_i - 0,7

y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la ley de Ohm:

Polarización inversa (V_i < 0)

En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe corriente por el circuito, y en la resistencia de carga R_L no hay caída de tensión, esto supone que toda la tensión de entrada estará en los extremos del diodo¹ :

V_o = 0

V_diodo = V_i

I = 0

Tensión rectificada

→

→

Los circuitos electrónicos permiten convertir y distribuir energía eléctrica y controlar y procesar información. A nivel general puede decirse que un sistema electrónico está compuesto por sensores (también conocidos comotransductores o inputs) que captan las señales del mundo físico y las convierten en voltaje o señales de corriente; circuitos que permiten interpretar, procesar y transformar dicha señales provenientes de los transductores; y actuadores (outputs) que vuelven a convertir el voltaje o las señales de corriente en señales físicamente útiles.

Las señales electrónicas, por otra parte, pueden dividirse en dos variables: analógicas, que toman un número infinito de valores, y digitales, que trabajan con valores infinitos.

La noción de electrónica de consumo permite referirse a los equipos eléctricos que se utilizan de manera cotidiana en el hogar o en la oficina. Son dispositivos destinados al entretenimiento o la comunicación, como las computadoras, los teléfonos, los televisores y los reproductores de DVD, entre muchos otros.

El mercado de la electrónica de consumo mueve millones de dólares al año y constituye un importante sector de la economía mundial.