Diodo Zaner

1. Diodo Zener

O diodo zener é um dispositivo que tem quase as mesmas características que um diodo normal. A diferença está na forma como ele se comporta quando está polarizado reversamente.

No diodo normal, polarizado reversamente, ocorre um fenômeno chamado de

efeito avalanche ou efeito zener, que consiste num aumento repentino da corrente reversa, dissipando potência suficiente para ruptura da junção PN, danificando o diodo. A tensão na qual ocorre o efeito zener é chamada de tensão de ruptura ou Breakdown voltage (VBR).

O diodo zener é construído com uma área de dissipação de potência suficiente para suportar o efeito avalanche. Assim, a tensão na qual este efeito ocorre é denominado de tensão zener (VZ) e pode variar em função do tamanho e do nível de dopagem da junção PN. Comercialmente são encontrados diodos com VZ de 2 a 200 volts.

[pic 1]

Pela curva característica acima, observa-se que a tensão reversa VZ mantém-se praticamente constante quando a corrente reversa está entre IZmin  (mínima) e IZmax (máxima).

Nesta região, o diodo zener dissipa uma potência PZ que pode ser calculada por:

PZ= VZ . IZ

Com esta sua propriedade de tensão constante a grande aplicação do diodo Zener é de atuar como regulador de tensão.

1.  Especificações

As principais especificações do diodo zener são:

∙ VD: Tensão de condução na polarização direta

∙ VZ: Tensão Zener

∙ IZmax: Corrente zener máxima

∙ IZmin: Corrente zener mínima (IZmin=0,1x IZmax)

∙ PZM: Potência zener máxima

Os componentes fabricados pela Phillips recebem a codificação BZX79, BZV60, BZT03 e BZW03 de acordo com a PZM: 0,5; 0,5; 3,25 e 6 W, respectivamente.

O valor da tensão zener forma o restante do código. Por exemplo um diodo com VZ=5,6V teria o código BZX79C5V6 ou BZV60C5V.

1. Regulador de Tensão com Zener

No circuito abaixo formado por um diodo zener polarizado reversamente pela fonte VE e um resistor limitador de corrente, temos que:

[pic 2]

A tensão VZ permanece constante para correntes entre IZmin e IZmax. Podendo o diodo ser substituído pelo seu modelo ideal.

[pic 3]

Para uma melhor precisão nos cálculos pode-se usar o modelo real que contém uma resistência Rz em série.

[pic 4]

Na especificação de um circuito regulador devemos nos preocupar em definir limites para VE e RS de modo a não danificar o diodo.

Duas considerações devem ser observadas na obediência deste limite.

∙ O diodo zener não regula (desliga) caso que a corrente que passa por ele seja menor que a corrente zener mínima (IZmin). Esta condição limita o valor mínimo da tensão de entrada e o valor máximo da resistência limitadora de corrente.

∙O diodo zener se danifica caso a corrente que passa por ele seja maior que a corrente zener máxima (), ou caso apotência dissipada por ele seja maior que a potência zener máxima (IZmax).

Exemplo 1- Dado o circuito abaixo (Rs=120Ω) e as especificações do diodo zener, determinar os valores máximos e mínimo da tensão de entrada para que o diodo zener funcione como um regulador de tensão.

Diodo BZX79C6V2 - 0,5W – IZmin = 5mA

[pic 5]

Exemplo 2 - No circuito acima Ve está fixo em 25 V, determinar os valores máximos e mínimo da resistência RS para que o diodo zener funcione como um regulador de tensão.

Diodo BZT03C9V1 - 3,25W – Izmin = 50mA 

1. Regulador de Tensão com Carga

As quatro aplicações básicas dos reguladores de tensão, são as seguintes:

∙ Estabilizar uma tensão de saída para uma carga fixa a partir de uma tensão constante.

∙ Estabilizar uma tensão de saída para uma carga variável a partir de uma tensão constante.

∙ Estabilizar uma tensão de saída para uma carga fixa a partir de uma tensão com ripple.

∙ Estabilizar uma tensão de saída para uma carga variável a partir de uma tensão com ripple.

O primeiro caso seria o mais simples, por exemplo, se desejássemos alimentar um aparelho de 4,5 V a partir de uma bateria de 12 V. O último caso é o mais geral, geralmente o encontrado nas fontes de tensão com filtros capacitivos.

Basicamente, o projeto de um regulador de tensão com carga consiste no cálculo da resistência limitadora de corrente RS conhecendo-se as demais variáveis do circuito: