DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE FORMAÇÃO GERAL CURSO TÉCNICO INTEGRADO EM ELETRÔNICA

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CAMPUS FLORIANÓPOLIS

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE FORMAÇÃO GERAL

                      CURSO TÉCNICO INTEGRADO EM ELETRÔNICA

DIODOS:Zener

Marielle Cristina Carvalho

Matheus Imlau

Renato Carlos Gomes Junior

Rogerio Vitória Silveira Júnior

SUMÁRIO

3.Resumo………………………………………………………….……………………2

4.Introdução………………………………………………………….…………………3

5.Desenvolvimento…………………………………………………………………….4

5.1.Aspectos construtivos…………………………………………………………….4

5.2.Funcionamento…………………………………………………………………….5

5.3.Curva(IxV)......................................................................................................7

5.4.Simbologia………………………………………………………………………....7

5.5.Aplicações………………………………………………………………………….8

5.6.Vantagens e Desvantagens…………………………………………………….13

6.Conclusão…………………………………………………………………………..14

7.Referências Bibliográficas………………………………………………………...15

3.Resumo

Faremos uma abordagem básica sobre o diodo zener, desde seu funcionamento na tensão de ruptura, um pouco da sua construção e de sua junção PN, o efeito avalanche e o efeito zener e as consequências destes em um diodo. A curva característica genérica de um diodo zener, pois esta varia de acordo com cada diodo, as especificações de potência e de tensão zener produzidas comercialmente. As quatro aplicações principais para o zener com equações auxiliares e alguma vantagens ou desvantagens de utilizar um zener como regulador de tensão ou referência.

4. Introdução

        Diodo zener é um dispositivo eletrônico semelhante a um diodo semicondutor, que foi projetado para trabalhar sob regime de condução inversa, ou seja acima da tensão de ruptura. Neste diodo acontecem dois fenômenos, o efeito zener e o efeito avalanche. Qualquer diodo inversamente polarizado praticamente não conduz corrente, por que praticamente? porquê existe uma corrente mínima chamada de corrente de saturação, mas ao considerarmos este diodo como ideal, este não irá conduzir desde que não ultrapasse a tensão de ruptura.

No diodo zener, ao atingir uma certa tensão (chamada de zener ou de ruptura), que geralmente é bem menor que a tensão de ruptura de um diodo comum, o dispositivo passa a permitir correntes bem maiores que a de saturação inversa mantendo a tensão constante. Cada diodo zener possui uma tensão de zener específica. Na fabricação do zener, os fabricantes dopam os diodos de forma que forneçam uma grande quantidade de portadores minoritários.

 

5. Desenvolvimento

5.1. Aspectos construtivos

        

O diodo zener é construído de forma muito semelhante a um diodo comum, onde um material semicondutor normalmente silício ou gêrmanio, e dopado com um cristal tipo p+ e outro tipo n+, este possui uma região central onde há uma junção PN a qual e chamada de camada de depleção, a camada de depleção fará o diodo se comportar como curto-circuito ou como circuito aberto, dependendo da sua polarização, direta ou inversa respectivamente. Quando polarizado reversamente o diodo tem uma corrente Is( corrente de saturação) muito pequena então tecnicamente não há uma grande dissipação de potência, porem se a tensão reversa for muito elevado dois efeitos causarão a destruição do componente são estes: o efeito zener e o efeito avalanche. O efeito avalanche ocorre a  medida que a tensão inversa cresce, pois esta aumenta também o potencial elétrico existente na região de transição (barreira de potencial). Esse campo pode acelerar suficientemente os elétrons livres, fazendo com que eles adquiram bastante energia, provocando choques capazes de romper ligações covalentes. O efeito zener estabelece que o próprio campo elétrico, na região de depleção, é capaz de gerar pares elétron-lacuna. Isto devido a alta intensidade que estes campos assumem. A largura da região de depleção é na faixa de μm e a presença de uma tensão reversa externa na faixa de volts pode gerar campos da ordem de milhões de volts por metro.

         Nos diodos zener há uma intensa dopagem o que torna a tensão de ruptura (Vz) bem menor que nos diodos convencionais, da mesma forma a área da junção é aumentada o que facilita a dissipação da potência.

        

5.2. funcionamento

        

O diodo zener tem esse nome em homenagem ao descobridor do fenômeno zener Clarence Melvin Zener(1905-1993), pois este trabalha em sua tensão de ruptura. Mas este também pode ser encontrado como diodo de condução reversa já que seu funcionamento não é baseado apenas no efeito zener, mas também no efeito avalanche. O diodo Zener pode funcionar polarizado diretamente ou inversamente. Quando está polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer, não conduz enquanto a tensão aos seus terminais for inferior a 0,6 V (diodo de silício) e a partir desta tensão começa a conduzir, primeiro pouco e depois cada vez mais depressa, sendo não linear a curva de crescimento da corrente com a tensão. Por esse fato, a sua tensão de condução não é única, sendo considerada de 0,6 ou 0,7 V, no diodo Zener, por outro lado, ao atingir uma tensão chamada de Zener (geralmente bem menor que a tensão de ruptura de um diodo comum), o dispositivo passa a permitir a passagem de correntes bem maiores que a de saturação inversa, mantendo constante a tensão entre os seus terminais. Cada diodo Zener possui uma tensão de Zener específica como, por exemplo, 5,1 V, 6,3 V, 9,1, 12v e 24v. Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem vários tipos de diodo. O valor indicado é o da potência. Por exemplo, existem diodos Zener de 400 mW, 1W além de outros valores. O valor da corrente máxima admissível depende desta potência e da tensão de Zener. É por isso que o diodo Zener se encontra normalmente associado com uma resistência em série, destinada precisamente a limitar a corrente a um valor admissível.

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