La palabra sesgo es la espada social de doble filo definitiva. Si usted está diciendo las cosas correctas, o se ve de cierta manera, o sus dones atléticos son lo suficientemente impresionantes, la gente promoverá un sesgo favorable (hacia adelante) hacia usted. Sin embargo, si titubeas de alguna manera dentro de los parámetros mencionados anteriormente, las personas desarrollarán un sesgo (inverso) o desfavorable hacia ti.
Dependiendo de cuál de los parámetros discutidos lograste tu sesgo favorable, tu proverbial carrera, estilo de vida o la vida como la conoces podría terminar si la gente desarrolla un sesgo desfavorable hacia ti. Esto es básicamente cómo un diodo interactúa con el voltaje. En un diodo estándar, todos sabemos que la corriente fluye típicamente en una dirección. Además, una vez que el voltaje excede los parámetros aceptables de un diodo estándar, equivale a un daño irreparable.
Sin embargo, ese no es el caso de un diodo Zener porque cuando el voltaje inverso alcanza un valor preestablecido, el diodo Zener comienza a conducir en la dirección inversa. Ahora, si hubiera una aplicación de diodo Zener que pudiera salvar a algunas de estas celebridades y atletas de sí mismas.
¿Qué es un diodo Zener?
Dentro de los parámetros de operación estándar, un diodo de propósito general bloqueará el flujo inverso de corriente, y generalmente sucumbe a una ruptura o daño prematuro si el voltaje inverso aplicado excede sus límites.
Aunque, como se discutió anteriormente, el diodo Zener es esencialmente el mismo que un diodo de unión PN estándar, están especialmente diseñados para tener un voltaje de ruptura inverso bajo y especificado. Esto, a su vez, permite que los diodos Zener aprovechen al máximo cualquier voltaje inverso que se les aplique.
En esencia, un diodo Zener funciona como un diodo estándar de propósito general que consiste en una unión PN de silicio, y por lo tanto, cuando está sesgado en la dirección de avance, se comporta como un diodo estándar que pasa la corriente nominal. Sin embargo, a diferencia de un diodo tradicional que bloquea cualquier flujo de corriente a través de sí mismo cuando está sesgado en sentido inverso, tan pronto como el voltaje inverso alcanza el valor predeterminado, el diodo Zener comienza a conducir en la dirección inversa.
Nota: El sesgo hacia adelante significa que el Ánodo es positivo en referencia a su Cátodo, mientras que el sesgo inverso implica que el Cátodo es más positivo que el Ánodo.
¿Cuál es el voltaje Zener de un diodo Zener?
En términos de definición, el voltaje de ruptura de un diodo Zener es el mismo que el voltaje Zener (VZ) cuando está conectado a un circuito y en sesgo inverso. En resumen, el punto de voltaje en el que el voltaje a través del diodo Zener se vuelve estable se llama voltaje Zener, que varía de menos de un voltio a cientos de voltios.
Esto es importante porque una vez que el voltaje a través de un diodo Zener excede su voltaje de ruptura, el voltaje a través del Zener permanece constante. Esto significa que incluso si la corriente que pasa a través del diodo continúa aumentando, el voltaje sigue siendo el mismo.
Debido a la capacidad del diodo Zener de mantener su voltaje Zener a un nivel estable y constante, tiene un enorme potencial en aplicaciones de circuitos, especialmente en términos de regulación de voltaje.
Los diodos Zener son inmensamente útiles para la regulación de voltaje.
Las características de un diodo Zener
Característicamente hablando, si un diodo Zener está en sesgo hacia adelante o el voltaje de sesgo inverso es menor que el voltaje de ruptura, funciona como un diodo ordinario. En otras palabras, en el sesgo inverso, bloquea la corriente, y en el sesgo hacia adelante, permite que la corriente fluya.
Además, una vez que este voltaje supera el punto de ruptura (en sentido inverso), el diodo ingresa a la región Zener, donde conduce sin experimentar daños. Además, la corriente dentro de esta región se llama corriente de avalancha y se llama corriente Zener cuando se refiere a un diodo Zener.
Además, en el momento en que el voltaje comienza a disminuir, el diodo conserva su condición no conductora como un diodo estándar. La propiedad específica y característica del diodo Zener de ser operativo en el sesgo inverso se debe al rico dopaje de su material semiconductor. Además, puede ajustar la tensión de ruptura controlando el espesor de la región de agotamiento en la unión PN y la cantidad de dopaje (material semiconductor).
Aplicaciones para diodos Zener
El diodo Zener a menudo se usa como regulador de voltaje, principalmente porque la caída de voltaje a través del diodo es constante. Además, la tensión de alimentación debe exceder la tensión Zener para que el circuito funcione. De este modo, cualquier componente electrónico conectado en paralelo con estos diodos tendrá el mismo voltaje aplicado.
Además, es como regulador de voltaje donde un diodo Zener encuentra su aplicación ideal en términos de funcionalidad cumple con los requisitos. Esto no solo se debe a su capacidad para producir una salida de voltaje estable, sino también porque lo hace con una ondulación baja mientras se encuentran bajo condiciones de corriente de carga variable. Con solo una pequeña cantidad de corriente a través del diodo de una fuente de voltaje, a través de una resistencia limitadora de corriente adecuada, el diodo Zener conducirá la corriente suficiente necesaria para sostener una caída de voltaje de Vout.
Nota: Con respecto a la ondulación; tenga en cuenta que el voltaje de salida de CC de, por ejemplo, un rectificador de onda media o completa contiene ondulación superpuesta al voltaje de CC, y que a medida que cambia el valor de carga, también lo hace el voltaje de salida promedio. Sin embargo, al conectar un circuito estabilizador Zener simple a través de la salida del rectificador, podemos obtener un voltaje de salida más estable.
Otros usos comunes de los diodos Zener incluyen protectores de sobretensiones (picos de voltaje) y en programas generadores de números aleatorios debido al ruido distintivo que generan dentro de la región de ruptura de avalanchas.
La Curva característica de un diodo Zener
En un diodo Zener, la corriente que fluye a través de él aumenta intensamente hasta que alcanza su valor de circuito máximo. Sin embargo, en circunstancias normales, esta corriente está limitada por una resistencia en serie. Además, al alcanzar su máximo, esta corriente de saturación inversa permanece relativamente constante a lo largo de un rango ampliado de voltajes inversos.
Además, es posible controlar el voltaje necesario para activar el flujo de corriente en un diodo Zener, a un grado de tolerancia inferior al 1%. Además, esto ocurre dentro de la etapa de dopaje de la construcción del semiconductor de diodos, dando al diodo un voltaje de ruptura Zener específico (Vz), por ejemplo, 5.2 V u 8.4 V. Gráficamente hablando, el voltaje de ruptura Zener en la curva I-V es casi una línea recta vertical.
El voltaje Zener es un aspecto esencial de lo que hace que el diodo Zener sea especial. La capacidad de funcionar como dos componentes diferentes le da al diodo Zener una lista de aplicaciones útiles. Sin embargo, como dije anteriormente, el uso ideal parece estar en el campo de la regulación de voltaje, donde la singularidad de su voltaje Zener es más útil. Casi desafía la lógica de que un diodo pueda conducir de forma segura en sentido inverso, pero la ciencia se trata de desafiar lo que es posible.
La utilización de la tecnología smart SPICE puede permitir el diseño de circuitos con diodos Zener de manera eficiente y efectiva. En primer lugar, al comenzar con una biblioteca de modelos de más de 34,000 piezas, está obligado a tener un gran tamaño de muestra de diodos Zener fácilmente disponibles para elegir. Al ejecutar simulaciones transitorias, puede determinar los voltajes de salida y ruptura esperados para sus diodos, así como determinar las resistencias en serie o la capacitancia.
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