ELECTRÓNICA I
PROFESOR: SR. FRANCISCO ALONSO V.
INGENIERO CIVIL ELECTRÓNICO, PUCV
DIODO ZENER
REGIÓN ZENER
 Existe un punto en la región negativa donde al aplicar un
exceso mayor de voltaje se ocasiona un cambio drástico en las
característica.
 La corriente se incrementa a un
ritmo muy rápido con una dirección opuesta a la que tiene
la región de voltaje positivo.
 El potencial de polarización in-
versa que produce este cambio
dramático de las características
del diodo se denomina potencial zener (VZ)
REGIÓN ZENER
 Los diodos que aprovechan esta porción única de la
característica de unión p-n se designan como diodos zener.
 La región zener para un diodo semiconductor deberá evitarse
si la respuesta del sistema no debe ser completamente
alterada por el cambio severo en la características para esta
región de voltaje inverso.
 PIV (Peak Inverse Voltage, Voltaje Peak Inverso):
Máximo potencial de polarización inversa que puede aplicarse
antes de ingresar en la región zener.
DIODOS ZENER
 Se aprecia la caída en una forma casi vertical de la
característica bajo un potencial de polarización inversa
denotado como VZ.
 El hecho de que la curva caiga alejada del eje horizontal en
lugar que se eleve alejada de la
región positiva VD indica que la corriente en la región Zener mantiene
una dirección opuesta a aquella de
un diodo en polarización directa.
DIODOS ZENER
 Para el diodo semiconductor, el estado “encendido” resistirá
una corriente en dirección de la flecha del diodo.
 Para el diodo zener, la dirección de conducción es opuesta a la
flecha del símbolo.
 La polaridad de VD y VZ son las
mismas que las que se hubieran
obtenido si ambos fueran elementos resistivos.
DIODOS ZENER
 El circuito equivalente completo del diodo Zener en la región
Zener incorpora una pequeña resistencia dinámica y una
batería equivalente al potencial Zener.
 La primera aproximación considera sólo la batería, ya que los
resistores externos son mucho más grandes en magnitud al resistor equivalente
Zener.
DIODOS ZENER
 Características de prueba de un diodo Zener de 10 V, 500 mW
y 20%.
 El término nominal asociado con VZ indica que se trata de un
valor típico promedio.
 Ya que es un diodo de 20%,
el potencial Zener se puede
expresar con una variación
de 10V ± 20%, con un rango
de operación de 8V a 12V.
DIODOS ZENER
 IZT: Corriente de prueba; Corriente definida para ¼ del
nivel de potencia.
 ZZT: Impedancia Dinámica; Impedancia al nivel IZT.
 IZK: Corriente en el punto de inflexión; Donde ocurre la
máxima impedancia.
 IZM: Corriente Máxima
para la unidad de 20%.
 El coeficiente de temperatu-
ra refleja el cambio porcentual de VZ respecto a la Ta.
TC 
VZ
V Z T1  T 0 

 100 % %

ºC
ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS
ZENER
 En primer , se debe determinar el estado del diodo seguido
por una sustitución del modelo apropiado y una determinación
de las demás cantidades desconocidas de la red.
 El modelo Zener a emplearse en el estado “encendido” será
como el que se muestra en la figura A..
 Para el estado “apagado”
como lo define un voltaje
menor que VZ pero mayor
que 0V con la polaridad
indicada en la figura B, el
equivalente del Zener es el
circuito abierto.
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y R fijas.
 El voltaje de dc aplicado es fijo, como lo es la resistencia de
carga. El análisis puede fundamentalmente dividirse en
etapas.
1.- Determinar el estado del diodo zener mediante su
eliminación de la red y por medio del cálculo del
voltaje a través del circuito abierto resultante
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y R fijas.
 Aplicando la regla del divisor del voltaje resultará en:
2.- Sustituir el circuito equivalente
apropiado y resolver para las
incógnitas
V  VL 
R LV i
R  RL
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y R fijas.
 Si V>=VZ, el diodo zener está “encendido” y el modelo
equivalente puede sustituirse (fuente o fuente+resistencia
zener).
 Si V<VZ, el diodo zener está “apagado” y la equivalencia de
circuito abierto será sustituida.
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y R fijas. Estado encendido
 Dado que los voltajes a través de los elementos paralelos
deben ser los mismos:
VL  VZ
IR  IZ  IL
IL 
IZ  IR  IL
IR 
VR

R
PZ  V Z I Z
VL
RL
Vi  V L
R
PZ  PZM
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y R fijas. Ejercicio
a) Para la red del diodo Zener de la figura, determine VL,
VR, IZ y PZ
b) Repita la letra a con RL = 3 kΩ
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi fija y RL variable
 Debido al voltaje VZ, existe un rango específico de valores de
resistencia (y por tanto de corriente de carga) que asegurará
que el Zener se encuentre en el estado “encendido”
 Una resistencia de carga RL demasiado pequeña ocasionará un
voltaje VL a través de la resistencia menor que VZ, y el
dispositivo Zener estará en el estado apagado.
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi fija y RL variable
 Para determinar la resistencia mínima de carga que encende-
rá el diodo Zener simplemente te calcula el valor de RL que
ocasionará un voltaje de carga VL = VZ
VL  VZ 
R LV i
R  RL
 Resolviendo para RL, tenemos:
R L mín 
RV Z
Vi  V Z
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi fija y RL variable
 La ecuación de RLmín especifica la ILmáx como:
I L máx 
VL

RL
VZ
R L mín
 Una vez que el diodo se encuentra en estado “encendido”, el
voltaje a través de R permanecerá fijo en:
V R  Vi  V z
 E IR permanecerá fijo en:
IR 
VR
R
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi fija y RL variable
 La corriente Zener:
IZ  IR  IL
 Dando como resultado un IZ mínimo cuando IL es un máximo y
un IZ máximo cuando IL es un valor mínimo dado que IR es
constante.
 Dado que IZ está limitado a IZM;
I L mín  I R  I ZM
 Y la resistencia
de carga es:
R L máx 
VZ
I L mín
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi y RL variable. Ejercicio.
a) Para la red de la figura, determine el rango de RL y de
IL que ocasionan que VRL se mantenga en 10V.
b) Determine el valor nominal máximo de la potencia en
watts del diodo.
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi variable y RL fija
 Para los valores fijos de RL, el voltaje Vi debe ser
suficientemente grande como para encender el diodo zener. El
voltaje mínimo de encendido Vi = Vimín se determina por:
VL  Vz 
V i mín 
R L
R LV i
RL  R
 R  VZ
RL
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi variable y RL fija
 El valor máximo de Vi está limitado por la corriente Zener
máxima IZM. Dado que IZM = IR – IL
I R máx  I ZM  I L
 Dado que IL está fija en Vz/RL e IZM es el valor máximo de IZ,
la Vi máxima se define por:
V i máx  I R máx R  V z
CIRCUITO REGULADOR BÁSICO
Vi variable y RL fija. Ejercicio.
 Determine el rango de valores de Vi que mantendrá el
diodo Zener en el estado encendido.
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diodos zener - Francisco Alonso