<p>Definición: Un diodo semiconductor fuertemente dopado que está diseñado para operar en dirección inversa se conoce como diodo Zener. En otras palabras, el diodo que está especialmente diseñado para optimizar la región de ruptura se conoce como diodo Zener.
La representación simbólica del diodo Zener se muestra en la siguiente figura.
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Diagrama de circuito de diodo Zener
El diagrama de circuito del diodo Zener se muestra en la siguiente figura. El diodo Zener se emplea en polarización inversa. La polarización inversa significa que el material de tipo n del diodo está conectado a la terminal positiva de la fuente y el material de tipo P está conectado a la terminal negativa de la fuente. La región de agotamiento del diodo es muy delgada porque está hecha de un material semiconductor fuertemente dopado.
Funcionamiento del diodo Zener
El diodo Zener está hecho de material semiconductor fuertemente dopado. El fuertemente dopado significa que las impurezas de alto nivel se agregan al material para hacerlo más conductor. La región de agotamiento del diodo Zener es muy delgada debido a las impurezas. El material altamente dopante aumenta la intensidad del campo eléctrico a través de la región de agotamiento del diodo Zener incluso para el voltaje inverso pequeño.
Cuando no se aplica polarización a través del diodo Zener, los electrones permanecen en la banda de valencia del material de tipo p y no fluye corriente a través del diodo. La banda en la que se ubican los electrones de valencia (electrón de la órbita más externa) se conoce como electrón de banda de valencia. Los electrones de la banda de valencia se mueven fácilmente de una banda a otra cuando se les aplica energía externa.
Cuando la polarización inversa se aplica a través del diodo y el voltaje de suministro es igual al voltaje Zener, entonces comienza a conducir en la dirección de polarización inversa. El voltaje de Zener es el voltaje en el que la región de agotamiento desaparece por completo.
La polarización inversa que se aplica en el diodo aumenta la intensidad del campo eléctrico en la región de agotamiento. Por lo tanto, permite que los electrones se muevan de la banda de valencia del material tipo P a la banda de conducción del material tipo N. Esta transferencia de electrones de la banda de valencia a la banda de conducción reduce la barrera entre el material de tipo p y n. Cuando la región de agotamiento desaparece por completo, el diodo comienza a conducir en polarización inversa.
Característica del diodo Zener
El gráfico de la característica VI del diodo Zener se muestra en la siguiente figura. Esta curva muestra que el diodo Zener, cuando se conecta en polarización directa, se comporta como un diodo ordinario. Pero cuando se aplica el voltaje inverso a través de él y el voltaje inverso aumenta más allá de la clasificación predeterminada, se produce la ruptura de Zener en el diodo.
En el voltaje de ruptura de Zener, la corriente comienza a fluir en la dirección inversa. El gráfico de la descomposición de Zener no es exactamente vertical, lo que muestra que el diodo Zener tiene resistencia. El voltaje a través del Zener está representado por la ecuación que se muestra a continuación.
V = VZ + IZRZ
Aplicaciones del diodo Zener
El diodo Zener se utiliza principalmente en aplicaciones comerciales e industriales. Las siguientes son las aplicaciones principales del diodo Zener.
como estabilizador de voltaje – El diodo Zener se utiliza para regular el voltaje. Proporciona el voltaje constante de la fuente de voltaje fluctuante a la carga. El diodo Zener está conectado en paralelo a través de la carga y mantiene el voltaje constante VZ y, por lo tanto, estabiliza el voltaje.
Para protección de medidores – El diodo Zener se usa generalmente en multímetros para controlar el movimiento del medidor contra sobrecargas accidentales. Está conectado en paralelo con el diodo. Cuando la sobrecarga ocurre en el diodo, la mayor parte de la corriente pasa a través del diodo. Por lo tanto, protege el medidor de daños.
Para la formación de ondas – El diodo Zener se usa para convertir la onda sinusoidal en onda cuadrada. Esto se puede hacer colocando los dos diodos Zener en serie con la resistencia. El diodo está conectado espalda con espalda y en dirección opuesta.
Cuando el voltaje aplicado a través del terminal es menor que el voltaje Zener, los diodos ofrecen una ruta de alta resistencia a la corriente y el voltaje de entrada aplicado a través de un diodo apareció en el terminal de salida. Cuando el voltaje sube más allá del voltaje Zener, ofrecen una ruta de baja resistencia y un gran flujo de corriente a través del diodo. Debido a lo cual se produce una fuerte caída de voltaje a través de la resistencia y el corte de la onda de entrada en el pico. Por lo tanto, la onda cuadrada aparece a través de la terminal de salida.
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