El diodo Zener es básicamente como un diodo de unión PN ordinario, pero normalmente funciona en condición de polarización inversa. Pero el diodo de unión PN ordinario conectado en condición de polarización inversa no se usa como diodo Zener prácticamente. Un diodo Zener es un diodo de unión PN especialmente diseñado y altamente dopado.
Principio de funcionamiento del diodo Zener
Cuando un Diodo de unión PN está sesgada al revés, la capa de agotamiento se hace más amplia. Si este sesgo inverso voltaje a través de la diodo se incrementa continuamente, la capa de agotamiento se hace más y más amplia. Al mismo tiempo, habrá una constante saturación inversa actual debido a los portadores minoritarios.
Después de cierto voltaje inverso a través de la unión, los portadores minoritarios obtienen suficiente energía cinética debido a la fuerte campo eléctrico. Los electrones libres con suficiente energía cinética chocan con los iones estacionarios de la capa de agotamiento y dejan fuera de combate a más electrones libres. Estos electrones libres recién creados también obtienen suficiente energía cinética debido al mismo campo eléctrico, y crean más electrones libres por colisión acumulada. Debido a este fenómeno conmutativo, muy pronto, se crean enormes electrones libres en la capa de agotamiento, y todo el diodo se convertirá en conductor. Este tipo de ruptura de la capa de agotamiento se conoce como Desglose de la avalanchapero esta ruptura no es muy aguda. Hay otro tipo de ruptura en la capa de agotamiento que es más aguda en comparación con la ruptura de avalanchas, y esto se llama Descomposición de Zener. Cuando un La unión PN su diodo está altamente dopado, la concentración de impurezas átomos estará en lo alto del cristal. Esta mayor concentración de átomos de impureza provoca una mayor concentración de iones en la capa de agotamiento, por lo tanto, para el mismo voltaje inverso aplicado, el ancho de la capa de agotamiento se hace más delgado que el de un diodo normalmente dopado.
Debido a esta capa de agotamiento más delgada, el gradiente de voltaje o la fuerza del campo eléctrico a través de la capa de agotamiento es bastante alta. Si el voltaje inverso continúa aumentando, después de un cierto voltaje aplicado, los electrones de los enlaces covalentes dentro de la región de agotamiento salen y hacen que la región de agotamiento sea conductora. Esta ruptura se llama ruptura Zener. El voltaje al que se produce esta ruptura se llama voltaje Zener. Si el voltaje inverso aplicado a través del diodo es mayor que el voltaje Zener, el diodo proporciona un camino conductivo a la corriente a través de él, por lo tanto, no hay posibilidad de una mayor ruptura por avalancha en él. Teóricamente, la ruptura de Zener ocurre a un nivel de voltaje más bajo que la ruptura de avalancha en un diodo, especialmente dopado para la ruptura de Zener. La descomposición de Zener es mucho más aguda que la de las avalanchas. El voltaje de Zener del diodo se ajusta durante la fabricación con la ayuda del dopaje necesario y adecuado. Cuando un diodo zener está conectado a través de un fuente de tensióny el voltaje de la fuente es mayor que el voltaje Zener, el voltaje a través de un diodo Zener permanece fijo independientemente del voltaje de la fuente. Aunque en esa condición la corriente a través del diodo puede ser de cualquier valor dependiendo de la carga conectada con el diodo. Por eso usamos un diodo Zener principalmente para controlar el voltaje en diferentes circuitos.
Circuito de diodo Zener
Diodo Zener no es más que un simple diodo conectados en un sesgo inverso, ya hemos declarado que. Un diodo conectado en posición de polarización inversa en un circuito se muestra a continuación,
El símbolo del circuito de un Diodo Zener también se muestra a continuación.
Características de un diodo Zener
Ahora, discutiendo sobre los circuitos de diodos debemos mirar a través de la representación gráfica del funcionamiento de la diodo zener. Normalmente, se llama las características V-I de un diodo Zener.
El diagrama anterior muestra las características V-I de un diodo zener. Cuando el diodo está conectado en sesgo hacia adelante, este diodo actúa como un diodo normal pero cuando el voltaje de sesgo hacia atrás es mayor que el voltaje zener, se produce una ruptura brusca. En las características V-I superiores a Vz es el voltaje zener. También es el voltaje de la rodilla porque en este punto el actual aumenta muy rápidamente.
