Zener diodo de ruptura

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Zener diodo de ruptura

  1. 1. DIODOS DE RUPTURA Índice: – La zona de ruptura de un diodo. – El diodo de ruptura como estabilizador de tensión. – Funcionamiento del diodo de ruptura en P.I. – Mecanismos que causan el fenómeno de ruptura. – Resistencia y capadidad de los diodos de ruptura. 1
  2. 2. La zona de rupturade un diodo Cuando un diodo normal se polariza inversamente, circula a través de el la corriente inversa de saturación, cuyo valor es prácticamente constante. Sin embargo, cuando la tensión inversa aplicada aumenta y alcanza cierto valor, la curva del diodo presenta un cambio brusco y entra en la zona de ruptura, produciéndose un aumento de la corriente. En la zona de ruptura se dan simultáneamente grandes valores de tensión y corriente, lo cual origina unas potencias de valor elevado que aumentan la temperatura de la unión pn. Si el diodo no está diseñado para poder disipar esa potencia, puede llegar a destruirse o degradarse sus propiedades. 2
  3. 3. El diodo de ruptura comoestabilizador de tensión En la zona de ruptura pequeñas variaciones de tensión originan grandes variaciones de corriente. Por lo tanto, si un diodo pudiera disipar la potencia generada en la zona de ruptura, resultaría muy útil como estabilizador de tensión, mantieniendo una tensión constante para cualquier valor de corriente. Los diodos de ruptura están diseñados para disipar la potencia generada trabajando en la zona de ruptura y trabajar así como estabilizadores de tensión. A los diodos de ruptura se les conoce como diodos zener. 3
  4. 4. Funcionamiento del diodode ruptura En polarización directa, un diodo de ruptura funciona igual que un diodo normal. En polarización inversa: – A tensiones inversas bajas y moderadas circula la corriente inversa de saturación. – Si aumentamos la tensión inversa aplicada, llega un momento en que la corriente se incrementa bruscamente. El valor de la tensión para la cual se produce este fenómeno de denota por VBR – La tensión en bornes del diodo después de la ruptura se denomina tensión de referencia y se denota por VZ 4
  5. 5. Funcionamiento del diodode ruptura I ONDP OFF VZ VBR IS Vγ V ONIP 5
  6. 6. Funcionamiento del diodode ruptura ONDP ONIP Vγ > 0 VZ > 0 ONDP  OFF : ID ≤ 0 OFF  ONDP : VA – VK ≥ VγA K A K ONIP  OFF : IZ ≤ 0 OFF  ONIP : VK – VA ≥ Vz ID > 0 IZ > 0 6
  7. 7. Mecanismos que causan elfenómeno de ruptura Existen dos mecanismos diferentes que explican el fenómeno de ruptura debido al aumento de la tensión inversa: – Ruptura por efecto zener (VBR ≤ 6v): el aumento de la tensión inversa hace que el campo eléctrico interno llegue a romper los enlaces covalentes próximos a la unión, generando pares electrón-hueco y aumentando la corriente. – Ruptura por efecto de avalancha (VBR ≥ 6v): el aumento de la tensión inversa hace que el campo eléctrico interno acelere excesivamente a los electrones libres, los cuales chocan contra los enlaces covalentes y arrancan nuevos electrones, y éstos, a su vez, repiten el proceso, resultando un incremento de corriente. 7
  8. 8. Resistencia y capadidadde los diodos de ruptura Resistencia dinámica en los diodos de ruptura: – Se define como la inversa de la pendiente de la curva corriente- tensión en la zona de ruptura. dVZ rZ = ∆VZ = rZ ⋅ ∆I Z dI Z – Para que el diodo ruptura actúe como estabilizador de tensión, interesa que la variación de tensión sea lo mínima posible, por lo tanto, la resistencia dinámica también debe ser lo mínima posible, es decir, en el caso ideal rZ = 0 (la curva I/V paralela al eje I) Capacidad en los diodos de ruptura: – El diodo zener trabaja en P.I, por lo tanto, el fenómeno capacitivo a tener en cuenta es la capacidad de transición. 8
  9. 9. DIODOS DE RUPTURA I≠0 A Vγ RF K I (mA) D ONDP (VA-VK > Vγ) I=0 F /R 1 = A K α VZ (-) tg α V(v) D OFF (VZ < VA-VK < Vγ)β Vγ (+) Z 1/R I≠0 tg β = A VZ RZ K D ONIP (VA-VK < VZ)
  10. 10. DIODOS DE RUPTURA I≠0 A Vγ K I (mA) D ONDP (VA-VK > Vγ) I=0 A K VZ (-) V(v) D OFF (VZ < VA-VK < Vγ) Vγ (+) I≠0 A VZ K D ONIP (VA-VK < VZ)
  11. 11. DIODOS DE RUPTURA Z1ON(I.P) D1 D1ON ON DA ≡ DA VγDA = VZ1 + VγD1 DA Z1 Z1OFF OF F D1OFF D2ON Z2ON(I.P) ON DB D2 ≡ DB VγDB = VγD2 + VZ2 DB Z2 D2OFF OF F Z2OFF

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