Abr 302017

 
Símbolos diodo Zener

Símbolos diodo Zener

El diodo Zener también llamado diodo de ruptura o avalancha, es un diodo que se polariza inversamente, pero que está especialmente diseñados para tener un bajo voltaje de ruptura  que se aprovecha para obtener una tensión constante de referencia. El diodo Zener es el más simple de los reguladores de voltaje siendo el componente principal de otros reguladores mas complejos.

Aquí se puede consultar los de uso mas generalizado, tabla de valores normalizados para diodos Zener.

El punto en el que un diodo Zener se rompe o conduce se denomina voltaje Zener y lo nombraremos en las gráficas con las iniciales Vz.

Cuando se polariza directamente, se comporta como un diodo de señal normal que pasa la corriente nominal, pero tan pronto como una tensión inversa aplicada a través del diodo zener excede la tensión nominal del dispositivo, se alcanza la tensión de ruptura del diodo, llamada también de avalancha que hace que una corriente comience a fluir a través del diodo para limitar este aumento de voltaje.

 

Gráfica funcionamiento diodo Zener

Gráfica funcionamiento diodo Zener

 

 

Diodo Zener encapsulado en cristal

Zener encapsulado en cristal

Si por ejemplo, tenemos un Zener de 5,1V y le aplicamos tensión en sus bornes poco a poco cuando estemos cerca de 5,1V el diodo empezara a conducir para que la tensión no suba mas.

La corriente que fluye ahora a través del diodo zener veremos que aumenta drásticamente hasta el valor máximo que puede soportar (que normalmente en los circuitos está limitado por una resistencia en serie) y una vez alcanzada esta corriente de saturación inversa permanece constante en una amplia gama de voltajes aplicados. El voltaje en el que la tensión a través del diodo zener se estabiliza se denomina “voltaje zener”, este voltaje puede oscilar según el modelo entre 2,7V y hasta 200V y podemos encontrar potencias de hasta 50W para aplicaciones muy especificas.

Cálculo de implementación del diodo Zener

Explicación diodo Zener

Explicación diodo Zener

Nomenclatura símbolos circuito:

  • RS  = Resistencia serie o de drenaje.
  • VA  = Fuente de tensión no regulada.
  • VS  = Caida de tensión en Rs
  • VZ  = Tensión en Zener.
  • VL  = Tensión en carga.
  • IS   = Intensidad que circula por la resistencia serie.
  • IL   = Intensidad que circula por la resistencia de carga.
  • IZ   = Intensidad que circula por el diodo Zener.
Ejercicio

Tenemos una carga de 10 Ohmios que tenemos que alimentarla a una tensión de 12V a partir de una tensión de entrada de 15V calcular la resistencia de drenaje y las potencias si utilizamos un Zener de 12V .

Si miramos la tabla anterior de Zeners normalizados y escogemos por ejemplo, uno de 12V y 1W con estos dos datos podemos obtener la intensidad máxima que soportara.

...Recordando la Ley de Ohm

P = V x I

I = P / V

En nuestro caso Izmáx = PZ / VZ = 1 / 12 = 0,083 A.

Ahora sabiendo este dato ya sabemos que si no queremos destruir el diodo no sobrepasaremos esta intensidad, para hacer esto utilizaremos una resistencia  Rs en serie que suele llamarse de drenaje, esta  sera la encargada de limitar la corriente que va a circular por el diodo.

Asumimos que para calcular la resistencia de drenaje escogemos una corriente de zener del 10% de la corriente máxima y la carga en la salida es constante.

Si disponemos de una VA, fuente de tensión no regulada de 15V.

Para hacer el calculo de la resistencia de drenaje haremos las siguientes operaciones:

RS = (VA – VZ) / (IL + IZ); en nuestro caso:

VA =15V

VZ = 12V

VS = VA – VZ = 15 – 12 = 3V

IL = VZ / RL = 12 / 10 = 1,2A

IZ = IL / 10 = 1,2 / 10 = 0,12A (el 10%)

IS = IL – IZ = 1,2 + 0,12 = 1.32A

Solo nos queda operar con los valores obtenidos:

RS = 3 / 1,08 = 2,272Ω.

El valor normalizado de la resistencia mas próximo a 2,272Ω que se comercializa es de 2,2Ω ó 2,7Ω, escogeremos el primero para garantizar la intensidad mínima que hemos escogido para el Zener, si recalculamos el circuito con este valor:

IS = VS / RS = 3 / 2,2 =1,363A

IZ = IS – IL = 1,363 – 1,2 = 0,163A

La potencia Zener la calculamos:

PZ = VZ * IZ = 12 * 0,163 = 1,956W

La potencia de la resistencia:

PR = VS * IS = 3 * 1,363 = 4,089W

Al acabar los cálculos redondearemos los valores obtenidos, como la resistencia supera los 4W escogeremos una de 5W y para el Zener que esta rozando los 2W uno de 5W que nos garantizara que el circuito sea mas fiable frente a una eventual subida de tensión de la entrada o un cambio en la intensidad de la carga.

Si se nos hubiera dado el caso que la intensidad de la carga fuera variable, entonces haríamos los cálculos para la intensidad mínima y máxima.



Mar 292017

 
Símbolos diodo Zener

Símbolos diodo Zener

Al igual que pasa con las resistencias, condensadores y otros componentes, estas tablas nos pueden ayudar a saber rápidamente que valores son los que se comercializan en las tiendas de electrónica.

Con los valores que tenemos en las tablas podemos obtener algún otro colocando en serie diodos Zener, pudiendo de esta manera sumar los voltajes consiguiendo otro valor nuevo que no esta normalizado y necesitemos para algún circuito.

Si colocamos diodos en serie, tienen que ser de la misma potencia, sino el que sea el de menor potencia es el que determinara la potencia total del diodo generado.

Referencias de diodos Zener mas utilizados de 1W
ZENERS NORMALIZADOS DE 1W
VOLTAJEPOTENCIAMODELO
 2.7V1W 1N4725
 3.3V1W 1N4728
 3.6V1W 1N4729
 3.9V1W 1N4730
 4.3V1W 1N4731
 4.7V1W 1N4732
 5.1V1W 1N4733
 5.6V1W 1N4734
 6.2V1W 1N4735
 6.8V1W 1N4736
 7.5V1W 1N4737
 8.2V1W 1N4738
 9.1V1W 1N4739
 10V1W 1N4740
 11V1W 1N4741
 12V1W 1N4742
 13V1W 1N4743
 15V1W 1N4744
 16V1W 1N4745
 18V1W 1N4746
 20V1W 1N4747
 22V1W 1N4748
 24V1W 1N4749
 27V1W 1N4750
 30V1W 1N4751
 33V1W 1N4752
 36V1W 1N4753
 39V1W 1N4754
 47V1W 1N4756
 51V1W 1N4757
 56V1W 1N4758
 100V1W 1N4764
Referencias de diodos Zener mas utilizados de 5W
ZENERS NORMALIZADOS DE 5W
VOLTAJEPOTENCIAMODELO
 3.3V 5W 1N5333
 3.6V 5W 1N5334
 3.9V 5W 1N5335
 4.3V 5W 1N5336
 4.7V 5W 1N5337
 5.1V 5W 1N5338
 5.6V 5W 1N5339
 6.2V 5W 1N5341
 6.8V 5W 1N5342
 7.5V 5W 1N5343
 8.2V 5W 1N5344
 9.1V 5W 1N5346
 10V 5W 1N5347
 11V 5W 1N5348
 12V 5W 1N5349
 13V 5W 1N5350
 15V 5W 1N5352
 16V 5W 1N5353
 18V 5W 1N5355
 20V 5W 1N5357
 22V 5W 1N5358
 24V 5W 1N5359
 27V 5W 1N5361
 28V 5W 1N5362
 30V 5W 1N5363
 33V 5W 1N5364
 36V 5W 1N5365
 39V 5W 1N5366
 43V 5W 1N5367
 47V 5W 1N5368
 51V 5W 1N5369
 56V 5W 1N5370
 60V 5W 1N5371
 62V 5W 1N5372
 68V 5W 1N5373
 75V 5W 1N5374
 82V 5W 1N5375
 87V 5W 1N5376
 91V 5W 1N5377
 100V 5W 1N5378
 110V 5W 1N5379
 120V 5W 1N5380
 130V 5W 1N5381
 150V 5W 1N5383
 160V 5W 1N5384
 180V 5W 1N5386
 200V 5W 1N5388


Ene 222017

 

Aunque la idea popular es que los diodos solo sirven para rectificar, no siempre es así, no todos los diodos sirven para lo mismo, y no se puede decir que su única función es para usarlo como rectificador, podemos dividirlos en cuatro clases básicas:

El diodo rectificador como por ejemplo el 1N4007 se usa para rectificar la corriente alterna y transformarla a continua, esto lo podemos lograr con un diodo o con una agrupación de ellos formando un puente de cuatro diodos o dos si el transformador tiene toma intermedia. Este tipo de diodos aprovechando que están pensados para tratar con un cierto nivel de corriente se usan también como protectores en circuitos que controlan cargas inductivas para proteger los transistores de potencia.

El diodo Schotty también llamado de barrera tiene una caída de voltaje directa muy pequeña, del orden de 0.3 V o menos. Operan a muy altas velocidades y se utilizan principalmente en circuitos de alta frecuencia y sistemas digitales.

El diodo Zener, son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, siempre van acompañados en los montajes de una resistencia que tiene como misión absorber la tensión sobrante. Siempre hay que polarizarlo inversamente para que cumpla su función.

Led rojo

Led rojo

El diodo LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un tipo de diodo que emite luz en el espectro visible y en el infrarrojo se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula una corriente eléctrica.

Los colores básicos son rojo, verde y azul, y podemos encontrarlos naranjas, amarillos y de luz blanca.

Las dimensiones típicas en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y 20mm.