Comportamiento del diodo Zener en el límite de funcionamiento

Debe basar su análisis en$I_{ZT}$en lugar de$I_{ZK}$. La corriente de 5mA es la que garantiza que el voltaje va a estar bajo regulación.

¿El voltaje zener depende de la corriente?

Si, por eso te dan una impedancia (ej. 89 Ohms max@$I_{ZT}$) cuando trabaja como regulador. Entonces, si la corriente cambia, también lo hace el voltaje zener.

$I_{ZK}$y$Z_{ZK}$son la corriente y la impedancia que obtienen cerca de la región de ruptura (la rodilla en la curva IV).

Para estar seguro de que el zener funcionará como un regulador de voltaje, debe asegurarse de que siempre haya 5 mA (la corriente de prueba que usan) corriendo a través de él.

Su voltaje sostenido mínimo es de 15 V, su voltaje de zener es de 5 V y desea que fluyan 5 mA al zener en todo momento para mantener el voltaje regulado.

Entonces,

Dónde$I_t$es la corriente total de la fuente de alimentación (corriente zener + corriente consumida por el pin o la carga). Entonces, si el pin consume 10 mA adicionales, por ejemplo, su corriente total es de 15 mA.

$R_s$es una resistencia entre su fuente y el diodo zener.

Si el voltaje sube más, digamos 30 V como mencionó, entonces habrá más corriente pasando por el zener, pero siempre que no supere el límite de disipación de energía del diodo, debería estar bien. Entonces, si el voltaje aumenta a 30 V, la corriente total será de alrededor de 37 mA con el elegido.$R_s$. Si no tenía carga, el zener disipará una potencia máxima de$P_z$=(37mA)(5V) = 0.187 Watts, así que elija en consecuencia.

No estoy seguro de entender tu pregunta. Pero una buena hoja de datos de Zener le mostrará la curva IV para los distintos diodos. Aquí hay uno... no el mejor pero el primero que encontré. http://www.mccsemi.com/up_pdf/1N5221-1N5267(DO-35).pdf

Aunque la ecuación de Shockley define bien el voltaje del diodo hasta la saturación, más allá falla. Esto se debe a que la resistencia a granel afecta y determina la ESR o Zt del diodo. Aunque el Zt caerá con el aumento de la corriente por encima de la corriente nominal, la tasa es lo suficientemente baja como para suponer que es constante incluso si es -25%. Las variaciones en realidad están relacionadas con la calidad del proceso, donde en el mejor de los casos Zt=ESR ~ 1/4Pd (alta potencia, alta eficacia, alta calidad), y lo típico es ESR=1/Pd para una clasificación de potencia del paquete de Pd a 85 °C. Esto no está en ningún libro de texto, así que lo llamo ;) redoble de tambores... ;)

Ley de Stewart . Zt=1/Pd (+/-50%) para Vf = Vth + Zt *Si

• y Vth ~=90 % de la clasificación de Vf en el mejor de los casos (más alto indica ordenado por ESR más alto de menor calidad), por lo tanto, Vf=0.9Vf + Zt*If esto implicaría Zt=0.1Vf/If, lo que no resulta tan preciso como la intercepción de la hoja de datos. entonces Zt=1/Pd típico es mi regla general.

Puede probar esto en zeners de 100 V o diodos de potencia de 100 A o reguladores zener de 15 mW

Nota: Los Zener están clasificados para corrientes Izt más bajas que la máxima, por lo que Zt es mucho más alto en el voltaje regulado y el valor de Zt disminuirá significativamente en la corriente máxima.

Por lo tanto, para corrientes cercanas a la corriente nominal para If=5mA, su análisis es correcto. como escribe @SiztoCabrera$V_z=V_n+I_zR_z$dónde$V_n$es alrededor del 90% de$V_z$. ... donde el umbral$Vth(=V_n)$Por ejemplo , este LED blanco de 3 V tiene una clasificación de 100 a 300 mA, lo que significa que el paquete puede manejar de 1/3 a 1 W, dependiendo de la calidad del disipador térmico y la clasificación de contenedores en la fábrica. Por lo tanto, esperamos que la ESR oscile entre 1 y 3 Ω.

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En última instancia, para la protección, desea que un diodo Schottky suministre al riel un límite de corriente R tal como lo hacen con 2 diodos Sch en todas las entradas CMOS o un diodo TVS clasificado para 5V.