Corriente inversa de diodo Zener

Tengo esto - Diodo Zener - Voltaje inverso de 12V

En la tabla 8, puedo ver que los rangos para el voltaje inverso de 12 V están entre 11,4 V y 12,7 V para la parte de selección "C". Pero este valor es para 5mA de corriente inversa zener.

Pero, si vemos las características del diodo zener, vemos el siguiente gráfico,

ingrese la descripción de la imagen aquí

Podemos ver que hay una corriente zener inversa mínima para entrar en la avería y hay una corriente zener máxima (por encima de la cual, el dispositivo se dañará).

Pero la tabla 8 de la hoja de datos proporciona el valor para una corriente zener inversa de solo 5 mA. Pero no mencionaron si es la corriente zener mínima o máxima.

Pregunta 1 :

Solo quiero saber cuál es la corriente zener mínima requerida para la parte zener de 12 V "C" para ingresar a la región de ruptura. ¿Dónde se menciona en la hoja de datos?

Pregunta 2 :

En la tabla 8, ¿qué indica la quinta columna, Corriente inversa (uA) y VR?

Por favor proporcione ayuda.

La corriente mínima y máxima depende de la potencia nominal del zener. Un zener de 5 vatios tiene una región min-max mucho más alta que un zener de 500 mW. Zener actual veces zener voltios te da la potencia.
Q2: Es la corriente inversa medida a un voltaje antes de que ocurra la ruptura. Tabla 8. medido a 16,8 V mientras que la ruptura se produce a 24 V.
P1: Parece que todo el voltaje zener se mide a 5 mA. Escrito bajo Voltaje de trabajo como Iz en la tabla 8.
Gracias por los comentarios. Mi Zener tiene una clasificación de 12V. Entonces, según la quinta columna, mi zener consumirá una corriente de 0.1uA cuando se aplique un voltaje inverso de 8V a través del zener. ¿Qué pasa con la corriente cuando está entre 8 V y 12 V y cuál es la corriente mínima requerida a 12 V para entrar en la región de ruptura?
Para cualquier zener dado que compre, habrá montones de información en la hoja de datos todopoderosa.

Respuestas (3)

  1. El comportamiento a corrientes bajas no se proporciona en esta hoja de datos en particular, ni es típico ni ofrece garantías. En parte, depende de cómo defina "desglose" (a qué corriente). Si simula un modelo de BZX84C12L de OnSemi en LTspice, encontrará esta respuesta "típica" modelada. Por supuesto, no sabemos qué tan preciso es el modelo, especialmente en las corrientes más bajas, y no sabemos la variación de una unidad a otra. El voltaje solo está garantizado en la hoja de datos a 5 mA. Espero que a 10 uA se comporte razonablemente bien como regulador ( nota : este comportamiento de ruptura brusca depende en gran medida del mecanismo semiconductor utilizado en el diodo, y los modelos de muy bajo voltaje (< 5 V) no se comportarán tan bien) .

5 mA 12,2 V

1 mA 12,0 V

100uA 11.7V

10uA 11.4V

1uA 11.1V

100nA 10.8V

10nA 10.5V

1nA 10.1V

  1. La tabla/columna de la hoja de datos garantiza una corriente inversa de < 100 nA a 8 V. El modelo sugiere que la corriente real normalmente será inferior a 1 nA.

Editar: para abordar el problema particular como se describe un poco en los comentarios:

Diseñar un regulador de derivación con una resistencia y un zener (o TL431 o un regulador de derivación similar).

La resistencia en serie tiene que suministrar toda la corriente de carga, más una pequeña cantidad para mantener el funcionamiento del regulador, en el voltaje de entrada mínimo. Suponga que tiene un voltaje de salida de 12 V y una corriente de carga máxima de 100 mA y una corriente de carga mínima de 0 mA. El voltaje de entrada es 16V máximo y 14V mínimo.

La resistencia tiene que pasar 100 mA con 2 V a través de ella más lo que necesite el regulador. Supongamos que es cero. Entonces, la resistencia no debe ser superior a 20 ohmios. Dado, digamos, una tolerancia del 5% y los valores E24, tal vez usaríamos 18 ohmios. Ahora tenemos al menos 100 mA para la carga y un mínimo de 5,8 mA para el regulador. Por lo tanto, no debemos preocuparnos por la corriente mínima del regulador a menos que sea inferior a 6 mA, solo la tolerancia se encarga de ello.

Si la carga ahora va a 0mA, el regulador tiene que comer toda esa corriente (106mA) para que disipe 1.3W. Eso es mucho poder. Pero se pone peor.

Ahora, supongamos que tenemos una entrada de 16 V, la corriente de la resistencia ahora es (16-12)/18 = 222 mA nominal. Con nuestra carga de 100 mA, el regulador de derivación tiene que comer 122 mA, lo que hace que se disipe más de 1,4 W. Y si la corriente de carga llega a cero, entonces tiene que consumir toda la corriente y disipar alrededor de 2,7 W de potencia, lo que requeriría un dispositivo grande con un disipador de calor grande.

Puede ver por qué se prefieren los reguladores en serie para corrientes de carga altas y cuando el voltaje de entrada varía por encima pero también se acerca al voltaje de salida.

No abordé la calidad de la regulación aquí, pero la resistencia diferencial del zener que mencionaste es similar a la resistencia en serie que calculamos con el voltaje de entrada mínimo. Eso significa que (a un voltaje de entrada mínimo) un cambio de 0,1 V en el voltaje de entrada provocará alrededor de 0,05 V en el voltaje de salida, lo que no es una regulación muy buena.

Gracias por la respuesta. Solo quiero saber cómo dices, a 10uA, ¿se comportaría como un regulador? Cómo obtener la corriente mínima a la que el diodo entrará en la región de ruptura y comenzará la regulación, dado que apliqué un voltaje de entrada por encima del voltaje de ruptura del diodo, digamos 16V. ¿Debo tomar los 100nA como la corriente en la que comenzará la regulación o cuál sería el valor mínimo en el que el zener inicia la regulación?
¿Qué consideras "regulación"?
Supongamos que si el desglose de Zener es de 12 V, si aplico una entrada de 16 V en el zener, entonces debería obtener los 12 V estables en el zener. ¿Solo quiero saber a qué corriente de entrada mínima sucederá esto?
Si coloca 16 V en el zener sin resistencia en serie, tendrá 16 V y un zener quemado.
No. Solo para calcular la resistencia de la serie Zener, hago esta pregunta. Porque mi carga es de 100 ohmios conectada a través del Zener. Mi voltaje de entrada máximo y mínimo es de 16 V y 8 V respectivamente (el rango de corriente de carga sería de 80 mA a 160 mA). Entonces, quiero calcular cuáles son los valores de resistencia en serie máximos y mínimos que tengo que elegir si tomo este diodo Zener de 12V.
No puede obtener 12V con un suministro de 8V. Además, su corriente de carga es muy alta (120 mA), por lo que un regulador de derivación con este pequeño zener (capaz de disipar 100-200 mW) es absolutamente poco práctico. De todos modos, intente 1mA a 10mA para su cálculo, pero no funcionará.
Sí. Quiero entender por qué y cómo dices 1mA y 10mA. Quiero encontrar la corriente zener mínima que provocará la regulación de la hoja de datos
1mA es lo suficientemente bajo dada la corriente de carga muy alta (< 1% de ella) por lo que no necesita molestarse en pensar en corrientes más bajas, es una pérdida de tiempo. Pero haga los cálculos para 10uA y 1mA y vea la diferencia (no será mucho en el rango de voltaje de entrada). 10mA (o tal vez un poco menos o más dependiendo de los parámetros de diseño) está limitado térmicamente por el paquete pequeño. 10mA * 12V = 120mW causando un calentamiento de 60°C, o una temperatura de matriz de 100°C a solo 40°C de temperatura ambiente. Calefacción de 500 K/W que se muestra en la hoja de datos, tabla 6.
Tiene que haber algo de sobrecarga para que funcione el diodo Zener. Necesitará un voltaje> 12V para habilitar la corriente necesaria para poner el diodo Zener en su estado operativo. La hoja de datos sugiere que necesitará 5 mA para obtener la regulación decente que busca. Además de esto, el diodo Zener deberá absorber la corriente a medida que la carga varía, por ejemplo, si la carga consume un máximo de 100 mA y luego cambia la carga para consumir 80 mA, entonces el Zener tendrá que absorber el exceso de 20 mA (más los 5mA a plena carga). Continúa abajo...
Esto disipará 144/0.025 ~ 5W. Dado que la regulación no puede funcionar si el voltaje es inferior a 12 V y la dificultad de acomodar el rango actual, probablemente necesite una solución diferente. ¿Qué estás tratando de lograr específicamente?
¿Podría decirme cómo leer la columna de resistencia diferencial? Al igual que para la columna de resistencia diferencial de corriente de prueba de 1 mA, si mi corriente Zener aumenta en 1 mA, ¿entonces mi resistencia cambiará en 150 ohmios por cada aumento en 1 mA? Por ejemplo, si mi corriente zener es de 2 mA, mi variante de voltaje para la parte C de 12 V será = 2 mA * 150 ohmios = cambio de 0,3 V. Entonces, ¿el voltaje zener mínimo será 11.4V-0.3V y el máximo será 12.7+0.3V? ¿Estoy en lo correcto?
Si su corriente zener es 1mA y la corriente aumenta o disminuye en una pequeña cantidad en comparación con 1mA, digamos 0.01mA o 0.1mA, el voltaje aumentará o disminuirá por la resistencia dada multiplicada por el cambio en la corriente. Idealmente, nos gustaría que esto fuera cero. No se da un mínimo, pero se da una resistencia típica y máxima. Cualquier unidad dada bajo las condiciones de prueba especificadas debe estar entre cero y el máximo. En realidad, hay una curva suave con la resistencia disminuyendo a medida que aumenta la corriente de prueba (sensible), pero el fabricante prueba solo a 1 mA y 5 mA.
@Newbie, este puede ser un recurso útil electronicdesign.com/technologies/analog/article/21807029/…

El valor mínimo especificado es 1mA donde r d i F también conocido como "Rs o Zzr" aumenta a una corriente más baja de 10 min a 50 min, por lo que la caída de 4 mA podría ser una caída de alrededor de 125 mV desde un mínimo de 11,7 para las partes C.

El valor nominal especificado es de 5 mA.
El valor máximo de Iz depende del límite de potencia de Pmax=250mW @<=25'C con un aumento de temperatura de 0,33'C/mW de unión por encima del punto de soldadura. Por lo tanto, Pmax debe reducirse para un uso normal entre un 30 y un 50 %.
Por lo tanto, puede considerar 10 mA como máximo , pero también considerar que el contenedor C podría ser tan malo como 25 Ω con un aumento de 5 mA por encima de Vz nominal o 125 mV por encima de 12,7 V máx.

También aumenta el voltaje, Vz debido a r d i F ( Ω ) = 10 tip. a 25Ω máx. @ 5mA, que es la resistencia a granel que es una de las principales causas de las tolerancias del contenedor para A, B y C.

¿Has oído hablar de los diodos de referencia de banda prohibida?

Rs se reducirá a medida que aumente el tamaño de la potencia del paquete en TODOS los diodos.

+1 por señalar muchos datos útiles.
Gracias por la respuesta. Entonces, ¿necesitaría un mínimo de 1 mA para ingresar al voltaje de ruptura del zener? Pero esto no se da ¿verdad? ¿Se acaba de mencionar en la sección de resistencia diferencial de la tabla? ¿Cómo podemos tomar 1mA como la corriente mínima para entrar en la región de ruptura?
Puede tener la corriente tan baja como desee, pero a expensas de la caída del voltaje con una tasa exponencial debido a la alta impedancia, pero por encima de 12.7 es más una tasa Rdif baja lineal. Es por eso que predisponen a los Zeners con las fuentes actuales.
Gracias por el comentario. Perdón por preguntar repetidamente. Pero no soy capaz de conseguir el punto. Por lo que he entendido, los diodos Zener requieren tanto la corriente Zener como el voltaje inverso para ingresar a la región de ruptura. Supongamos que tengo una pieza Zener de 12 V y aplico un voltaje inverso de 12 V. Pero no entrará en la región de ruptura ya que no di ninguna corriente zener inversa, ¿verdad? Solo quiero saber, si aplico un 12V negativo, ¿cuál es la corriente de zener inversa mínima que debo dar para poder elegir la resistencia en serie? De la instantánea que adjunté, quiero saber que Iz(min)
Si ya tienes 12V, ¿para qué necesitas un Zener? Un zener tiene una rodilla en la curva donde cambia de un voltaje controlado por corriente exponencial hasta que alcanza alrededor de 1 mA, luego la resistencia de rodilla Rdiff cae a 10 ohmios típicos a una corriente nominal de 5 mA donde es más estable. Normalmente, puede elegir un zener cuando tiene un rango de 13 ~ 14 y desea obtener 12 V, luego elija la carga mínima máxima para calcular los cambios actuales de zener. y luego elige la serie R
En realidad, mi voltaje de entrada subirá a +16V. Entonces, necesito sujetarlo a 12V si el voltaje excede los 12V.
Luego defina su corriente de carga Min Max a 12 V y defina sus tolerancias de voltaje. Normalmente agregue 1 mA a I max y espere que la oscilación de la corriente de carga sea < 10 mA; de lo contrario, rediseñe. Es solo la Ley de Ohm con el peor de los casos Vz y Rdif para Iz
Si está trabajando con 16 V y desea una buena referencia rígida de 12 V, utilice la corriente de 5 mA sugerida en la hoja de datos. En ese caso, la resistencia en serie sería 4/0,005 ~ 800 ohmios. Puede ir más alto que esto (para ahorrar energía), pero su referencia no será tan buena.
Si la oscilación de su carga es > 10 mA, utilice diodes.com/assets/Datasheets/AZ431A.pdf en su lugar. Esa oscilación podría ser de 10 a 20 mA, luego elija Iz para 1 a 11 mA. ¿Es 16 V con la carga mínima? Si es así, defina la impedancia de ese circuito. En otras palabras, defina todas las impedancias del circuito para optimizar Rs para que Zener esté más cerca de 5 mA.
"Hay una corriente zener mínima para la cual la estabilización del voltaje es efectiva y la corriente zener debe permanecer por encima de este valor operando bajo carga dentro de su región de ruptura en todo momento. El límite superior de corriente depende, por supuesto, de la potencia nominal de el dispositivo." Esto lo obtuve de un sitio web. Entonces, si mi disipación de potencia máxima del diodo zener a 25 °C es 0,25 W, mi corriente máxima para mi zener de 12 V sería = 0,25 W/12 V = 20,8 mA. ¿Correcto? Mi problema es cuál es la corriente mínima que me puede garantizar una regulación estable de 12 V cuando ingreso 16 V a través del zener
electronics- tutorials.ws/diode/diode_7.html - Referido a este enlace para el comentario anterior
no use 250 mW, eso será demasiado caliente. define el circuito para 16V y tu carga si puedes
De acuerdo. Entonces, ¿cómo seleccionar?
Debe definir el rango de la fuente de voltaje y la impedancia, luego la tolerancia del voltaje de carga y los cambios de impedancia o la oscilación de corriente para optimizar Rs
¿Podría explicar de dónde o cómo obtuvo los 4 mA y 125 mV en su respuesta?
¿Podría decirme cómo leer la columna de resistencia diferencial? Al igual que para la columna de resistencia diferencial de corriente de prueba de 1 mA, si mi corriente Zener aumenta en 1 mA, ¿entonces mi resistencia cambiará en 150 ohmios por cada aumento en 1 mA? Por ejemplo, si mi corriente zener es de 2 mA, mi variante de voltaje para la parte C de 12 V será = 2 mA * 150 ohmios = cambio de 0,3 V. Entonces, ¿el voltaje zener mínimo será 11.4V-0.3V y el máximo será 12.7+0.3V? ¿Estoy en lo correcto?
La resistencia del diodo tiene una ecuación de potencia con la corriente, pero para pequeños cambios en la corriente, suponga que Rdif es constante, pero espero que Iz cambie de 5 a 1 mA que la característica típica Rdif cambie de 10 a 50 ohmios y el máximo sea de 25 a 150 ohmios. Pero también hay una tolerancia en el llamado voltaje de umbral de rodilla donde la serie de potencia se vuelve más lineal debido a Rdiff, por lo que en una escala lineal parece una curva de "palo de hockey". Es por eso que diseña Zener para permanecer de 1 a 5 mA o quizás 10 mA con deriva térmica negativa, otra característica

De su comentario en respuesta a la excelente respuesta de Spehro Pefhany,

Estoy haciendo esta pregunta. Porque mi carga es de 100 ohmios conectada a través del Zener. Mi voltaje de entrada máximo y mínimo es de 16 V y 8 V respectivamente (el rango de corriente de carga sería de 80 mA a 160 mA). Entonces, quiero calcular cuáles son los valores de resistencia en serie máximos y mínimos que tengo que elegir si tomo este diodo Zener de 12V.

Echemos un vistazo al circuito que parece tener en mente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Como se ha señalado en el comentario, NO PUEDE obtener 12 voltios en un zener con 8 voltios.

Para un rango de entrada de 8 a 12 voltios, no hay valor de RLIM que produzca un voltaje de salida superior a 12 voltios, por lo que el zener no se encenderá. Esto solo debería decirle que este es el enfoque incorrecto para usar.

Ahora, consideremos lo que sucede en V1 igual a 16 voltios.

Suponiendo que el zener esté regulando, habrá 4 voltios en RLIM. La corriente a través de RLIM se puede considerar la suma de dos corrientes separadas, carga y zener. La corriente de carga es de 120 mA. ¿Cuánta corriente zener puede especificar?

En tu pregunta escribiste,

Pero la tabla 8 de la hoja de datos proporciona el valor para una corriente zener inversa de solo 5 mA. Pero no mencionaron si es la corriente zener mínima o máxima.

Como respondió Tony Stewart, 5 mA no es ninguno. La corriente máxima se establece por la disipación de potencia del zener. En este caso, es de 250 mW, lo que implica una corriente de aproximadamente 20 mA (20 mA por 12 voltios es igual a 240 mW, lo suficientemente cerca).

Entonces, elijamos una corriente máxima de aproximadamente 2/3 del máximo nominal, o 15 mA.

La corriente total a través de RLIM será de 135 mA. Por la Ley de Ohm, esto da un valor para RLIM de (12/.135), o 88.88 ohmios. La potencia disipada en RLIM será (4 x 4 / 88,88), o alrededor de 0,18 vatios, por lo que podría usar una resistencia de 1/4 de vatio.

¿Es esta una buena idea? No remotamente. ¿Recuerda ese límite superior de corriente de 20 mA? Si excede eso, probablemente cocinará el zener. A 20 mA de corriente zener, la corriente total es de 140 mA y RLIM igual (12/0,14) o 85,17 ohmios. 85,17/88,88 es igual a 0,96, lo que significa que su resistencia DEBE ser más precisa que una tolerancia del 5 %.

Entonces, el final corto de una respuesta larga es que no quieres hacerlo de esta manera. En el mejor de los casos, solo obtendrá regulación sobre la mitad superior de su rango de entrada, y si usa una tolerancia del 5% en su resistencia limitadora, tiene una buena posibilidad de destruir su zener a largo plazo. Si su carga consume un 5% más de corriente de lo que esperaba, también matará al zener (o al menos lo conducirá por encima de sus límites nominales).

Respuesta corta y corta: no lo hagas de esta manera.

Gracias por la respuesta. ¿Por qué tomó 12/0.135 para el cálculo de la resistencia? ¿Cómo llegas al valor de 12V y 0.135A?
¿Podría decirme cómo leer la columna de resistencia diferencial? Al igual que para la columna de resistencia diferencial de corriente de prueba de 1 mA, si mi corriente Zener aumenta en 1 mA, ¿entonces mi resistencia cambiará en 150 ohmios por cada aumento en 1 mA? Por ejemplo, si mi corriente zener es de 2 mA, mi variante de voltaje para la parte C de 12 V será = 2 mA * 150 ohmios = cambio de 0,3 V. Entonces, ¿el voltaje zener mínimo será 11.4V-0.3V y el máximo será 12.7+0.3V? ¿Estoy en lo correcto?
@Newbie: "¿Por qué tomó 12/0.135 para el cálculo de la resistencia? ¿Cómo llega al valor de 12 V y 0.135 A?" 12.0 porque el zener es de 12 voltios. 12 voltios en 100 ohmios es 120 mA, y 15 mA es un número razonable para la corriente zener para evitar que el zener se sobrecaliente. 120 mA más 15 mA es 135 mA. Como dije en la respuesta.
@Newbie - "Por ejemplo, si mi corriente zener es de 2 mA, mi variante de voltaje para la parte C de 12 V será = 2 mA * 150 ohmios = cambio de 0,3 V. Por lo tanto, el voltaje mínimo de zener será de 11,4 V-0,3 V y el máximo será de 12,7 +0.3V? ¿Estoy en lo correcto?" Cerca. Tenga en cuenta que a medida que aumenta la corriente, la resistencia diferencial disminuye. Entonces, si pasa de 1 mA a 2 mA, la caída de voltaje real será algo menor que su cálculo. 0,3 V no es exactamente correcto, pero permite una estimación conservadora. Y a menos que tenga una forma de controlar la corriente, el circuito que he mostrado no producirá el tipo de resultados que parece pensar que producirá.
Corriente inversa de diodo Zener
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v