Descripción de la hoja de datos del diodo Zener

Seré breve. (Supongo que solo está preguntando en general y no sobre una aplicación específica. Escribir un libro sobre todos los usos del zener está más allá del alcance aquí).

El voltaje zener probablemente se vea mejor como el "voltaje de ruptura" para el diodo zener con polarización inversa. Si imprime un voltaje más alto en él, colapsará por el voltaje aplicado y permitirá que fluyan grandes corrientes si no hay algo más que limite esas corrientes.

Entonces, si toma el 6V2 y conecta un$10\:\text{V}$fuente de alimentación, prácticamente destruirá el zener.

Sin embargo, si pones un$680\:\Omega$resistencia en serie con el zener y eso mismo$10\:\text{V}$fuente de alimentación, al principio no habrá corriente (para todos los efectos) y la caída de voltaje a través de la resistencia comienza en$0\:\text{V}$(Por el momento más pequeño.) Esto impresiona a todo el mundo.$10\:\text{V}$a través del zener, que inmediatamente comienza a colapsar y comienza a fluir una corriente. La corriente aumenta rápidamente y, a medida que lo hace, la tensión cae en el$680\:\Omega$la resistencia aumenta, lo que reduce la diferencia de voltaje en el zener (algo bueno). Eventualmente, todo el proceso se estabiliza cuando la caída de voltaje en esta resistencia es de aproximadamente$3.8\:\text{V}$, dejando lo deseado$6.2\:\text{V}$a través del propio zener. En este punto, el zener deja de aumentar la corriente y solo permite que el voltaje aplicado permanezca estable en este valor.

Se diseñarán diferentes zeners para alcanzar este punto estable a diferentes voltajes. Es su trabajo como diseñador asegurarse de que la corriente que da como resultado el zener sea el valor nominal (aproximadamente). En el ejemplo de su hoja de datos, esta corriente es$5\:\text{mA}$. Entonces, con el$680\:\Omega$resistencia que mencioné, podemos esperar alrededor$\frac{3.8\:\text{V}}{680\:\Omega}\approx 5.6\:\text{mA}$. Y esto es lo suficientemente cercano a la especificación que puede esperar sobre el voltaje correcto en el zener 6V2.

De esta discusión tienes tu respuesta sobre$I_Z$.

Tenga en cuenta también que esta hoja de datos incluye máximos y mínimos para el voltaje zener. Esto significa que en realidad no puede esperar una precisión$6.2\:\text{V}$del 6V2, pero en cambio$6.2\pm 0.4\:\text{V}$. Esto está por encima de la gama de piezas que puede encontrar en una caja, o en un montón de cajas diferentes compradas en diferentes momentos. Le están diciendo que no puede esperar demasiada precisión de estos dispositivos.

El valor de$Z_Z$se puede usar para estimar la variación del voltaje en el peor de los casos en el zener, si conoce las variaciones actuales. Así que sigamos con el 6V2 con$Z_Z=10\:\Omega$. Acabamos de calcular una estimación de$5.6\:\text{mA}$usando un$680\:\Omega$resistencia y suponiendo un voltaje zener exacto (que ahora sabemos que no podemos estar completamente seguros).

Veamos a dónde nos lleva eso. El voltaje zener para el 6V2 debe ser$6.2\pm 0.4\:\text{V}$. Suponiendo una resistencia del 1% de$680\:\Omega$, podemos tener una corriente que va desde$\frac{10\:\text{V}-6.6\:\text{V}}{680\:\Omega+1\%}\approx 4.95\:\text{mA}$a$\frac{10\:\text{V}-5.8\:\text{V}}{680\:\Omega-1\%}\approx 6.24\:\text{mA}$. Una diferencia de aproximadamente$1.25\:\text{mA}$. Si bien no conocemos el voltaje exacto para algún zener específico aquí, aún podemos estimar que habrá una variación adicional de aproximadamente$1.25\:\text{mA}\cdot 10\:\Omega\approx 12.5\:\text{mV}$debido a$Z_Z$.

Sin embargo, esto en realidad no es tan importante aquí. En realidad, es solo una torsión matemática de los números. En cambio, donde se vuelve importante es cuando agrega un circuito que usa el voltaje zener. A menudo, este es un seguidor de emisor BJT. (Consulte esta pregunta: explique la lógica de una conversión de 12 V a 9 V ). La base del BJT requerirá cierta corriente base y esta corriente base variará según los requisitos de carga.

Entonces, el punto aquí es que un diseñador puede estimar la variación de corriente de carga para un circuito más grande que usa el zener. Y a partir de esta variación de corriente de carga, estime una variación de corriente base. Y a partir de esta variación de corriente base y$Z_Z$Estime cuánto variará el voltaje del zener debido a la variación de la corriente de carga.

Esto puede ser importante (o no). Pero le brinda un punto de partida para estimar qué tan malo podría ser una vez que calibre su circuito y comience a aplicar una carga realista, ahora.

El valor de$I_R$incluye un voltaje referenciado en la tabla. Básicamente, esto lo ayuda a comprender cuánta fuga previa puede esperar del diodo zener si el voltaje inverso impreso es MENOR que el valor nominal. Entonces, si tiene el 6V2, puede ver que lo especifican para$4\:\text{V}$, que está muy por debajo de su mínimo de$5.8\:\text{V}$. (Pero también es lo más grande posible, por debajo de eso, por lo que la corriente de fuga será el "peor de los casos"). Entonces, si no usó un$10\:\text{V}$fuente de alimentación, pero en su lugar se aplica$4\:\text{V}$, entonces este valor de$I_R$es lo peor que esperarías ver (alrededor de$3\:\mu\text{A}$.) Esto produciría sólo alrededor$2\:\text{mV}$a través de$680\:\Omega$resistencia, en el caso de ejemplo que he estado discutiendo aquí. Pero hay otras circunstancias en las que podría ser más importante conocer esta fuga.

Zz @Izt = Rz = Rs = ESR a alguna corriente especificada.

El mismo método de pendiente o resistencia incremental se puede aplicar a LED, diodos de avalancha y controladores CMOS Vol/Iol = RdsOn @ Iol, etc.

• No se muestra, pero Zzt es la resistencia de rodilla @ Izt (umbral)
• la corriente de fuga inversa tiende a ser plana, constante y aquí clasificada en -1V

Tc es la pendiente del coeficiente de temperatura o Tempco. siempre en [mV/'C]
Observe cómo cambia la polaridad. Todos los diodos reducen la capacitancia con voltaje inverso, por lo que C se mide a 0 V para Cmax. C también aumenta con el tamaño o la potencia nominal y es opuesto a Zz, por lo que el producto Zz*C tiende a ser límite.

El voltaje Zener es el voltaje que se desarrollará a través del diodo polarizado inversamente cuando pase la corriente de prueba Iz.

La corriente de fuga es la corriente que fluirá a la tensión inversa indicada.

Tc indica cuánto variará el voltaje Zener con los cambios de temperatura.

Parece que el elemento 4 'Corriente de fuga' es su principal incertidumbre.

La corriente de fuga es la corriente que fluirá a través del diodo Zener mientras el voltaje está por debajo de su voltaje de ruptura real.

Por ejemplo, la parte 3V9 sufrirá una ruptura inversa y comenzará a conducir correctamente entre 3,7 V y 4,1 V. Con solo 1 V, solo conducirá 10 uA.

Los diodos Zener a menudo se usan en circuitos de protección, como un circuito de palanca para un riel de suministro de energía que usa una resistencia, SCR y diodo Zener. El Zener utilizado tiene un voltaje de ruptura más alto que el voltaje del riel de suministro normal. Si el riel se sale de sus especificaciones y es demasiado alto debido a una falla, el diodo conduce y la corriente activa la protección. Por lo tanto, es útil saber qué dibujará el Zener cuando el riel esté en su voltaje normal, por debajo de la ruptura del Zener.

1. No. El voltaje Zener es el voltaje que permanecerá entre una resistencia y un cátodo zener si el ánodo está conectado a tierra. O el voltaje restado del voltaje de entrada si el voltaje de entrada se aplica en el cátodo y el voltaje de salida en el ánodo.