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quinta-feira, 12 de julho de 2018

Díodo Zener


 Para além da denominação Díodo Zener, é também conhecido por diodo de ruptura, diodo de tensão constante, díodo regulador de tensão ou diodo de condução reversa.


Componente Díodo Zener
Diodo Zener

Simbolo Díodo Zener
Símbolo Zener


 O díodo zener quando polarizado inversamente (ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) permite manter uma tensão constante aos seus terminais (VZ) sendo por isso muito utilizado na estabilização/regulação da tensão nos
circuitos.


Díodo Zener



Zener no circuito

 O gráfico de funcionamento do zener mostra-nos que, directamente polarizado (1º quadrante), ele conduz por volta de 0,7V, como um díodo comum. Porém, na ruptura (3º quadrante), o díodo zener apresenta um joelho muito

pronunciado, seguido de um aumento de corrente praticamente vertical. A tensão é praticamente constante, aproximadamente igual a Vz em quase toda a região de ruptura. As folhas de dados (data sheet) geralmente especificam o valor de Vz para uma determinada corrente IZT;

Díodo Zener Funcionamento



Funcionamento Zener

  A utilização do díodo zener é limitada pelos seguintes parâmetros:  
Vz – Tensão de zener (este valor é geralmente especificado para uma determinada corrente de teste IZT)
Iz max – Corrente de zener máxima, se for ultrapassada o díodo queima;
Iz t – Corrente de teste do zener;
Iz min – Corrente de zener mínima, abaixo deste valor não regula
Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ)
Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro da zona de ruptura sem ser destruído.
Nas especificações do fabricante inclui-se também a corrente máxima que um diodo pode suportar, em função da máxima potência que o mesmo pode suportar.
IZMax = PZM / VZ
IZMax = máxima corrente de zener especificada
PZM = potência especificada
VZ = tensão de zener

Impedância Zener ZZT

 Quando um diodo zener opera na região de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento na tensão. Isto significa que o diodo zener tem uma pequena resistência, que também é denominada impedância zener (ZZT), também referenciada à corrente de teste IZT para medir VZ. Assim por exemplo, para um diodo fictício 1NZX45, com as especificações VZT = 12V; IZT = 20mA e ZZT = 5Ω, indica que o diodo zener tem uma tensão de 12V e uma resistência de 5 Ω para uma corrente de 20mA.



Regulação tensão


 Para que ocorra o efeito regulador de tensão é necessário que o diodo zener funcione dentro da região de ruptura, respeitando as especificações de corrente máxima.



Circuito com díodo zener
Circuito com diodo zener


 A corrente que circula por RS que é a corrente que circula pelo diodo zener é dada pela fórmula:
IRS = (VE - VZ) / RS
Para entender como funciona a regulação de tensão, suponha que a tensão VE varia entre 9V e 12V respetivamente. Devemos então obter o ponto de saturação (interseção vertical), fazendo com que VZ = 0.
q1 (VZ = 0), temos: I = 9/470 = 19mA 
q2 (VZ = 0), temos: I = 12/470 = 25mA

Para obter o ponto de rutura (interseção horizontal), IZ = 0.

q1 (IZ = 0), temos: VZ = 9V
q2 (IZ = 0), temos: VZ = 12V




Regulação tensão Zener
Regulação tensão


 Analisando o gráfico, observa-se que embora a tensão VE varie entre 9V e 12V respectivamente, haverá mais corrente no díodo zener. Portanto embora a tensão VE tenha variado de 9 a 12V, a tensão zener ainda é aproximadamente igual a 6V.


Cálculo Componentes Díodo Zener

Insira os valoresZener - Res. Limitador
 Uent - Max. tensão entrada (Volts)


cálculo zener
 Uent - Min. tensão entrada (Volts)
 UZ - Tensão saí­da (Volts)
 IZ - Corrente máx. saí­da (mA)
Resultados:
Limitador  Zener 

Referências comuns de zeners 

ZENERZENERTENSÃO VOLTSPOTÊNCIA WATTS
1N746ABZX79C3V33,30,5
1N747ABZX79C3V63,60,5
1N748ABZX79C3V93,90,5
1N750ABZX79C4V74,70,5
1N751ABZX79C5V15,10,5
1N752ABZX79C5V65,60,5
1N753ABZX79C6V26,20,5
1N754ABZX79C6V86,80,5
1N755ABZX79C7V57,50,5
1N756ABZX79C8V28,20,5
1N757ABZXT9C9V19,10,5
1N758ABZX79C10100,5
1N962BBZX79C11110,5
1N759ABZXT9C12120,5
1N964BBZX79C13130,5
1N965BBZX79C15150,5
1N966BBZX79C16160,5
1N967BBZX79C18180,5
1N968BBZX79C20200,5
1N969BBZX79C22220,5
1N970BBZX79C24240,5
1N971BBZX79C27270,5
1N972BBZX79C30300,5
1N973BBZX79C33330,5
1N4728ABZX81C3V33,31
1N4729ABZX81C3V63,61
1N4730ABZX81C3V93,91
1N4731ABZX81C4V34,31
1N4732ABZX81C4V74,71
1N4733ABZX81C5V15,11
1N4734ABZX81C5V65,61
1N4735ABZX81C6V26,21
1N4736ABZX81C6V86,81
1N4737ABZX81C7V57,51
1N4738ABZX81C8V28,21
1N4739ABZX81C9V19,11
1N4740ABZX81C10101
1N4741ABZX81C11111
1N4742ABZX81C12121
1N4743ABZX81C13131
1N4744ABZX81C15151
1N4745ABZX81C16161
1N4746ABZX81C18181
1N4747ABZX81C20201
1N4748ABZX81C22221
1N4749ABZX81C24241
1N4750ABZX81C27271
1N4751ABZX81C30301
1N4752ABZX81C33331

TENSÃO VOLTSZENER 0,5WZENER 1WZENER 5W
2,41N5221B-----------------------
2,71N5223B-----------------------
3.01N5225B-----------------------
3.31N5226B1N4728A1N5333B
3,61N5227B1N4729A1N5334B
3,91N5228B1N4730A1N5335B
4,31N5229B1N4731A1N5336B
4,71N5230B1N4732A1N5337B
5,11N5231B1N4733A1N5338B
5,61N5232B1N4734A1N5339B
6,01N5233B-------------1N5340B
6,21N5234B1N4735A1N5341B
6,81N5235B1N4736A1N5342B
7,51N5236B1N4737A1N5343B
8,21N5237B1N4738A1N5344B
8,7------------------------1N5345B
9,11N5239B1N4739A1N5346B
101N5240B1N4740A1N5347B
111N5241B-------------1N5348B
121N5242B1N4742A1N5349B
131N5243B1N4743A1N5350B
14------------------------1N5351B
151N5245B1N4744A1N5352B
161N5246B1N4745A1N5353B
181N5248B1N4746A1N5355B
201N5250B1N4747A1N5357B
221N5251B1N4748A1N5358B
241N52521N4749A1N5359B
271N5254B1N4750A1N5361B
28------------------------1N5362B
301N5256B1N4751A1N5363B
331N5257B1N4752A1N5364B
361N5258B1N4753A1N5365B
391N5259B1N4754A1N5366B
431N5260B1N4755A1N5367B
471N5261B1N4756A1N5368B
511N5262B1N4757A1N5369B
561N5263B1N4758A1N5370B
621N5265B1N4759A1N5372B
681N5266B1N4760A1N5373B
751N5267B1N4761A1N5374B
821N5268B1N4762A1N5375B
911N5270B1N4763A1N5377B
100-----------1N4764A1N5378B
120------------------------1N5380B
150------------------------1N5383B
200------------------------1N5388B
Fontes:
Hambley, Allan R., Electrónica, Prentice-Hall, 2000.
Irwin, J.David, Análisis básico de circuitos en ingeniería,1997.
Clóvis Antônio Petry, Circuitos com diodos e diodos Zener,2007-Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina.
Philips Databook, 1998.