Da Nella pagina "Il diodo come raddrizzatore"
si è parlato del comportamento del diodo polarizzato inversamente; si è
visto che, applicando al catodo una tensione positiva rispetto
all'anodo, scorre soltanto una debolissima corrente, detta "corrente di
drift", fino a quando la tensione applicata non raggiunge un valore
tale da innescare "l'effetto valanga". Funzionando in tali condizioni,
un diodo normale arriva presto alla distruzione per surriscaldamento.
E' tuttavia possibile, drogando fortemente il semiconduttore, ottenere
un effetto simile all'effetto valanga, ma diverso per due aspetti
fondamentali:
1- il fenomeno può ripetersi indefinitamente senza che il diodo si distrugga
2- il fenomeno si produce anche a tensioni basse, dell'ordine di qualche volt
Tale fenomeno, per cui, a tensione praticamente costante, si verifica
un brusco aumento della corrente inversa, viene denominato "effetto
Zener"; poichè il processo dipende dall'intensità del campo elettrico
applicato, è possibile, modificando lo spessore dello strato a cui
viene applicata la tensione, ottenere diodi zener che manifestano
l'effetto valanga a tensioni diverse, in un campo che va da circa 4
volt a diverse centinaia di volt.
Grazie alle sue caratteristiche, il diodo zener viene ampiamente
sfruttato per realizzare circuiti distabilizzazione della tensione.
Osserviamo come prima particolarità che, nell'uso normale, mentre un
diodo raddrizzatore viene attraversato dalla corrente nel senso
anodo-catodo, un diodo zener viene inserito in circuito col catodo
rivolto verso il positivo, così da essere attraversato da una corrente
inversa nel senso catodo-anodo.
In figura 1 è mostrata l'applicazione di entrambi i diodi:
- Dr è un diodo raddrizzatore, che permette il passaggio della corrente diretta Idir,
solo quando la tensione presente sul suo anodo è positiva; vengono così
eliminate tutte le semionde negative contenute nella tensione alternata
che arriva dal trasformatore
- Dz è un diodo zener, che ha lo scopo di stabilizzare la tensione Vcc;
quando la tensione in arrivo tende a salire, la corrente che passa nel
diodo zener aumenta in proporzione: poichè la stessa corrente passa
anche nella resistenza Rz, ai capi di quest'ultima si determina una
maggiore caduta di tensione, che compensa così l'aumento della tensione
in ingresso.
In figura 2 viene evidenziato il funzionamento caratteristico del diodo
zener: quando è sottoposto a tensione diretta, il suo funzionamento non
si discosta da quello del diodo raddrizzatore; nel funzionamento con
tensione inversa vediamo, invece, che l'effetto valanga si manifesta ad
una tensione VZ
molto bassa (nel caso specifico a 5,1 V). Questa tensione viene
definita "tensione di zener" ed è caratteristica per quel tipo di diodo.
Il circuito di figura 1 costituisce il più semplice degli alimentatori
stabilizzati; il suo impiego è limitato a carichi dall'assorbimento
modesto, fino a qualche decina di mA. Il valore della resistenza Rz può
essere determinato approssimativamente con la formula:
( Vi - Vz ) : ( Ic + Iz )
dove
Vi è la tensione d'ingresso, Vz è la tensione del diodo zener (e quindi
la tensione di uscita), Ic è la massima corrente che si richiede in
uscita.
Iz è la corrente minima che deve passare nel diodo zener perchè questo
possa svolgere la sua azione stabilizzatrice: il suo valore cambia da
un tipo di diodo all'altro, ma si aggira intorno ai 5÷10 mA.
Un diodo zener è quindi caratterizzato in primo luogo dalla tensione a
cui si verifica l'effetto valanga (tensione di zener); importante è poi
la massima potenza che il diodo può dissipare senza distruggersi: i
diodi di uso più comune sono adatti a potenze comprese fra 0,35 e 1 o 2
W.
Vari esempi di applicazione del diodo zener si trovano in altre pagine di questo sito.
si è parlato del comportamento del diodo polarizzato inversamente; si è
visto che, applicando al catodo una tensione positiva rispetto
all'anodo, scorre soltanto una debolissima corrente, detta "corrente di
drift", fino a quando la tensione applicata non raggiunge un valore
tale da innescare "l'effetto valanga". Funzionando in tali condizioni,
un diodo normale arriva presto alla distruzione per surriscaldamento.
E' tuttavia possibile, drogando fortemente il semiconduttore, ottenere
un effetto simile all'effetto valanga, ma diverso per due aspetti
fondamentali:
1- il fenomeno può ripetersi indefinitamente senza che il diodo si distrugga
2- il fenomeno si produce anche a tensioni basse, dell'ordine di qualche volt
Tale fenomeno, per cui, a tensione praticamente costante, si verifica
un brusco aumento della corrente inversa, viene denominato "effetto
Zener"; poichè il processo dipende dall'intensità del campo elettrico
applicato, è possibile, modificando lo spessore dello strato a cui
viene applicata la tensione, ottenere diodi zener che manifestano
l'effetto valanga a tensioni diverse, in un campo che va da circa 4
volt a diverse centinaia di volt.
Grazie alle sue caratteristiche, il diodo zener viene ampiamente
sfruttato per realizzare circuiti distabilizzazione della tensione.
 Figura 1 |
Osserviamo come prima particolarità che, nell'uso normale, mentre un
diodo raddrizzatore viene attraversato dalla corrente nel senso
anodo-catodo, un diodo zener viene inserito in circuito col catodo
rivolto verso il positivo, così da essere attraversato da una corrente
inversa nel senso catodo-anodo.
In figura 1 è mostrata l'applicazione di entrambi i diodi:
- Dr è un diodo raddrizzatore, che permette il passaggio della corrente diretta Idir,
solo quando la tensione presente sul suo anodo è positiva; vengono così
eliminate tutte le semionde negative contenute nella tensione alternata
che arriva dal trasformatore
- Dz è un diodo zener, che ha lo scopo di stabilizzare la tensione Vcc;
quando la tensione in arrivo tende a salire, la corrente che passa nel
diodo zener aumenta in proporzione: poichè la stessa corrente passa
anche nella resistenza Rz, ai capi di quest'ultima si determina una
maggiore caduta di tensione, che compensa così l'aumento della tensione
in ingresso.
 Figura 2 |
In figura 2 viene evidenziato il funzionamento caratteristico del diodo
zener: quando è sottoposto a tensione diretta, il suo funzionamento non
si discosta da quello del diodo raddrizzatore; nel funzionamento con
tensione inversa vediamo, invece, che l'effetto valanga si manifesta ad
una tensione VZ
molto bassa (nel caso specifico a 5,1 V). Questa tensione viene
definita "tensione di zener" ed è caratteristica per quel tipo di diodo.
Il circuito di figura 1 costituisce il più semplice degli alimentatori
stabilizzati; il suo impiego è limitato a carichi dall'assorbimento
modesto, fino a qualche decina di mA. Il valore della resistenza Rz può
essere determinato approssimativamente con la formula:
( Vi - Vz ) : ( Ic + Iz )
dove
Vi è la tensione d'ingresso, Vz è la tensione del diodo zener (e quindi
la tensione di uscita), Ic è la massima corrente che si richiede in
uscita.
Iz è la corrente minima che deve passare nel diodo zener perchè questo
possa svolgere la sua azione stabilizzatrice: il suo valore cambia da
un tipo di diodo all'altro, ma si aggira intorno ai 5÷10 mA.
Un diodo zener è quindi caratterizzato in primo luogo dalla tensione a
cui si verifica l'effetto valanga (tensione di zener); importante è poi
la massima potenza che il diodo può dissipare senza distruggersi: i
diodi di uso più comune sono adatti a potenze comprese fra 0,35 e 1 o 2
W.
Vari esempi di applicazione del diodo zener si trovano in altre pagine di questo sito.
| ALCUNI DIODI ZENER DI PRODUZIONE FAIRCHILD sono indicate nell'ordine: sigla - tensione di zener - potenza massima | |||
| MMBZ5221B 2.4V, 0.35W MMBZ5223B 2.7V, 0.35W MMBZ5226B 3.3V, 0.35W MMBZ5227B 3.6V, 0.35W MMBZ5228B 3.9V, 0.35W MMBZ5229B 4.3V, 0.35W MMBZ5230B 4.7V, 0.35W MMBZ5231B 5.1V, 0.35W MMBZ5232B 5.6V, 0.35W MMBZ5233B 6.0V, 0.35W MMBZ5234B 6.2V, 0.35W MMBZ5235B 6.8V, 0.35W MMBZ5236B 7.5V, 0.35W MMBZ5237B 8.2V, 0.35W MMBZ5238B 8.7V, 0.35W MMBZ5239B 9.1V, 0.35W MMBZ5240B 10V, 0.35W MMBZ5241B 11V, 0.35W MMBZ5242B 12V, 0.35W MMBZ5243B 13V, 0.35W MMBZ5244B 14V, 0.35W MMBZ5245B 15V, 0.35W MMBZ5246B 16V, 0.35W MMBZ5247B 17V, 0.35W MMBZ5248B 18V, 0.35W MMBZ5249B 19V, 0.35W MMBZ5250B 20V, 0.35W MMBZ5251B 22V, 0.35W MMBZ5252B 24V, 0.35W MMBZ5253B 25V, 0.35W MMBZ5254B 27V, 0.35W MMBZ5255B 28V, 0.35W MMBZ5256B 30V, 0.35W MMBZ5257B 33V, 0.35W | MMSZ4684 3.3V, 0.5W MMSZ4686 3.9V, 0.5W MMSZ4688 4.7V, 0.5W MMSZ4689 5.1V, 0.5W MMSZ4692 6.8V, 0.5W MMSZ4697 10V, 0.5W MMSZ4702 15V, 0.5W MMSZ4703 16V, 0.5W MMSZ4706 19V, 0.5W MMSZ5226B 3.3V, 0.5W MMSZ5227B 3.6V, 0.5W MMSZ5228B 3.9V, 0.5W MMSZ5229B 4.3V, 0.5W MMSZ5230B 4.7V, 0.5W MMSZ5231B 5.1V, 0.5W MMSZ5232B 5.6V, 0.5W MMSZ5233B 6.0V, 0.5W MMSZ5234B 6.2V, 0.5W MMSZ5235B 6.8V, 0.5W MMSZ5236B 7.5V, 0.5W MMSZ5237B 8.2V, 0.5W MMSZ5238B 8.7V, 0.5W MMSZ5239B 9.1V, 0.5W MMSZ5240B 10V, 0.5W MMSZ5241B 11V, 0.5W MMSZ5242B 12V, 0.5W MMSZ5243B 13V, 0.5W MMSZ5244B 14V, 0.5W MMSZ5245B 15V, 0.5W MMSZ5246B 16V, 0.5W MMSZ5247B 17V, 0.5W MMSZ5248B 18V, 0.5W MMSZ5249B 19V, 0.5W MMSZ5250B 20V, 0.5W MMSZ5251B 22V, 0.5W MMSZ5252B 24V, 0.5W MMSZ5253B 25V, 0.5W MMSZ5254B 27V, 0.5W MMSZ5255B 28V, 0.5W MMSZ5256B 30V, 0.5W MMSZ5257B 33V, 0.5W | 1N4728A 3.3V, 1W 1N4729A 3.6V, 1W 1N4730A 3.9V, 1W 1N4731A 4.3V, 1W 1N4732A 4.7V, 1W 1N4733A 5.1V, 1W 1N4734A 5.6V, 1W 1N4735A 6.2V, 1W 1N4736A 6.8V, 1W 1N4737A 7.5V, 1W 1N4738A 8.2V, 1W 1N4739A 9.1V, 1W 1N4740A 10V, 1W 1N4741A 11V, 1W 1N4742A 12V, 1W 1N4743A 13V, 1W 1N4744A 15V, 1W 1N4745A 16V, 1W 1N4746A 18V, 1W 1N4747A 20V, 1W 1N4748A 22V, 1W 1N4749A 24V, 1W 1N4750A 27V, 1W 1N4751A 30V, 1W 1N4752A 33V, 1W | BZX85C10 10V, 1.3W BZX85C11 11V, 1.3W BZX85C12 12V, 1.3W BZX85C13 13V, 1.3W BZX85C15 15V, 1.3W BZX85C16 16V, 1.3W BZX85C18 18V, 1.3W BZX85C20 20V, 1.3W BZX85C22 22V, 1.3W BZX85C24 24V, 1.3W BZX85C27 27V, 1.3W BZX85C30 30V, 1.3W BZX85C33 33V, 1.3W BZX85C3V3 3.3V, 1.3W BZX85C3V6 3.6V, 1.3W BZX85C3V9 3.9V, 1.3W BZX85C4V3 4.3V, 1.3W BZX85C4V7 4.7V, 1.3W BZX85C5V1 5.1V, 1.3W BZX85C5V6 5.6V, 1.3W BZX85C6V2 6.2V, 1.3W BZX85C6V8 6.8V, 1.3W BZX85C7V5 7.5V, 1.3W BZX85C8V2 8.2V, 1.3W BZX85C9V1 9.1V, 1.3W |
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