A menudo utilizamos un diodo Zener en muchos circuitos electrónicos. Por ejemplo, fuentes de alimentación, detectores de voltaje, etc. Es un dispositivo muy útil en electrónica. Pero… ¿lo entiendes lo suficientemente bien? Hoy aprenderemos el principio de funcionamiento del diodo Zener y el uso de aplicaciones de ejemplo. Déjame explicarte por qué deberíamos aprenderlos.
Recomendado: Los principiantes deben aprender electrónica.
¿Qué es el diodo Zener?
El diodo Zener es un dispositivo de dos pines. Un tipo de tipo semiconductor. Tiene propiedades diferentes a las de un diodo general.
Mire la imagen a continuación, que muestra el símbolo del diodo Zener (derecha) en un circuito electrónico. Y la forma del real parece un diodo normal (izquierda).
Hay de muchos tamaños, según la potencia. El gran tamaño también tiene más vatios de potencia. La imagen es de sólo medio vatio (1W).
Crédito de la foto Zener por TeOhk
Básico cómo funciona el diodo Zener
Cuando era principiante. Usé mucho tiempo para entender cómo funciona. Tú eres mejor que yo. Me alegra mucho ver que aprendes el diodo Zener más rápido.
Ver muchas imágenes puede ayudarte a ver.
Mire el diagrama de bloques a continuación.
Tanto el diodo como los diodos Zener tienen diferentes funciones y polarización básica.
- Izquierda: El diodo rectificador requiere una polarización directa para funcionar.
- Derecha: El diodo Zener requiere un sesgo de recompensa para funcionar.
¿Qué es más?
Circuito virtual interno
Mire el circuito virtual interno a continuación.
El diodo Zener funciona utilizando un voltaje de ruptura, o algo llamado voltaje de diodo Zener. Cuando funciona durante el sesgo inverso.
Aprenda: Relación entre corriente y voltaje
Durante esta avería, las caídas de voltaje en el diodo Zener serán constantes. A partir de este principio, podemos utilizar el diodo Zener para mantener un voltaje constante.
Luego, vea el gráfico de propiedades del diodo Zener.
El diodo Zener tiene el mismo gráfico de propiedades que un diodo general. Pero diferente en el voltaje de ruptura. En el diodo, el voltaje de ruptura tiene un valor de voltaje alto.
Por ejemplo, un diodo 1N4001 tiene un voltaje de ruptura de 50 V, etc. Pero el diodo Zener tiene este nivel de voltaje bajo, dependiendo de las propiedades del diodo Zener.
Al considerar el sesgo inverso, en el gráfico. En el rango inferior del nivel de tensión de ruptura. Tendrá una pequeña cantidad de voltaje y corriente que fluye a través de él.
Y debido a la corriente de fuga en el diodo Zener. Pero esta corriente tiene una cantidad muy pequeña. Por lo tanto, no afecta el trabajo del diodo Zener.
¿Tienes una idea básica?
Veamos los diagramas de circuitos de ejemplo en los que utilizamos esta idea. Lo usamos como detector de voltaje, es muy fácil pero útil.
¿A qué se compara el diodo Zener?
La primera vez no entendí cómo funciona. Pero cuando vi la imagen de abajo. Lo entiendo claramente. ¿Eres igual que yo?
Imagine un diodo Zener que parece que la lata está perforada. Mire el diagrama de bloques a continuación.
El que sabía dijo que la imagen explicaba cosas difíciles y era más fácil de entender que el texto. ¿Es verdad?
Déjame explicarte.
- Los grifos se comparan con la fuente de alimentación.
- El agua es como la electricidad.
- El nivel del agua en la lata es comparable al voltaje Zener. El cual quedará al mismo nivel que el agujero perforado en el costado de la lata.
Aquí hay un proceso paso a paso.
- Cuando abrimos el grifo. El agua fluirá desde el grifo hasta la lata. Que ha perforado el costado de la lata.
- Cuando el nivel del agua llegue al agujero perforado, el agua saldrá.
- El nivel del agua es constante y no es probable que sea más alto que el nivel del pozo. Entonces es lo mismo que la operación del diodo Zener.
Mientras se suministra corriente a través de R1 al diodo Zener a través de K, el cátodo y el pin A, el ánodo está conectado a tierra.
Lista de números de pieza del diodo Zener
Una vez que conocemos el nivel de voltaje deseado, podemos seleccionar el diodo Zener correspondiente o de similar nivel de voltaje y la potencia adecuada para nuestros usos.
Se puede utilizar el diodo Zener de mayor potencia en lugar del de menor potencia. Pero no se debe utilizar el inferior en lugar del superior. Porque en un circuito con alta corriente, el diodo Zener generará mucho calor y puede dañarse.
He coleccionado muchos diodos Zener a lo largo de los años, pero hay muchos más de los que he oído hablar pero que nunca usé. Entonces, voy a hacer una lista a continuación de los diodos Zener que he usado con frecuencia.
Por ejemplo
3 voltios ZD (diodo Zener)
Si queremos un diodo Zener de 3V, podemos usar 1N5225 o BZX55C3V0 con los mismos 3V a 0,5 vatios, pero si desea mayor potencia use 1N4728 (3,3V a 1 vatio) en su lugar. Este es el diodo Zener que proporciona el voltaje más cercano a 3 voltios.
Para otros números:
- BZX79-C3V0 3V 0.4W
- TZX3V0B 3V 0.5W
- 1N4619 3V 0.5W
- TZX3V0C 3V 0.5W
- NZX3V0C 3V 0.5W
- ZPD3.0 3V 0.5W
- 1N4372A 3V 0.5W DO-35
- TZX3V0A 3V 0.5W DO-35
- 1N5987B 3V 0.5W DO-35
- NTE5065A 3V 1W DO-35
- BZX85B3V0 3V 1.3W
número de diodo zener de 5V
En su lugar, podemos utilizar un diodo Zener de 5,1 V. Porque no podemos comprar uno de 5.0V. A menudo uso BZX55C5V1, 1N5231B
Vea el otro número a continuación
- BZX79C5V1 5.1V 0.5W
- NZX5V1A 5.1V 0.5W
- TZX5V1B 5.1V 0.5W DO-35
- 1N751A-1 5,1V 0,5W DO-35
- BZX79-B5V1 5.1V 0.4W
- ZPD5B1 5.1V 0.5W DO-35
- 1N4733A 5.1V 1W DO-41
- BZX85C5V1 5.1V 1W
- MAZ20510AG 5.1V 1W DO-41
- BZV85-C5V1 5.1V 1W DO-41
- NTE135A 5.1V 1W
Número ZD (diodo Zener) de 12 V
- 1N5242B 12V 0.5W
- BZX79C12 12V 0.5W
- BZX55B12 12V 0.5W DO-35
- NZX12B 12V 0.5W DO-35
- TZX12D 12V 0.5W DO-35
- NZX12X 12V 0.5W DO-35
- BZX55C12 12V 0.5W DO-35
- 1N759A 12V 0.5W DO-35
- BZX55C12 12V 0.5W DO-35
- 1N4742A 12V 1W DO-41
- BZV85-C12 12V
- 1N4744A 12V 1W 5%
Otra lista de números de piezas de diodos Zener
- BZX55C2V0 (2V)
- BZX55C2V2 (2,2V)
- BZX55C2V4 (2,4V)
- BZX55C2V7 (2,7V)
- BZX55C3V0 (3V)
- BZX55C3V3 (3,3V)
- BZX55C3V6 (3,6V)
- BZX55C3V9 (3,9V)
- BZX55C4V3 (4,3V)
- BZX55C4V7 (4,7V)
- BZX55C5V1 (5,1V)
- BZX55C5V6 (5,6V)
- BZX55C6V2 (6,2V)
- BZX55C6V8 (6,8V)
- BZX55C7V5 (7,5V)
- BZX55C8V2 (8,2V)
- BZX55C9V1 (9,1V)
- BZX55C10 (10V)
- BZX55C11 (11V)
- BZX55C12 (12V)
- BZX55C13 (13V)
- BZX55C15 (15V)
- BZX55C16 (16V)
- BZX55C18 (18V)
- BZX55C20 (20V)
- BZX55C22 (22V)
- BZX55C24 (24V)
- BZX55C27 (27V)
- BZX55C30 (30V)
- BZX55C33 (33V)
- BZX55C36 (36V)
- BZX55C39 (39V)
- BZX55C43 (43V)
- BZX55C47 (47V)
Diodo Zener de 500 mW (voltaje Zener nominal)
- 1N4370A (2,4 V)
- 1N4371A (2,7 V)
- 1N4372A (3,0 V)
- 1N746A (3,3V)
- 1N747A (3,6 V)
- 1N748A (3,9V)
- 1N749A (4,3V)
- 1N750A (4,7 V)
- 1N751A (5,1V)
- 1N752A (5,6 V)
- 1N753A (6,2 V)
- 1N754A (6,8 V)
- 1N755A (7,5 V)
- 1N756A (8,2 V)
- 1N757A (9,1V)
- 1N758A (10V)
- 1N759A (12V)
Diodo Zener de 500 mW (voltaje Zener nominal)
- 1N957B (6,8 V)
- 1N958B (7,5 V)
- 1N959B (8,2 V)
- 1N960B (9,1V)
- 1N961B (10V)
- 1N962B (11V)
- 1N963B (12V)
- 1N964B (13V)
- 1N965B (15V)
- 1N966B (16V)
- 1N967B (18V)
- 1N968B (20V)
- 1N969B (22V)
- 1N970B (24V)
- 1N971B (27V)
- 1N972B (30V)
- 1N973B (33V)
- 1N974B (36V)
- 1N975B (39V)
Diodo Zener de 500 mW (voltaje Zener nominal)
- 1N5221B (2,4 V)
- 1N5222B (2,5 V)
- 1N5223B (2,7 V)
- 1N5224B (2,8 V)
- 1N5225B (3,0 V)
- 1N5226B (3,3 V)
- 1N5227B (3,6 V)
- 1N5228B (3,9 V)
- 1N5229B (4,3 V)
- 1N5230B (4,7 V)
- 1N5231B (5,1V)
- 1N5232B (5,6 V)
- 1N5233B (6,0 V)
- 1N5234B (6,2 V)
- 1N5235B (6,8 V)
- 1N5236B (7,5 V)
- 1N5237B (8,2 V)
- 1N5238B (8,7 V)
- 1N5239B (9,1 V)
- 1N5240B (10V)
- 1N5241B (11V)
- 1N5242B (12V)
- 1N5243B (13V)
- 1N5244B (14V)
- 1N5245B (15V)
- 1N5246B (16V)
- 1N5247B (17V)
- 1N5248B (18V)
- 1N5249B (19V)
- 1N5250B (20V)
- 1N5251B (22V)
- 1N5252B (24V)
- 1N5253B (25V)
- 1N5254B (27V)
- 1N5255B (28V)
- 1N5256B (30V)
- 1N5257B (33V)
- 1N5258B (36V)
- 1N5259B (39V)
Diodo Zener de 1 W (voltaje Zener nominal)
- 1N4728A (3,3V)
- 1N4729A (3,6 V)
- 1N4730A (3,9 V)
- 1N4731A (4,3V)
- 1N4732A (4,7 V)
- 1N4733A (5,1V)
- 1N4734A (5,6 V)
- 1N4735A (6,2 V)
- 1N4736A (6,8V)
- 1N4737A (7,5V)
- 1N4738A (8,2 V)
- 1N4739A (9,1V)
- 1N4740A (10V)
- 1N4741A (11V)
- 1N4742A (12V)
- 1N4743A (13V)
- 1N4744A (15V)
- 1N4745A (16V)
- 1N4746A (18V)
- 1N4747A (20V)
- 1N4748A (22V)
- 1N4749A (24V)
- 1N4750A (27V)
- 1N4751A (30V)
- 1N4752A (33V)
- 1N4753A (36V)
- 1N4754A (39V)
- 1N4755A (43V)
- 1N4756A (47V)
- 1N4757A (51V)
- 1N4758A (56V)
- 1N4759A (62V)
- 1N4760A (68V)
- 1N4761A (75V)
- 1N4762A (82V)
- 1N4763A (91V)
- 1N4764A (100V)
Diodo Zener de 3,5 W (voltaje Zener nominal)
- 1N1588 3,9V 10%
- 1N1588A 3,9 V 5%
- 1N1589 4,7V 10%
- 1N1589A 4,7 V 5%
- 1N1590 5,6 V 10%
- 1N1590A 5,6 V 5%
- 1N1591 6,8 V 10%
- 1N1591A 6,8V 5%
- 1N1592 8,2V 10%
- 1N1592A 8,2 V 5%
- 1N1593 10V 10%
- 1N1593A 10V 5%
- 1N1594 12V 10%
- 1N1594A 12V 5%
- 1N1595 15V 10%
- 1N1595A 15V 5%
- 1N1596 18V 10%
- 1N1596A 18V 5%
- 1N1597 22V 10%
- 1N1597A 22V 5%
- 1N1598 27V 10%
Diodo Zener de 5 W (voltaje Zener nominal)
- 1N5333 3.3V
- 1N5334 3.6V
- 1N5335 3.9V
- 1N5336 4.3V
- 1N5337 4,7V
- 1N5338 5.1V
- 1N5339 5.6V
- 1N5340 6.0V
- 1N5341 6.2V
- 1N5342 6,8V
- 1N5343 7.5V
- 1N5344 8,2V
- 1N5345 8,7V
- 1N5346 9.1V
- 1N5347 10V
- 1N5348 11V
- 1N5349 12V
- 1N5350 13V
- 1N5351 14V
- 1N5352 15V
- 1N5353 16V
- 1N5354 17V
- 1N5355 18V
- 1N5356 19V
- 1N5357 20V
- 1N5358 22V
- 1N5359 24V
- 1N5360 25V
- 1N5361 27V
- 1N5362 28V
- 1N5363 30V
- 1N5364 33V
- 1N5365 36V
- 1N5366 39V
- 1N5367 43V
- 1N5368 47V
- 1N5369 51V
- 1N5370 56V
Polarización directa y polarización inversa del diodo Zener básico
El diodo Zener siempre mantiene la caída de voltaje en 3V. El voltaje restante caerá a través de la resistencia.
No sólo eso, consulte los siguientes diagramas de circuito.
Vea un ejemplo del diodo Zener básico entre una polarización directa (A) y una polarización inversa (B).
- Mira el circuito A.
Cuando ingresamos un voltaje de polarización directa. (En el pin del ánodo tiene más voltaje que en el cátodo). La corriente positiva ingresa al ánodo del diodo Zener (ZD1) a través de la resistencia (R1). El funcionamiento de un diodo Zener es como el de un diodo general. Permitirá que la corriente fluya a través de él. Y existe una caída de voltaje de aproximadamente 0,6 V. El resto del voltaje pasa a través de la resistencia. Cuando el voltaje del diodo Zener se combina con la resistencia, obtenemos el voltaje igual al de la fuente de alimentación. - Mira el circuito B.
Por el contrario, cuando ingresamos una polarización inversa (el pin del cátodo tiene más voltaje que el pin del ánodo) a un diodo Zener. Esta vez, el diodo Zener tendrá características diferentes a las de los diodos normales. Los diodos comunes no permitirán que las corrientes fluyan a través de ellos. Pero en este, el diodo Zener permitirá que la corriente lo atraviese. Solo cuando el voltaje a través de la polarización inversa es mayor que el voltaje del diodo Zener. En esto funciona. Porque la fuente de alimentación es de 6V. Y el voltaje del diodo Zener es de 3V. Y el voltaje a través del diodo Zener es constante. Es el nivel de voltaje de ruptura como se indicó anteriormente.
Podemos cambiar este nivel de voltaje (Vz). Al cambiar el número de diodo Zener, que ha especificado el fabricante, hay muchos números y muchos tamaños como se mencionó anteriormente.
¿Qué es más? Los aprenderemos con muchos circuitos de ejemplo a continuación.
Cómo utilizar el diodo Zener
Normalmente, el diodo Zener se utiliza como circuito regulador. Hay muchas formas, como sigue.
Regulador simple de corriente y voltaje constante.
Mire el circuito básico a continuación.
Es un circuito regulador de baja corriente. Que está determinado por la resistencia R1. Y el voltaje de salida tiene un valor constante igual al voltaje del diodo Zener en cualquier carga.
Podemos calcular la resistencia apropiada de R1 usando la fórmula:
R1 = (Vin – Vz)/(IL + Iz)
La mayoría en la práctica. La corriente-Iz, mientras la carga está conectada. Normalmente lo configuramos en 5 mA. Entonces obtenemos una nueva fórmula.
R1 = (Vin-Vz)/(IL + 5mA)
Por lo tanto, la elección de la resistencia dependerá únicamente de la corriente que fluye a través de la carga. Pero si se quiere calcular para utilizarlo en un trabajo real.
Tenemos que compensar la corriente IZ. Si bien tampoco hay carga.
Porque mientras no haya carga continua, la corriente fluirá a través de todos los diodos Zener. Debería permitir que la potencia del diodo Zener se mantenga sin carga también.
¿Quieres ver un cálculo real para encontrar R1?
Lea también: Regulador Zener 5V baja corriente
Recordar:
Elegir un diodo Zener. Necesitamos observar los vatios que puede tolerar el diodo Zener.
El cual se calcula de la siguiente manera:
La potencia en vatios perdida en el diodo Zener (P) es igual al voltaje del diodo Zener (Vz) multiplicado por la corriente que pasa a través del diodo Zener (Iz).
P = Vz x Iz
Nota: Iz se obtiene del voltaje a través de la resistencia dividido por la resistencia de esa resistencia (R).
¿Tienes una idea?
Regulador Zener y transistor de corriente superior básico
Mira el circuito a continuación. Es similar al circuito anterior. Pero puede suministrar una corriente más alta. Porque el transistor ayuda a aumentar la corriente.
Lo conectamos en serie antes de la salida. Luego use un voltaje de diodo Zener como voltaje de polarización para el transistor. El voltaje de salida de este circuito es menor que el del diodo Zener, aproximadamente 0,6 V.
Porque el voltaje del diodo Zener caerá entre la base y el emisor del transistor aproximadamente 0,6 voltios.
La corriente máxima que puede suministrar el circuito depende de la capacidad del transistor.
Si el transistor resiste mucho la corriente. Puede suministrar muchas corrientes. Y, por otro lado, si hay poca resistencia. suministrará una corriente más baja.
Listas de piezas
- P1: Transistor NPN 2N3053, 0,7 A, 40 V
- ZD1: Diodo Zener de 12V 0,5W
- C1: Condensador electrolítico 10uF 16V
- R1: Resistencia 1,2K 0,25W 5%
- R2: Resistencia 4,7K 0,25W 5%
Echa un vistazo también a estos circuitos relacionados:
¿Observas? La salida es solo de 11,4 V pero queremos 12 V. ¿Cómo estás?
Entonces, la solución al problema es hacer que el voltaje de salida sea igual al voltaje del diodo Zener.
Mira el diagrama del circuito. Agregue un diodo para compensar el voltaje del transistor BE.
Poniendo en serie el Diodo Rectificador con un diodo Zener. Debido al voltaje a través del diodo, simplemente compensará el voltaje a través del pin BE del transistor.
Por tanto, el voltaje de salida es igual al voltaje del diodo Zener.
Haga un regulador de 3 V CC con diodo Zener y transistor
¿Es más fácil? Si utilizamos Zener adecuado.
Mira el circuito verdadero.
Usamos el diodo Zener No. 1N5227 o BZX55C3V6. Tiene un voltaje de Diodo Zener igual a 3,6V.
Cuando la corriente fluye a través de la base hacia el emisor. Habrá un voltaje entre la base y el emisor de aproximadamente 0,6 V.
Por lo tanto es necesario reservar otros 0,6 V. El voltaje de salida es de aproximadamente 3V.
Para otros dispositivos, tiene el mismo principio de DC. fuente de alimentación.
Cuando el transformador reduce el voltaje a 9 V, pasará los diodos rectificadores D1 y D2 (rectificador de onda completa) para obtener voltaje de CC.
Entonces C1 suavizará la corriente CC. Pasa la resistencia R1 al cátodo del diodo Zener.
A continuación, C2 es un condensador de filtro para mantener estable el voltaje Zener. Y C3 también es un condensador de filtro para reducir la ondulación.
Este circuito puede dar una salida de 3V a 800mA como máximo.
Vea la lista de piezas a continuación
- P1: 2SC1061, transistor NPN de 4A y 40V
- ZD1: diodo Zener de 3,6 V 0,5 W, 1N5227 o BZX55C3V6
- D1,D2: 1N4001, diodo 1A 50V
- R1: Resistencia 5K 0,25W 5%
- C1, C3: condensadores electrolíticos de 1000 uF y 16 V
- C2: Condensador electrolítico 1uF 16V
- T1: 117V/230V CA primario a 9V-0-9V, transformador secundario 1A
¿Qué es más?
Comparador de voltaje Regulador de amplificador operacional Zener
¿Cuál es un mejor circuito?
Además de este método, también tenemos una forma de comparar el voltaje de salida con el voltaje del diodo Zener. Utilizando un amplificador operacional como comparador. Como se muestra en la siguiente figura.
Cuando la energía llega a la entrada, hay un voltaje a través del diodo Zener de 12 V. Por lo tanto, el pin 3 del amplificador operacional (CA3140) también tiene un voltaje igual a 12 V.
Cuando la energía llega a la entrada, hay un voltaje a través del diodo Zener de 12 V. Por lo tanto, el pin 3 del amplificador operacional también tiene un voltaje igual a 12 V.
Hace que el pin de salida 6 de un amplificador operacional tenga un voltaje positivo. Sesgar Q1 funciona. Entonces, la corriente fluye a través de los pines CE y R3.
Si los pines 2 y 3 son más altos, entonces el voltaje saldrá del pin 6. Para polarizar Q1, fluye más corriente. Hasta que los pines de voltaje 2 y 3 sean iguales.
Veremos que este circuito tiene una mayor estabilidad que un solo transistor.
Piezas que necesitarás
- IC1: CA3140, 4,5 MHz, amplificador operacional Bimos con entrada MOSFET/salida bipolar
- P1: Transistor NPN 2N3053, 0,7 A, 40 V
- ZD1: diodo Zener de 12V 0,5W
- C1: condensador electrolítico 10uF 25V
Resistencias de 0,25 W, tolerancia: 5 % - R1, R3: 1,2K
- R2: 4,7K
Conclusión
Podemos ver que el Diodo Zener se utiliza en varios circuitos.
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