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Diodo Zener

 

Il diodo zener

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.

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