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Diodo Zener

elettronica




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Diodo Zener


Il diodo Zener è progettato per poter funzionare nella zona di breakdown

Il suo simbolo ( o per lo meno quello adoperato dal Cirmaker ) è il seguente


La caratteristica corrente-tensione evidenzia che lo zener:



q       se polarizzato direttamente, si comporta come un diodo normale

q       quando è polarizzato inversamente non conduce se la polarizzazione inversa non oltrepassa la tensione di rottura

q       quando conduce inversamente si comporta da stabilizzatore di tensione; esso, infatti, è capace di subire grandi variazioni di corrente mantenendo costante la tensione ai suoi capi

Anche per lo Zener si danno dei modelli semplificativi:

Nel primo modello uno zener in conduzione inversa viene assimilato ad un generatore di tension 828h79i e continua, di valore pari a Vz, che assorbe corrente


Nel secondo modello uno zener in conduzione inversa viene assimilato ad un generatore di tension 828h79i e continua, di valore pari a Vz, che assorbe corrente con in serie la resistenza interna Rz, di piccolo valore




La potenza dissipata dallo Zener è   Pz= Iz*Vz

I data sheet del diodo riportano, tra l'altro:

q       la massima potenza dissipabile Pzmax, oltre la quale la temperatura del dispositivo sale oltre la massima consentita ed esso si distrugge

q       la massima corrente permessa Izmax

q       il valore della resistenza interna Rz per un dato valore di Iz



I data sheet riportano anche la curva di riduzione e il coefficiente di riduzione ( ΔPzmax/ΔTa ) della massima potenza dissipabile all'aumentare della temperatura ambiente Ta.

Infatti, se Ta aumenta, l'incremento di temperatura che il diodo può subire per arrivare a Tmax si riduce; e con esso la massima potenza dissipabile.
















Regolatore a Zener




Text Box: IzText Box: ILLo Zener , in conduzione inversa, è usato come stabilizzatore di tensione perché è in grado di mantenere costante la tensione ai sui capi , al variare della corrente che lo attraversa. Ecco lo schema di un semplice regolatore a Zener:



Text Box: Vs


Osserviamo come si comporta il regolatore al variare della tensione uscente dal raddrizzatore filtrato.

La similazione evidenzia che, se aumenta Vs, aumentano Is e Iz; invece IL e Vout restano quasi costanti; analogamente se Vs diminuisce, diminuiscono Is e Iz ma IL e Vout restano quasi costanti.

Vediamo ora come si comporta il regolatore al variare del carico RL

Come possiamo vedere, al diminuire di RL sul carico affluisce più corrente e diminuisce quella dello Zener; viceversa se RL aumenta.

Perché il regolatore funzioni correttamente è necessario che Iz:

q       non scenda al di sotto di un certo valore Izmin, altrimenti il diodo non stabilizza bene

q       non superi Izmax, altrimenti il diodo si distrugge.

Rs va scelta, perciò, adeguatamente

La corrente assorbita dallo Zener diventa elevata quando Vs è massima e il carico è staccato (IL=0); in queste condizioni

Iz= (Vsmax-Vz)/Rs < Izmax

E allora:

Rs> (Vsmax-Vz)/Izmax

La corrente assorbita dallo Zener diminuisce molto quando Vs è minima e il carico assorbe la massima corrente (IL=ILmax); in queste condizioni

Iz= (Vsmin-Vz)/Rs -ILmax > Izmin

E allora:

Rs<(Vsmin-Vz)/(Izmin+Ilmax)

In definitiva:

(Vsmax-Vz)/Izmax < Rs < (Vsmin-Vz)/(Izmin+Ilmax)

Ma vediamo il comportamento di un alimentatore stabilizzato elementare, costituito da un raddrizzatore filtrato, seguito da un regolatore.

La simulazione evidenzia che l'ondulazione è stata ridotta di parecchio.

L'ondulazione residua sul carico può essere valutata studiando il seguente circuito:








VRout, l'ondulazione residua in uscita, è determinata dall'ondulazione VRin entrante nel regolatore ( quella uscente dal raddrizzatore filtrato ).

Se si applica la sovrapposizione degli effetti, Vrout  si ricava dal seguente circuito:







Di solito   Rz RL e perciò  Rz||RL Rz ; perciò:


VRout Vrin*Rz/(Rz+Rs) Vrin*Rz/Rs










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