Coeficiente de temperatura de un diodo zener
Enviado por rompeprop • 20 de Noviembre de 2013 • Tutoriales • 5.279 Palabras (22 Páginas) • 1.668 Visitas
Coeficiente de temperatura de un diodo zener
Anteriormente habíamos visto que dependiendo de la impurezas que tengamos se puede conseguir un zener con distinto VZ (diferentes tipos de zener).
Además esto es para una misma temperatura, pero si se varía la temperatura se comporta de otra manera, veámoslo con un ejemplo:
Ejemplo:
En este caso el zener tiene un "Coeficiente de Temperatura Negativo" (porque al aumenta la temperatura disminuye VZ). Esto les ocurrirá a todos los zener hasta VZ = 5 V. Veamos que ocurre cuando tenemos un valor mayor de VZ.
Ejemplo: VZ = 15 V
Ocurre todo lo contrario que antes, la VZ aumenta con la temperatura, este zener tiene un "Coeficiente de temperatura positivo". Y esto ocurre para todos los zener de 6 V en adelante.
La razón por lo que pasa eso es porque para menos de 5 V se da el "Efecto Zener". Pero a partir de 6 V se da el "Efecto Avalancha".
¿Que hacer si queremos alimentar una carga a 11 V?
Si queremos que no varié mucho es mejor que pongamos 2 de 5,5 V porque no varían tanto con la temperatura. Para que la tensión sea más estable y no varíe tanto con la temperatura.
Otro tipo de encapsulado que tiene 2 diodos dentro es este:
En este caso tenemos un diodo normal y un zener. En este caso además de compensarse es bastante estable.
Ejemplo:
Es un convertidor CC/CC (continua en continua). Convierte 18 V en 10 V. ¿Cómo funciona? Hay que ver si el zener trabaja en ruptura.
Pero todavía hay que ver la corriente, veamos tres casos:
Recordar para estar en ruptura se tenía que cumplir:
El diodo Schottky
A frecuencias bajas un diodo normal puede conmutar fácilmente cuando la polarización cambia de directa a inversa, pero a medida que aumenta la frecuencia el tiempo de conmutación puede llegar a ser muy alto, poniendo en peligro el dispositivo.
El diodo Schottky es la solución ya que puede conmutar más rápido que un diodo normal. El diodo Schottky con polarización directa tiene 0,25 V de barrera de potencial frente a los 0,7 V de un diodo normal. Puede rectificar con facilidad a frecuencias superiores a 300 MHz.
El Diodo Varicap
El Varicap (Epicap, capacidad controlada por tensión o diodo de sintonía) es un diodo que se comporta como un condensador donde la capacidad esta controlada por la tensión.
Las regiones p y n se comportan como las placas de un condensador y la zona de deplexión es como el dieléctrico.
En inversa la anchura de la "Zona de deplexión" aumenta con la tensión inversa y la capacidad disminuye.
El diodo Zener
La aplicación de estos diodos se ve en los Reguladores de Tensión y actúa como dispositivo de tensión constante (como una pila).
Símbolo:
Característica
Su gráfica es de la siguiente forma:
Un diodo normal también tiene una zona de ruptura, pero no puede funcionar en él, con el Zener si se puede trabajar en esa zona.
La potencia máxima que resiste en la "Zona de Ruptura" ("Zona Zener"):
En la zona de ruptura se produce el "Efecto Avalancha" ó "Efecto Zener", esto es, la corriente aumenta bruscamente.
Para fabricar diodos con un valor determinado de tensión de ruptura (Vz) hay que ver la impurificación porque Vz es función de la impurificación (NA ó ND), depende de las impurezas.
La zona de ruptura no es una vertical, realmente tiene una inclinación debida a Rz:
En un "Diodo Zener Real" todos son curvas, pero para facilitar los cálculos se aproxima siempre.
Las aproximaciones para el zener son estas:
Modelo ideal (1ª aproximación)
Si buscamos su equivalente veremos que es una pila con la tensión VZ.
Esto solo es válido entre IZmín y IZmáx.
2ª aproximación
Como en el caso anterior lo sustituimos por un modelo equivalente:
Simulación
El circuito es un limitador con diodos zener. En este circuito, cuando un diodo esta polarizado en directa, el otro diodo lo estará en inversa.
Se utiliza la segunda aproximación de los diodos.
Podemos variar la escala de la gráfica modificando la escala del eje y.
Cada vez que se introduzcan nuevos datos, pulsar el botón "Calcular".
Para realización de esta simulación se han tomado estas equivalencias:
RL = Rload VL = Vload
El Regulador Zener
Habiendo visto anteriormente este circuito:
Primeramente supondremos que están conectados directamente, por lo tanto vC = vL entonces:
Problemas que podemos tener:
• RL variable (variaciones de carga).
• Variaciones de tensión de red (variaciones de red).
Debido a estos dos problemas la onda de salida de ese circuito puede variar entre dos valores y como nuestro objetivo es obtener una tensión constante a la salida tendremos que hacer algo. Para resolver este problema ponemos un regulador de tensión basado en el diodo zener.
Ahora vamos a analizar este regulador de tensión.
Regulador de tensión en vacío (sin carga)
vS estará entre un mínimo y un máximo, y el regulador tiene que funcionar bien entre esos 2 valores (vSmáx y vSmín).En este caso vS lo pondremos como una pila variable.
Además para que funcione correctamente el zener tiene que trabajar en la zona de ruptura.
Para que esté en ruptura se tiene que cumplir:
Ejemplo: Comprobar si funciona bien el siguiente circuito:
Hay que ver si en la característica los valores se encuentran entre IZmín y IZmáx para comprobar si funciona bien.
Funciona bien porque se encuentra entre los dos valores (máximo y mínimo). La salida es constante, lo que absorbe la tensión que sobra es la R (que es la resistencia limitadora).
Regulador de tensión con carga
Para comprobar que estamos en ruptura calculamos el equivalente de Thevenin desde los bornes de la tensión VZ:
Como en el anterior caso los valores del circuito tienen que estar entre un máximo y un mínimo:
El zener absorbe la corriente sobrante (IZ variable) y la resistencia (R) la tensión sobrante. Entonces a la salida la forma de la onda es la siguiente:
• 2ª aproximación
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