{"id":147261,"date":"2020-03-02T14:49:49","date_gmt":"2020-03-02T16:49:49","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=147261"},"modified":"2020-03-02T14:49:49","modified_gmt":"2020-03-02T16:49:49","slug":"diodo-zener","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/diodo-zener","title":{"rendered":"Diodo Zener"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

O\u00a0diodo Zener<\/strong>\u00a0\u00e9 basicamente como um diodo de jun\u00e7\u00e3o positivo-negativo (P-N) comum, mas normalmente operado em condi\u00e7\u00e3o de polariza\u00e7\u00e3o reversa.<\/p>\n

Mas o diodo de jun\u00e7\u00e3o positivo-negativo (P-N) comum conectado na condi\u00e7\u00e3o de polariza\u00e7\u00e3o reversa n\u00e3o \u00e9 usado como\u00a0diodo Zener\u00a0praticamente.<\/p>\n

Um\u00a0diodo Zener\u00a0\u00e9 um diodo de jun\u00e7\u00e3o positivo-negativo (P-N) especialmente projetado e altamente dopado.<\/p>\n

O nome\u00a0diodo zener\u00a0recebeu o nome do f\u00edsico americano Clarance Melvin Zener, que descobriu o efeito zener.<\/p>\n

Os\u00a0diodos Zener\u00a0s\u00e3o os componentes b\u00e1sicos dos circuitos eletr\u00f4nicos.<\/p>\n

Eles s\u00e3o amplamente utilizados em todos os tipos de equipamentos eletr\u00f4nicos.<\/p>\n

Os\u00a0diodos Zener\u00a0s\u00e3o usados principalmente para proteger os circuitos eletr\u00f4nicos contra sobretens\u00e3o.<\/p>\n

O que \u00e9 um Diodo Zener?<\/strong><\/p>\n

Um\u00a0diodo Zener\u00a0\u00e9 um dispositivo de refer\u00eancia de voltagem que utiliza as caracter\u00edsticas de polariza\u00e7\u00e3o reversa de uma jun\u00e7\u00e3o positivo-negativo (P-N) dopada, que \u00e9 feita de materiais semicondutores do tipo positivo (P) e negativo (N). Enquanto um diodo normal tem uma tens\u00e3o de quebra reversa relativamente alta, um diodo Zener tem uma quebra reversa t\u00e3o baixa quanto 1,2 volts de corrente cont\u00ednua (VDC).<\/p>\n

O\u00a0diodo Zener, como o diodo normal, possui uma banda para marcar o c\u00e1todo ou o eletrodo negativo.<\/p>\n

Na polariza\u00e7\u00e3o direta, onde o \u00e2nodo \u00e9 positivo e o c\u00e1todo \u00e9 negativo, o\u00a0diodo Zener\u00a0funciona como um diodo normal.<\/p>\n

Na opera\u00e7\u00e3o de polariza\u00e7\u00e3o reversa, o\u00a0diodo normal\u00a0permanece como um circuito aberto para uma ampla faixa de tens\u00f5es. O diodo normal pode ter uma tens\u00e3o de quebra reversa de cerca de 160 volts (V), e essa tens\u00e3o \u00e9 o n\u00edvel de pico comum de uma tens\u00e3o de linha el\u00e9trica de 110 volts de corrente alternada (VAC).<\/p>\n

O\u00a0diodo Zener\u00a0tem uma voltagem reversa muito menor. Por exemplo, um diodo Zener de 6,8 V atingir\u00e1 a quebra e manter\u00e1 a corrente que sua pot\u00eancia nominal permite.<\/p>\n

A dissipa\u00e7\u00e3o de energia no diodo deve ser aproximadamente a metade da pot\u00eancia nominal do diodo.<\/p>\n

Um\u00a0diodo Zener\u00a0de 1 watt (W) permitir\u00e1 um m\u00e1ximo de 0,147 ampere (A). \u00c9 uma boa pr\u00e1tica permitir que metade da pot\u00eancia nominal seja dissipada continuamente no dispositivo; portanto, a corrente deve ser reduzida para metade para 0,0735 A ou 73,5 miliamperes (mA). Nesta corrente, o diodo de 1 W-6,8 V estar\u00e1 apenas quente. Deve-se notar que esse diodo seria capaz de fornecer cerca de 70 mA para uma carga externa a 6,8 V. Isso faz desse diodo um simples regulador de tens\u00e3o.<\/p>\n

O\u00a0diodo Zener\u00a0pode ser conectado a um dispositivo seguidor de voltagem, como um circuito seguidor emissor de transistor bipolar de jun\u00e7\u00e3o negativo-positivo-negativo (NPN) (BPN). Anteriormente, a sa\u00edda positiva era no c\u00e1todo com polariza\u00e7\u00e3o inversa, de modo que o c\u00e1todo seria conectado \u00e0 base de um NPN BJT.<\/p>\n

O seguidor de emissor acionar\u00e1 a tens\u00e3o de base e usar\u00e1 seu ganho para fornecer uma tens\u00e3o de emissor quase igual \u00e0 tens\u00e3o de base – o que o torna um seguidor de emissor.<\/p>\n

O emissor BJT seguir\u00e1 a tens\u00e3o do diodo menos a queda de tens\u00e3o de base para emissor de sil\u00edcio de aproximadamente 0,7 V, e a sa\u00edda no emissor \u00e9 de cerca de 6,1 VCC.<\/p>\n

Se a constante de transfer\u00eancia direta do ganho de corrente direta do transistor for 100, a intera\u00e7\u00e3o do diodo e do transistor fornecer\u00e1 uma tens\u00e3o regulada de cerca de 6,1 VDC, de aproximadamente 0 A a cerca de 6 A.<\/p>\n

O que \u00e9 um circuito de diodo?<\/strong><\/p>\n

Um circuito de diodo \u00e9 qualquer um de uma variedade de circuitos el\u00e9tricos que aproveitam as caracter\u00edsticas distintivas dos diodos. Uma classe de semicondutores cristalinos com dois terminais, diodos, exibe uma forte tend\u00eancia a carregar uma carga el\u00e9trica “para frente” em uma dire\u00e7\u00e3o, enquanto praticamente a inibe completamente na outra. Os circuitos de diodo s\u00e3o comumente usados em aplica\u00e7\u00f5es de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o para converter corrente alternada (CA) em corrente cont\u00ednua (CC) e para sintonizar receptores de TV e r\u00e1dio. Eles tamb\u00e9m s\u00e3o usados como interruptores l\u00f3gicos anal\u00f3gicos e digitais, como capacitores para armazenar e aumentar temporariamente a carga el\u00e9trica, em protetores contra surtos de tens\u00e3o para evitar que picos de tens\u00e3o danifiquem os equipamentos e como sensores para detectar luz e produzir luz.<\/p>\n

Al\u00e9m dos diodos retificadores, outros tipos comuns incluem diodos emissores de luz (LEDs), diodos varicap e diodos Zener.<\/p>\n

Os diodos foram os primeiros dispositivos eletr\u00f4nicos semicondutores a serem inventados. Utilizados amplamente na ind\u00fastria eletr\u00f4nica, eles geralmente s\u00e3o feitos de sil\u00edcio, embora o germ\u00e2nio tamb\u00e9m seja usado.<\/p>\n

A resist\u00eancia el\u00e9trica de um circuito de diodo \u00e9 m\u00ednima na dire\u00e7\u00e3o direta, do \u00e2nodo ao c\u00e1todo, da\u00ed o termo “polariza\u00e7\u00e3o direta”.<\/p>\n

Os diodos de sil\u00edcio, por exemplo, apresentam uma queda de tens\u00e3o de 0,6-0,7 volts, o ponto inicial, quando a corrente \u00e9 transportada para frente.<\/p>\n

Uma tens\u00e3o m\u00ednima relativamente alta deve ser alcan\u00e7ada para que a corrente flua atrav\u00e9s de um diodo na dire\u00e7\u00e3o reversa.<\/p>\n

S\u00e3o essas propriedades que tornam os circuitos de diodos muito \u00fateis em uma ampla variedade de dispositivos eletr\u00f4nicos.<\/p>\n

Em um circuito de diodo, um diodo pode ser conectado a qualquer uma de uma ampla variedade de outros dispositivos el\u00e9tricos ou eletr\u00f4nicos – capacitores, resistores, transformadores, fontes de alimenta\u00e7\u00e3o etc. – dependendo da aplica\u00e7\u00e3o. Diodos em circuitos podem ser dispostos em s\u00e9rie ou em paralelo. Uma aplica\u00e7\u00e3o inicial de um circuito de diodo, ainda hoje amplamente difundido, \u00e9 a troca de sinais anal\u00f3gicos.<\/p>\n

Nos prim\u00f3rdios da computa\u00e7\u00e3o digital, circuitos de diodo eram usados para executar as opera\u00e7\u00f5es l\u00f3gicas digitais AND e OR.<\/p>\n

Dos muitos tipos diferentes de diodos usados em circuitos, os LEDs produzem luz de frequ\u00eancias vis\u00edveis e n\u00e3o vis\u00edveis quando a corrente passa entre os eletrodos. Os diodos Varicap ou varactor s\u00e3o usados para sintonizar receptores de r\u00e1dio e TV. Outro tipo, o fotodiodo, detecta luz. Eles normalmente operam com polariza\u00e7\u00e3o reversa e s\u00e3o usados para gerar eletricidade e em c\u00e9lulas solares fotovoltaicas.<\/p>\n

Os\u00a0diodos Zener\u00a0tamb\u00e9m operam com polariza\u00e7\u00e3o reversa e s\u00e3o amplamente utilizados em fontes de alimenta\u00e7\u00e3o para regular a tens\u00e3o, produzindo uma tens\u00e3o de refer\u00eancia est\u00e1vel.<\/p>\n

Princ\u00edpio de funcionamento do diodo Zener<\/strong><\/p>\n

Quando um diodo de jun\u00e7\u00e3o positivo-negativo (P-N) \u00e9 polarizado inversamente, a camada de deple\u00e7\u00e3o se torna maior. Se esta tens\u00e3o polarizada reversa atrav\u00e9s do diodo \u00e9 aumentada continuamente, a camada de deple\u00e7\u00e3o se torna cada vez mais ampla. Ao mesmo tempo, haver\u00e1 uma corrente de satura\u00e7\u00e3o reversa constante devido a operadoras minorit\u00e1rias.<\/p>\n

Ap\u00f3s certa tens\u00e3o reversa atrav\u00e9s da jun\u00e7\u00e3o, as transportadoras minorit\u00e1rias obt\u00eam energia cin\u00e9tica suficiente devido ao forte campo el\u00e9trico.<\/p>\n

El\u00e9trons livres com energia cin\u00e9tica suficiente colidem com \u00edons estacion\u00e1rios da camada de deple\u00e7\u00e3o e eliminam mais el\u00e9trons livres.<\/p>\n

Esses el\u00e9trons livres rec\u00e9m-criados tamb\u00e9m obt\u00eam energia cin\u00e9tica suficiente devido ao mesmo campo el\u00e9trico e criam mais el\u00e9trons livres por colis\u00e3o cumulativa. Devido a esse fen\u00f4meno comutativo, muito em breve, el\u00e9trons livres enormes s\u00e3o criados na camada de deple\u00e7\u00e3o e todo o diodo se torna condutor. Esse tipo de colapso da camada de deple\u00e7\u00e3o \u00e9 conhecido como colapso de avalanche, mas esse colapso n\u00e3o \u00e9 muito acentuado.<\/p>\n

Existe outro tipo de colapso na camada de deple\u00e7\u00e3o que \u00e9 mais n\u00edtido em compara\u00e7\u00e3o ao colapso de avalanches, e isso \u00e9 chamado de colapso do Zener. Quando uma jun\u00e7\u00e3o PN \u00e9 um diodo altamente dopado, a concentra\u00e7\u00e3o de \u00e1tomos de impureza ser\u00e1 alta no cristal. Esta concentra\u00e7\u00e3o mais alta de \u00e1tomos de impureza causa a maior concentra\u00e7\u00e3o de \u00edons na camada de deple\u00e7\u00e3o, portanto, para a mesma tens\u00e3o de polariza\u00e7\u00e3o reversa aplicada, a largura da camada de deple\u00e7\u00e3o se torna mais fina que a de um diodo normalmente dopado.<\/p>\n

Devido a essa camada mais fina de deple\u00e7\u00e3o, o gradiente de tens\u00e3o ou a intensidade do campo el\u00e9trico na camada de deple\u00e7\u00e3o \u00e9 bastante alta. Se a tens\u00e3o reversa continuar aumentando, ap\u00f3s uma certa tens\u00e3o aplicada, os el\u00e9trons das liga\u00e7\u00f5es covalentes dentro da regi\u00e3o de deple\u00e7\u00e3o saem e tornam a regi\u00e3o de deple\u00e7\u00e3o condutora. Esse detalhamento \u00e9 chamado de detalhamento do Zener.<\/p>\n

A voltagem na qual essa falha ocorre \u00e9 chamada de voltagem Zener. Se a tens\u00e3o reversa aplicada atrav\u00e9s do diodo \u00e9 maior que a tens\u00e3o Zener, o diodo fornece um caminho condutor para a corrente atrav\u00e9s dele, portanto, n\u00e3o h\u00e1 chance de mais avaria de avalanche nele. Teoricamente, a quebra do Zener ocorre em um n\u00edvel de tens\u00e3o mais baixo do que a quebra da avalanche em um diodo, especialmente dopado para a quebra do Zener.<\/p>\n

O colapso do Zener \u00e9 muito mais acentuado do que o colapso das avalanches. A tens\u00e3o Zener do diodo \u00e9 ajustada durante a fabrica\u00e7\u00e3o com a ajuda do doping necess\u00e1rio e adequado.<\/p>\n

Quando um\u00a0diodo zener\u00a0\u00e9 conectado atrav\u00e9s de uma fonte de tens\u00e3o e a tens\u00e3o da fonte \u00e9 superior \u00e0 tens\u00e3o Zener, a tens\u00e3o atrav\u00e9s de um diodo Zener permanece fixa, independentemente da tens\u00e3o da fonte.<\/p>\n

Embora nessa condi\u00e7\u00e3o, a corrente atrav\u00e9s do diodo possa ter qualquer valor, dependendo da carga conectada ao diodo. \u00c9 por isso que usamos um diodo Zener principalmente para controlar a tens\u00e3o em diferentes circuitos.<\/p>\n

\"Diodo
\nDiodo Zener<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0www.electronics-tutorials.ws\/www.electrical4u.com\/www.physics-and-radio-electronics.com\/www.wisegeek.org\/www.electronics-notes.com\/www.reuk.co.uk<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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