Diodo Zener
Zener Diode.JPG
Tipopassivo
Principio di funzionamentoEffetto Zener
Inventato daClarence Zener
Simbolo elettrico
Zener diode symbol.svg
Configurazione pinAnodo e Catodo
Vedi: componente elettronico

Il diodo Zener è un tipo di diodo a giunzione p-n, il cui comportamento è determinato dalla combinazione dell'effetto Zener e dell'effetto di breakdown a valanga, ed è caratterizzato dalla tensione Zener Vz, corrispondente alla tensione di breakdown, dipendente dalla resistività del materiale (cioè dal drogaggio delle zone p ed n) nonché dalla temperatura di lavoro. Viene spesso usato in polarizzazione inversa come elemento di riferimento della tensione al valore Vz e trova applicazione come stabilizzatore di tensione.

Principio di funzionamentoModifica

 
Caratteristica V/I del diodo Zener

Se polarizzato direttamente (tensione anodo > tensione catodo), il diodo Zener ha un comportamento analogo al diodo normale (primo quadrante del grafico in figura). Caratteristica peculiare del diodo Zener è il suo comportamento quand'è polarizzato inversamente (tensione anodo < tensione catodo) e viene utilizzato in questo modo nella maggior parte delle applicazioni.

Quando la tensione ai capi del diodo Zener è compresa tra 0 V e Vz, il componente è interdetto e si comporta come un interruttore aperto. Non appena la tensione applicatagli sale al di sopra di Vz (detto tensione di Zener o tensione di breakdown) si innesca l'effetto valanga, per il quale si ha un forte passaggio di corrente tra i due terminali del dispositivo. Il diodo Zener è capace di resistere al forte passaggio di corrente e mantiene ai suoi capi la tensione Vz.

Non appena la tensione scende al di sotto di |Vz|, il componente ritorna allo stato di interdizione.

CaratteristicheModifica

L'effetto Zener è ottenuto drogando fortemente le due zone p ed n. Applicando la tensione di Zener Vz si crea un campo elettrico di circa 20 MV/m che è sufficiente a strappare agli atomi gli elettroni di valenza. Variando il drogaggio delle due zone si possono ottenere tensioni di breakdown comprese tra 2 V e 600 V.

Altro parametro importante che influisce sulle prestazioni del diodo Zener è la stabilità in temperatura. Con un'opportuna selezione è possibile ottenere diodi (es. 1N829), aventi uno scostamento del valore della tensione di Zener per variazioni di 1 K contenuto in 2 parti per milione. Tramite un'analoga selezione è possibile disporre di valori di tensione di Zener, con precisione ai centesimi di volt; diodi Zener con queste caratteristiche, dispositivi custom fuori commercio, sono presenti in apparecchiature elettroniche degli anni settanta-ottanta, come ad esempio alcuni alimentatori od oscilloscopi HP.

ApplicazioniModifica

 
Esempio di applicazione del diodo Zener (stabilizzatore di tensione).

Per questa caratteristica, i diodi Zener sono spesso impiegati come limitatori di tensione. Ad esempio, nel circuito in figura:

  • se Uin < |Vzener|, Uout = Uin
  • se Uin > |Vzener|, Uout = Vzener

Applicazioni pratiche sono l'utilizzo come scaricatore oppure come limitatore di tensione in dispositivi di limitazione (in gergo "barriere") per l'alimentazione di apparecchiature a protezione intrinseca (Ex-i) installate all'interno di aree classificate (ATEX).

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Collegamenti esterniModifica

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