Cálculo de la tensión del diodo zener

Question

Tenemos un ejercicio de ejemplo en el que necesitamos calcular el voltaje y la corriente en ciertos lugares de un circuito con un diodo zener con diferentes voltajes de entrada (que van de -10v a 10v). La mayor parte del ejercicio consiste en aplicar la ley de ohm pero no consigo averiguar cómo obtienen la tensión sobre el diodo (el número azul).

Estas son partes de la solución El número naranja es la tensión de la fuente (-1,05V en el primer caso y 6v en el segundo). Los números verdes se calculan utilizando la ley de ohm y la tensión sobre el diodo. Pero como obtienen el numero azul (que es el voltaje sobre el diodo) es un completo misterio para mi :/

NOTA: El inglés no es mi lengua materna, por lo que es posible que me equivoque en algunos términos.

Answer 1

Bienvenido al sitio y tu inglés es muy bueno.

Cuando está polarizado hacia delante (mayor tensión en el ánodo, menor tensión en el cátodo), un diodo zener se comporta igual que un diodo normal. Tiene una caída de tensión hacia delante de unos 0,7 V, aunque la tensión exacta depende del dispositivo, la corriente que lo atraviesa, la temperatura, etc. Como un diodo normal.

El diodo zener sólo muestra sus propiedades especiales en polarización inversa (mayor tensión en el cátodo, menor tensión en el ánodo). Todos los diodos tienen una tensión de ruptura inversa, por la que empiezan a conducir cuando se aplica una tensión inversa suficientemente alta. Un diodo zener está clasificado con una tensión de ruptura inversa determinada y es mucho más estable con ella de un dispositivo a otro que otros diodos.

Y eso es lo que ves en tu circuito. Cuando el generador de voltaje produce un voltaje negativo, el diodo zener se polariza hacia adelante y conduce como un diodo normal. De ahí vienen tus -0,7 V. Cuando el generador de tensión produce una tensión positiva, el zener tiene su caída de tensión nominal a través de él (dispositivo ideal aquí).

Tenga en cuenta que la tensión nominal de ruptura inversa de un diodo zener es sólo una cifra orientativa y que no son muy precisos ni estables, ya que la corriente que los atraviesa y la temperatura cambian. Consulte siempre la hoja de datos del dispositivo para obtener información detallada sobre el comportamiento de su tensión de ruptura inversa.

Answer 2

En este ejemplo, el Zener está polarizado hacia delante. En ese caso funciona como un diodo normal. La particularidad de los zener es que funcionan con polarización inversa.

Los números aquí son un poco engañosos, y están asumiendo una característica idealizada del diodo. Con Vin siendo -1,05 V, las resistencias hacen que se apliquen 700 mV a través del diodo. Quien creó este diagrama aparentemente está haciendo la suposición simplificada de que el diodo no conducirá corriente hacia adelante hasta que se le apliquen 700 mV.

Eso puede ser una aproximación válida en algunos circuitos, pero no me gusta aquí debido a las bajas corrientes. Cualquier diodo de silicio real va a tener alguna corriente medible a 700 mV de polarización directa. Esa corriente podría ser fácilmente más que los pequeños 350 µA que fluyen en este circuito.

Tome esto como un ejercicio para trabajar a través de divisores de tensión y un modelo muy básico de un diodo, pero no un buen ejemplo de cómo un diodo real reaccionaría en un circuito real.

En este ejemplo, el Zener tiene polarización inversa, por lo que hace su cosa especial de Zener. Esa cosa especial es conducir cuando el voltaje inverso alcanza el voltaje Zener.

En este caso, las dos resistencias dividen la fuente de 6 V para hacer 4 V inversos a través del Zener. Sin embargo, la tensión del Zener es de 5 V. Como los 4 V aplicados son menores que los 5 V en los que el Zener conduciría, el Zener no conduce. En el mejor de los casos, actúa como un circuito abierto. Por eso la corriente a través de él se muestra correctamente como 0.

Answer 3

Mira este DC_operating point solver.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab