Diodo Zener - Como Funciona? Onde usar?

o Olá pessoal sejam bem vindos a mais um vídeo do canal eletroled Hoje vamos falar do famoso diodo Zener todos conhecem o diodo Zener Vamos então explorar um pouco mais esse componente já conhecido mas sempre tem algum detalhe interessante que a gente pode relembrar o até mesmo aprender para quem ainda não viu no detalhes ok então vamos falar sobre o diodo Zener um diodo bastante utilizado em eletrônica até hoje apesar das suas limitações ele é um diodo ainda bastante aplicado Em algumas situações Então qual seria o símbolo do diodo Zener e ele tem um símbolo assim basicamente bem parecido com o diodo retificador mas tem essas duas lapinhas aqui ele tem uma característica similar ao diodo retificador comum mas tem um detalhe importantíssimo que faz eles ser diferenciado em relação aos outros então basicamente gente pode ver o seguinte aqui na curva dele famosa curva vi né sendo que eu tenho ver aqui no eixo do X e e que é corrente aqui no eixo X e Y a característica dele é seguinte um diodo convencional começa a conduzir quando eu aplico uma atenção diretamente nele Ou seja quando eu polarizo o anodo com positivo e O negativo que acontece com um de outro convencional ele começa a conduzir aqui mais ou menos 100 0607 volts nesse ponto ele tem uma corrente aqui muito baixa né o tendendo a zero no início e botar aqui e quando ele chega aqui né se ponto aqui de 06 07 ele conduz E aí aumenta corrente isso aqui é um diodo convencional e também ao comportamento do diodo Zener quando você for Larissa dessa maneira já o diodo convencional quando você for lá avisar ele reversa mente ou seja negativo ou não a no doe positivo no catodo o convencional como é que ele faz ele não conduz o conduz assim uma corrente de reversa tendendo a zero praticamente e quando chega lá embaixo na tensão de Break Down ele provavelmente queima porque aquele dá uma para aqui ó avalanche né uma corrente altíssima e atenção aqui é muito alta de centenas de volts ou até mais de mil volts em alguns casos e já o diodo Zener aí que ele entra ele tem uma utilidade quando você for Larissa ele reversa mente porque ele conduz com uma atenção muito menor essa atenção é conhecida como tensão Zener por vá para os mais puristas essa tensão Zener na verdade ela é só tem um certo valor aqui três quatro vou cima disso seria uma tensão de ruptura só que ele trabalha com uma corrente limitada Portanto ele consegue regular aquela tensão reversa a gente na prática chama de tensão Z né seja lá qual for então se eu tiver um Zener daqui por exemplo de 10 volts e quando chegar aqui a tensão reversa de 10 volts um pouco seja aqui ele conduz ele conduz e mantém aquela tensão de condução naquele valor será uma certa flutuação Mas ela é mínima nela varia um pouco com a temperatura varia com algumas outras condições mas em tese ele mantém essa tensão constante quando você pô Larissa ele reversamente e o valor da tensão reversa atingir a tensão Zener que nesse ponto aqui vamos porque aqui fosse 10 outros e aí a primeira aplicação do diodo Zener seria um circuito de regulação de tensão Onde eu consigo regular uma atenção utilizar um diodo Zener conforme a característica dele então por isso que você tem de outros genes no mercado mas antes pessoal gostaria de lembrar que Ápice biwei que fornecem placas de circuito impresso profissionais aqui para o canal continua com a sua promoção de cupom de cinco dólares para primeira compra basta você botar a dimensão e aqui uma placa dupla face por exemplo até 10 por 10 pediram a cotação instantaneamente você vai para segunda tela onde você marca o número de placa por exemplo 10 placas que a promoção escolhe o tipo de cor de fundo a máscara de solda Você grava no carrinho e faz o outro longe dos arquivos para confecção que o pessoal em que as tensões são anotados obviamente né esse aqui por exemplo um conjunto de diodo Zener de 15 volts então se eu quiser regular 15 e vou se eu vou usar um desses aqui esse daqui é um diodo Zener de 30 volts eles têm tensões elevadas né 30 volts aliás isso aqui é o Zap por favor e esse aqui 12 volts você tem tensões menores como 3. 3 V 5 volts e por aí vai e você faz um regulador a questão que hoje em dia com várias outras opções de regular a tensão você não usa mais diodo Z né justamente porque ele trabalha com corrente muito baixo então Eu precisaria de um transistor para aumentar a e ele também é tem uma influenciar relativamente alta com a temperatura então a estabilidade dele não é tão grande então ele não é tão usado para regulação de tensão salvo Se for para uma corrente muito baixo uma corrente da ordem ordem de algumas dezenas de milhar amperes você ainda pode usar para um circuito muito simples um diodo Zener com essa funcionalidade Hoje ele é utilizado o mágico outras funções ele é utilizado basicamente para fazer o que a gente chama de clipe ou clamping é que seriam corte de tensão limitador de tensão para determinado circuito ti atuando como proteção de entrada ou em circuitos de áudio para gerar distorções ou mesmo para fazer alguma limitação de tensão Ok então as aplicações Ainda bem frequente do diodo Zener estão focados neste segmento Depois eu mostro com mais detalhes vamos apresentar Então como seria o circuito básico para e o cálculo do uso do diodo Zener e em seguida alguns testes Olá pessoal esse aqui é um circuito típico que a gente calcula por um diodo Zener para utilizar um diodo Zener porque obviamente ele tem uma limitação de corrente e potência e nós temos que garantir que ele funcione dentro da característica dele para que ele não queime então normalmente você tem um resistor e faz uma limitação de corrente justamente para não queimar o diodo Zener característica clássica do diodo Zener é a potência dele então o fabricante ele vai dizer assim esse gênero ele é de potência de um lote ou esses n tem uma potência de 0,4 o Whats são os valores muito comuns para esses de outros pequenos aqui como esse daqui que é um diodo Zener de um lote oi oi esse aqui que é um José né de 400 minutos ok então esse vai ser o limitador para eu saber qual é o valor do resistor limitador de corrente para que o meu Zener funcione corretamente eu preciso de algumas características primeiro a tensão de entrada V que que eu vou alimentar os que eu quero fazer uma regulação de tensão aqui em cima da carga RL tá eu tenho esse diodo Zener eu outra Outro fator além da tensão de entrada a tensão Zener qual atenção que eu quero regular vamos que eu quero regular 5 volts e comer o meu vz que a tensão Zener seja 5 volts então eu usei ele é 10 a 15 minutos OK depois a potência dele fabricante de isso olha esse é um vezes de 5 volts EA potência Z potência dos né de um lote é isso já ajuda bastante para gente saber as correntes que vão trafegar aqui eu vou ter uma corrente aqui ó que vai circular que através do diodo Zener né e voltei a corrente de carga que vai circular pelo meu RL então é interessante também saber a corrente da sua carga então eu vou querer uma corrente de carga de 50 Miriam Perez que você me a corrente de carga Ok então vamos fazer alguns cálculos aqui a minha tensão de entrada vai ser de 10 volts há dez anos eu vou precisar calcular RZ com base nessas informações que a gente vai usar aqui as leis aqui de correntes e as falei de homem você consegue facilmente calcular RZ alguns cálculos bem simples vão trabalhar com duas correntes importantes primeiro disco calcule a corrente máxima do diodo Zener então sabemos que a potência é igual a tensão vezes a corrente né então a corrente máxima no diodo Zener vai ser o valor da potência dele informado pelo fabricante sobre a tensão Zener Ok Nesse caso a corrente máxima vai ser a potência máxima que é um lote sobre atenção Z né que é cinco voos então se eu pegar um e divide por 5 eu vou achar uma corrente máxima é de 0,2 amperes Então essa minha corrente um outro ponto ozenia ele não pode conduzir concorrente zero ele Exige uma corrente mini essa corrente mínima normalmente arbitrada como 10 por cento da corrente máxima essa seria corrente mínima para ele poder funcionar então nós podemos escrever também que é corrente mínima seria um décimo de 0,2 amperes a corrente mínima vai ser igual a 0,02 amperes 20. 000 amperes né corrente mínima para ele poder conduzir calculamos então o RZ em função da corrente máxima corrente mínima as tensões de entrada a tensão Zener e a corrente de carga a fórmula seria a seguinte o Olá a gente vai calcular primeiro um R mínimo o RZ mínimo e depois o RZ máximo o RZ mínimo E aí vai ser igual a tensão de entrada V - atenção Z né sobre a soma das correntes essa corrente aqui seria corrente Z né mas a corrente de carga Então vai ser a corrente Zener Easy máximo o máximo no caso do RZ mínimo Vamos botar aí cê mas mas eele quer corrente de carga que eu sei aqui ok então o RZ mínimo seria lá R mínimo seria ajustar aqui e não há a tensão de entrada 10 - tensão Zener cinco sobre corrente de máximo a gente cálculo aqui 0,2 amperes né então 0,2 a gente vai voltar tudo em amperes aqui tá mas a corrente de carga e a 50 milhanperes que seria 0,05 One Piece 50630, 05 amperes Então vamos calcular que vai dar 5 em cima embaixo vai dar 0,25 né fazendo aqui na calculadora 5 / 0,25 vamos ter um R mínimo é de 20 horas Ok e se ainda não é o valor de valor de anima a gente cálculo R mínimo aqui e depois cálculo R máximo e faz uma média para gente ter segurança no circuito Então vamos dar colocar aqui então o valor de RZ máximo vou apagar rapidamente aqui para a gente poder a fazer a mesma conta aqui para ir em Março o sexo é rezendinho ué máximo a gente vai repetir a situação A única diferença que o RZ máximo vai ser igual a mesma coisa né o a tensão de entrada menos atenção Z né sobre a diferença que agora aqui embaixo vai ser o Easy mínimo Easy mínimo mas a corrente de carga mas e ele pois é mínimo a gente já viu que a 0,02 amperes né então RC máximo e vai ser 10 - 5 horas e menos vz já vou botar aqui direto 5 né 10 - 55 sobre isso é minima seminima 0,02 mas a corrente de carga que 0,05 isso vai dar 0,07 102 mais 0,05 Então vai dar 5 / 0,07 que vai dar 71 RZ máximo de 71,4 ohms o ok então eu tenho um RZ máximo de 71,4 Rc mínimo de 20 homens como é que eu faço vou te fazer uma média aritmética entre os dois vou somar 7120 e dividir por dois vai dar 45,72 um tão R indicado aqui não RZ seria 40 e só Redondo aqui 46 anos E aí obviamente o valor comercial mais próximo aqui é 47 óculos um resistor de 47 ohms poderia atender muito bem esse meu circuito com uma carga de 50 6 amperes e um diodo Zener de um lote com 5 volts e uma entrada de 10 volts ele vai regular da melhor forma 5 volts aqui em cima da carga sabendo as suas correntes de carga então basicamente é essa forma que a gente calcula o resistor de proteção para o diodo Zener por isso o Zener é muito pouco usado em regulação direta de tensão para cargas muito altas e tenha correntes mágicas em miliamperes por exemplo a não ser existem alguns energia e potência pode ser usados mais cada vez são menos usados o que se faz é geralmente botar aqui um circuito em série com um transistor de potência para poder suportar mesmo assim os circuitos reguladores lineares ou Xavier são muito mais vantajosa do que ele nessa situação então por isso a gente utiliza em Outras aplicações que eu vou mostrar agora é bom pessoal na prática um circuito de proteção típico na entrada por exemplo de um microcontrolador pic ou seja lá qual for o microprocessador e se tem algumas entradas no caso de me controlar duas tem algumas entradas com circuitos analógicos digitais e que tem limitação de tensão de entrada muitas vezes a entrada de um controlador desses é limitada a três pontos um multi o 3.

3 V melhor dentro é bom se você tem um sinal que pode eventualmente passar de 3. 3 você tá arriscando a entrada do controlador se pode queimar dependendo se ele não tiver nenhum outro tipo de proteção então uma das situações utilizadas não só em microcontroladores mas também circuitos lógicos em geral que tem limitação de tensão de entrada são críticos para isso um diodo Zener pode ser aplicado Então você coloca o famoso resistor limitador você vai calculá-la conforme a corrente é possível saber qual a corrente que é corrente mínima e máxima e essas portas então aí dependendo do circuito lógico Então você vai usar isso no cálculo e vai colocar um circuito com um diodo Zener limitando por exemplo Zener de 3. 3 V que que vai acontecer aqui se o seu sinal tiver atenção negativa por exemplo e você não quer tensão negativa na entrada ele vai atuar aqui como um diodo convencional Lembrando que você tiver atenção negativa ele vai estar diretamente polarizado e na atualização direta ele vai ceifar 106 volts 107 volts dependendo então ele vai limitar essa entrada não prejudicando circuito e quando ele tiver quer ver essa mente polarizado O que é e essa situação aqui em que o sinal positivo entra no catodo se o sinal estiver abaixo de.

. . 3 volts ele vai deixar passar o sinal normalmente e se ele passar de 3.

13 vai limitar 3. 3 porque vai chegar a atenção Zener portanto aqui ele limite o sinal se o sinal for assim por exemplo e na entrada ele vai primeiro e vai cortar por aqui no no negativo e no Positivo Ele vai cortar aqui ó que seria 3. 3 volts e bom então você vai ter um clipe aqui um corte do sinal tá a gente pode mostrar esse depois nós suas fotos se não vai ser cortado justamente dessa forma na prática você não quer que sinais mais altos adentrem ao circuito isso aqui garante que o sinal entre ele passa lá o análise do nível até o limite da entrada da porta tá então é só uma aplicação clássica você pode fazer vamos dar uma olhadinha na prática Então essa aplicação de camping do circuito com diodo Zener é bom pessoal agora eu montei aqui na própria Borges um circuitinho com um diodo Zener de 3.

3 volts em um resistor RZ de proteção Ok para corrente que eu coloquei e uma respostinha de carga que que eu vou colocar a entrada de circuito voltar uma onda quadrada para a gente poder ver a situação de corte do Gene então botar uma onda quadrada sem offset então ele vai trabalhar de - 6 - 7 volts a mais 6 mais 7 volts tá nessa faixa e vegetal aqui no circuito na entrada e na saída ou seja em paralelo com o Zener eu vou botar um canal do osciloscópio para gente ver como é que fica a forma de onda na saída e no outro canal obviamente a entrada direta para onda quadrada Então vou ligar aqui você já estão vendo aí na tela do osciloscópio eu vou ligar o gerador de funções com essa onda quadrada Só por curiosidade eu tô colocando sem retas com uma frequência básica para gente trabalhar eu não liguei ali a onda quadrada Zerado estamos aí aonde é de entrada OK tá Centralizado aí no na tela do osciloscópio a entrada a saída vai tar no canal amarelo no outro canal eu vou ligar agora esse outro canal pra gente visualizar como ficaria a saída em cima da entrada o Ok apareceu agora em amarelo a saída do nó Zener que a gente pode observar nessas duas formas de ondas primeiro aquela forma de uma neném lilás é entrada é para aquela excursiona tanto no positivo no semiciclo Positivo como negativo integralmente ela é simétrica então ela tem aqui tá marcando cerca de e aqui tá dois motivo divisão Tá aproximadamente 36 volts aqui ficou a pico aproximadamente na entrada só para 6 volts pico a pico na entrada em cima do Zé né o que que vai acontecer no semiciclo negativo ele vai estar cortado em 06 07 que ele vai funcionar diretamente polarizado como se fosse um diodo retificador então repara que aqui ó a linha do zero essa linha Central então aqui tá levemente abaixo da linha do zero marcando aproximadamente 06 07 Volts no semiciclo negativo é o corte dele e a partir dessa linha Central para cima é a tensão Zener ele tá marcando 3,2 volts 3,1 volte que a tensão Zener aqui tanto é que somando aqui o pico a pico a gente vai 3. 40 3.