Díodo Zener

Para além da denominação Díodo Zener, é também conhecido por diodo de ruptura, diodo de tensão constante, díodo regulador de tensão ou diodo de condução reversa.

Componente Díodo Zener
Diodo Zener

Simbolo Díodo Zener
Símbolo Zener


O díodo zener quando polarizado inversamente (ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) permite manter uma tensão constante aos seus terminais (UZ) sendo por isso muito utilizado na estabilização/regulação da tensão nos circuitos.
Díodo Zener
Zener no circuito
O gráfico de funcionamento do zener mostra-nos que, directamente polarizado (1º quadrante), ele conduz por volta de 0,7V, como um díodo comum. Porém, na ruptura (3º quadrante), o díodo zener apresenta um joelho muito pronunciado, seguido de um aumento de corrente praticamente vertical. A tensão é praticamente constante, aproximadamente igual a Vz em quase toda a região de ruptura. As folhas de dados (data sheet) geralmente especificam o valor de Vz para uma determinada corrente IZT;
Díodo Zener Funcionamento
Funcionamento Zener
A utilização do díodo zener é limitada pelos seguintes parâmetros:  
Vz – Tensão de zener (este valor é geralmente especificado para uma determinada corrente de teste IZT)
Iz max – Corrente de zener máxima, se for ultrapassada o díodo queima;
Iz t – Corrente de teste do zener;
Iz min – Corrente de zener mínima, abaixo deste valor não regula
Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ)
Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro da zona de ruptura sem ser destruído.

Nas especificações do fabricante inclui-se também a corrente máxima que um diodo pode suportar, em função da máxima potência que o mesmo pode suportar.

IZMax = PZM / VZ
IZMax = máxima corrente de zener especificada
PZM = potência especificada
VZ = tensão de zener

Impedância Zener ZZT

Quando um diodo zener opera na região de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento na tensão. Isto significa que o diodo zener tem uma pequena resistência, que também é denominada impedância zener (ZZT), também referenciada à corrente de teste IZT para medir VZ. Assim por exemplo, para um diodo fictício 1NZX45, com as especificações VZT = 12V; IZT = 20mA e ZZT = 5Ω, indica que o diodo zener tem uma tensão de 12V e uma resistência de 5 Ω para uma corrente de 20mA.

Regulação tensão

Para que ocorra o efeito regulador de tensão é necessário que o diodo zener funcione dentro da região de ruptura, respeitando as especificações de corrente máxima.

Circuito com díodo zener
Circuito com diodo zener

A corrente que circula por RS que é a corrente que circula pelo diodo zener é dada pela fórmula:

IRS = (VE - VZ) / RS

Para entender como funciona a regulação de tensão, suponha que a tensão VE varia entre 9V e 12V respetivamente. Devemos então obter o ponto de saturação (interseção vertical), fazendo com que VZ = 0.

q1 (VZ = 0), temos: I = 9/470 = 19mA
q2 (VZ = 0), temos: I = 12/470 = 25mA

Para obter o ponto de rutura (interseção horizontal), IZ = 0.

q1 (IZ = 0), temos: VZ = 9V
q2 (IZ = 0), temos: VZ = 12V
Regulação tensão Zener
Regulação tensão

Analisando o gráfico, observa-se que embora a tensão VE varie entre 9V e 12V respectivamente, haverá mais corrente no díodo zener. Portanto embora a tensão VE tenha variado de 9 a 12V, a tensão zener ainda é aproximadamente igual a 6V.


Cálculo Componentes Díodo Zener

Insira os valoresZener - Res. Limitador
Uent - Max. tensão entrada (Volts)
cálculo zener
Uent - Min. tensão entrada (Volts)
UZ - Tensão saí­da (Volts)
IZ - Corrente máx. saí­da (mA)
Resultados:
R Limitador Zener

Referências comuns de zeners 

ZENER ZENER TENSÃO VOLTS POTÊNCIA WATTS
1N746A BZX79C3V3 3,3 0,5
1N747A BZX79C3V6 3,6 0,5
1N748A BZX79C3V9 3,9 0,5
1N750A BZX79C4V7 4,7 0,5
1N751A BZX79C5V1 5,1 0,5
1N752A BZX79C5V6 5,6 0,5
1N753A BZX79C6V2 6,2 0,5
1N754A BZX79C6V8 6,8 0,5
1N755A BZX79C7V5 7,5 0,5
1N756A BZX79C8V2 8,2 0,5
1N757A BZXT9C9V1 9,1 0,5
1N758A BZX79C10 10 0,5
1N962B BZX79C11 11 0,5
1N759A BZXT9C12 12 0,5
1N964B BZX79C13 13 0,5
1N965B BZX79C15 15 0,5
1N966B BZX79C16 16 0,5
1N967B BZX79C18 18 0,5
1N968B BZX79C20 20 0,5
1N969B BZX79C22 22 0,5
1N970B BZX79C24 24 0,5
1N971B BZX79C27 27 0,5
1N972B BZX79C30 30 0,5
1N973B BZX79C33 33 0,5
1N4728A BZX81C3V3 3,3 1
1N4729A BZX81C3V6 3,6 1
1N4730A BZX81C3V9 3,9 1
1N4731A BZX81C4V3 4,3 1
1N4732A BZX81C4V7 4,7 1
1N4733A BZX81C5V1 5,1 1
1N4734A BZX81C5V6 5,6 1
1N4735A BZX81C6V2 6,2 1
1N4736A BZX81C6V8 6,8 1
1N4737A BZX81C7V5 7,5 1
1N4738A BZX81C8V2 8,2 1
1N4739A BZX81C9V1 9,1 1
1N4740A BZX81C10 10 1
1N4741A BZX81C11 11 1
1N4742A BZX81C12 12 1
1N4743A BZX81C13 13 1
1N4744A BZX81C15 15 1
1N4745A BZX81C16 16 1
1N4746A BZX81C18 18 1
1N4747A BZX81C20 20 1
1N4748A BZX81C22 22 1
1N4749A BZX81C24 24 1
1N4750A BZX81C27 27 1
1N4751A BZX81C30 30 1
1N4752A BZX81C33 33 1

TENSÃO VOLTS ZENER 0,5W ZENER 1W ZENER 5W
2,4 1N5221B ------------ -----------
2,7 1N5223B ------------ -----------
3.0 1N5225B ------------ -----------
3.3 1N5226B 1N4728A 1N5333B
3,6 1N5227B 1N4729A 1N5334B
3,9 1N5228B 1N4730A 1N5335B
4,3 1N5229B 1N4731A 1N5336B
4,7 1N5230B 1N4732A 1N5337B
5,1 1N5231B 1N4733A 1N5338B
5,6 1N5232B 1N4734A 1N5339B
6,0 1N5233B ------------- 1N5340B
6,2 1N5234B 1N4735A 1N5341B
6,8 1N5235B 1N4736A 1N5342B
7,5 1N5236B 1N4737A 1N5343B
8,2 1N5237B 1N4738A 1N5344B
8,7 ----------- ------------- 1N5345B
9,1 1N5239B 1N4739A 1N5346B
10 1N5240B 1N4740A 1N5347B
11 1N5241B ------------- 1N5348B
12 1N5242B 1N4742A 1N5349B
13 1N5243B 1N4743A 1N5350B
14 ----------- ------------- 1N5351B
15 1N5245B 1N4744A 1N5352B
16 1N5246B 1N4745A 1N5353B
18 1N5248B 1N4746A 1N5355B
20 1N5250B 1N4747A 1N5357B
22 1N5251B 1N4748A 1N5358B
24 1N5252 1N4749A 1N5359B
27 1N5254B 1N4750A 1N5361B
28 ----------- ------------- 1N5362B
30 1N5256B 1N4751A 1N5363B
33 1N5257B 1N4752A 1N5364B
36 1N5258B 1N4753A 1N5365B
39 1N5259B 1N4754A 1N5366B
43 1N5260B 1N4755A 1N5367B
47 1N5261B 1N4756A 1N5368B
51 1N5262B 1N4757A 1N5369B
56 1N5263B 1N4758A 1N5370B
62 1N5265B 1N4759A 1N5372B
68 1N5266B 1N4760A 1N5373B
75 1N5267B 1N4761A 1N5374B
82 1N5268B 1N4762A 1N5375B
91 1N5270B 1N4763A 1N5377B
100 ----------- 1N4764A 1N5378B
120 ----------- ------------- 1N5380B
150 ----------- ------------- 1N5383B
200 ----------- ------------- 1N5388B