Diodo Zener

Figura 1 - Diodo Zener

O Diodo Zener é um dispositivo semicondutor especialmente projetado para operar na região reversa ou reversamente  polarizado. Tal como o diodo retificador ele é formado por um Junção PN. O físico responsável pela descoberta dessa propriedade foi Clarence Zener (1905-1993), e o nome do diodo zener é uma homenagem a esse cientista. O Funcionamento desse dispositivo está relacionado a dois fenômenos: efeito Zener e o efeito avalanche.

Processo de Fabricação do Diodo Zener
Os diodos do tipo zener são dispositivos semicondutores de dois terminais com uma Junção PN muito maior que o diodos convencionais, pois a operação na região reversa decorrente em uma dissipação maior de potência. Também o nível de dopagem no semicondutores do tipo P e N que forma a junção PN é maior, a fim de diminuir a tensão de avalanche. Esses dispositivos também são chamados de Diodos de Referência ou Diodo de Avalanche. 


Funcionamento do Diodo Zener
Os diodos quando reversamente polarizados possuem um corrente de fuga divido aos portadores minoritários, porém essa corrente tem valores muito pequenos para serem consideradas. Entretanto quando a diferença de potência entre os terminais do diodo reversamente polarizado atingem uma valor da tensão de ruptura, ocorre um aumento abruto da corrente reversa e a destruição do dispositivo devido a elevada dissipação de energia (efeito Joule). Nos diodos zener corre a mesma coisa porém esse componente semicondutor é fortemente dopado o que torna a tensão de ruptura (Vz) bem menor que nos diodos convencionais (zona de trabalho, Figura 2), da mesma forma a área da junção é aumentada o que facilita a dissipação da potência.

Figura 2 - Curva característica do diodo zener

Vz : tensão no Zener (parâmetro do diodo, vem do fabricante)

Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ)
Iz : corrente do Zener

Circuito com Diodo Zener
A bateria é responsável por fornecer a energia do circuito composto pelos Resistores R e Rc e o Diodo zener. O Resistor R tem a função de limitar a corrente Iz a valores designados pelo fabricante e o resistor Rc é a carga.

Figura 3 - Circuito com Diodo Zener

Efeito de zener

Ao polarizar um diodo zener com uma tensão reversa igual a Vz há o rompimento das ligações covalentes no semicondutor, esse efeito se chama ruptura zener e depende do grau de dopagem do material semicondutor.

Efeito de avalanche
Com o aumento da tensão reversa sobre o diodo também a um aumento da velocidade das cargas elétrica no semicondutor. Esse aumento de velocidade faz com que os choques dos elétrons livres contra a rede cristalina produz energia suficiente para libertar elétrons da camada de valência (ionização). O Elétron que foi libertado também é acelerado libertando outros elétrons, isso da origem a uma reação em cadeia conhecida com efeito avalanche.

Veja também:
Tabela de diodo Zener