Diodos Zener roscados
(13)Os díodos Zener são uma família de elementos semicondutores e um subgrupo de díodos que são condutores de corrente assimetricamente, isto é, que têm diferentes propriedades dependendo da sua direção de polarização.
Quando têm polarização direta, os díodos Zener apresentam propriedades idênticas às dos díodos semicondutores normais. Isso significa uma diminuição na tensão aplicada aos seus terminais ao nível de, aproximadamente, 0.7 V. A diferença é o seu comportamento em polarização invertida. No caso dos díodos semicondutores normais, exceder o valor invertido de tensão nominal especificado pelo fabricante provoca a sua rutura, o que, se a corrente que circula pelo díodo não for limitada neste ponto, sem dúvida provocará danos. Além disso, mesmo com essa limitação, o componente pode danificar-se devido ao sobreaquecimento. No entanto, o valor invertido de tensão para os díodos semicondutores normais não é indicado com grande precisão, pelo que a discrepância entre o valor que se encontra na documentação e o valor real pode ser de vários pontos percentuais.
No caso de um díodo Zener, o valor da tensão gerada por um díodo com polarização invertida é indicado com muito maior precisão. A isso chamamos tensão Zener ou tensão de rutura por avalanche. Se se exceder o valor deste parâmetro, para uma faixa muito ampla de corrente que flui através do díodo, a tensão nos terminais permanecerá quase constante, o que se pode ver claramente no terceiro quarto de qualquer modelo característico do díodo Zener, em forma de dependência corrente-tensão. Como no caso dos díodos normais, se a corrente no momento da rutura do díodo Zener estiver adequadamente limitada e a potência emitida não for demasiado alta, não provocará danos. No entanto, os díodos Zener são especialmente fabricados para terem uma rutura controlada, pelo que é muito mais difícil danificá-los desta forma. Se usarmos um díodo Zener num sistema eletrónico, estará quase sempre protegido contra o fluxo excessivo de corrente, porque esperamos que flua na sua direção inversa com bastante frequência ou até mesmo de forma contínua, o que não podemos dizer dos díodos semicondutores normais.
Díodos Zener – propriedades e aplicações
Os díodos Zener com um valor invertido de tensão baixo conduzem a corrente em sentido inverso devido ao chamado efeito Zener. Estes díodos têm junções p-n altamente dopadas. No caso de elementos com uma tensão Zener alta, ocorre a chamada rutura por avalanche. Vale a pena lembrar que ocorrem ambos os efeitos para cada um destes díodos, independentemente do valor invertido de tensão nominal, embora um deles possa ser maioritariamente dominante.
Para percebermos melhor o funcionamento dos díodos Zener, vale a pena considerar o caso de um sistema simples em que é colocado um díodo deste tipo entre as saídas da fonte de alimentação regulada, e uma das suas saídas é conectada em série com a resistência correta que limita a corrente que flui através dela ao valor apropriado e para a qual a estabilização de tensão funciona de forma mais eficiente. O valor de resistência desta resistência é geralmente indicado na documentação do componente eletrónico. Quando o díodo está polarizado na direção inversa, enquanto aumenta a tensão de alimentação, a diferença de tensão nas saídas do díodo será a mesma que indica o ecrã da fonte de alimentação. No entanto, se este valor exceder a tensão de rutura do díodo, a diferença de tensão nos seus terminais continuará a ser igual à tensão Zener, mesmo se aumentarmos gradualmente a tensão gerada pela fonte de alimentação. Pode dizer-se que o díodo Zener estabiliza a tensão.
No entanto, os díodos Zener não devem ser usados para estabilização de tensão com a intenção de alimentar um sistema eletrónico. Para este fim, são utilizados estabilizadores de tensão dedicados, como o popular estabilizador LM317. A principal diferença entre os dois componentes é a corrente que pode passar entre si. Enquanto no caso do estabilizador LM317 é um valor de cerca de 1,5 A, no caso dos díodos Zener serão valores a partir de 5 mA; e no caso dos díodos Zener de parafuso, que são muito maiores do que os seus homólogos SMD ou SMD THT, é possível conduzir correntes de cerca de 0.5 a 0.6 A. Estes valores podem, porém, diferir significativamente em função do modelo específico, pois pode encontrar, por exemplo, díodos THT Zener capazes de transmitir até 1.5 A.
Pelas razões descritas anteriormente, os díodos Zener raramente são utilizados como fonte de tensão estabilizada e só para sistemas que consomem pouca corrente, sendo que a sua principal aplicação é atuar como fonte de tensão de referência, por exemplo, em fontes de alimentação estabilizadas, embora também sejam utilizados como elemento de proteção e antissobretensão, por exemplo, contra descargas eletrostáticas (ESD) ou outros picos de tensão transitórios.
Díodos Zener de parafuso
Os díodos Zener de parafuso são um subtipo específico de díodos Zener, que têm uma das suas ligações em forma de parafuso, pelo que a sua montagem se denomina “aparafusada”. A segunda ligação tem a forma de uma placa com um orifício para soldar. Também se define a sua estrutura, informando sobre qual das ligações se encontra no parafuso (ânodo [+] ou cátodo [-]). Há dois tipos de carcaças com díodos Zener de parafuso: DO4 e DO5. Em comparação com os díodos SMD ou THT, também têm potências muito mais altas que conseguem dissipar, sendo os dois valores mais populares 10 W e 50 W, enquanto a tensão Zener para estes elementos pode variar entre aproximadamente 3.9 V e 200 V. Vale a pena ter presente que a diversidade destes valores é significativa. Há de 4.3 V, 4.7 V, 5.1 V, 5.6 V, 6 V, 6.2 V, 6.8 V [...]. Como pode ver, a variação das classificações de tensão invertida para os díodos Zener é bastante grande, pelo que encontrar o componente adequado para a sua aplicação eletrónica não será um problema.
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