Diodi Zener a vite
(13)I diodi Zener sono una famiglia di elementi a semiconduttori e un sottogruppo dei diodi costituito da elementi conduttivi asimmetricamente, ossia presentano proprietà diverse a seconda della loro direzione di polarizzazione.
I diodi Zener, quando sono polarizzati nella direzione di conduzione, presentano proprietà identiche a quelle dei normali diodi a semiconduttore. Ciò implica un calo della tensione applicata alle loro uscite a livello di circa 0,7 V. La differenza, tuttavia, è il loro comportamento quando vengono polarizzati in direzione inversa. Nel caso dei normali diodi a semiconduttore, il superamento del valore nominale di tensione inversa specificata dal produttore provoca la rottura, che in assenza di limitazione della corrente condotta attraverso il diodo, a questo punto porterà senza dubbio al suo danneggiamento irreversibile. Inoltre, nonostante tale limitazione, l'elemento potrebbe ancora essere distrutto a seguito del surriscaldamento. Tuttavia, il valore della tensione inversa per i normali diodi a semiconduttore non viene espresso con elevata precisione; pertanto la discrepanza tra il valore riportato nella documentazione e il valore effettivo può essere di diversi punti percentuale.
Nel caso di un diodo Zener, il valore della tensione che causa la rottura del diodo polarizzato nella direzione inversa è espresso con una precisione nettamente superiore. Questo valore è chiamato tensione di Zener o tensione di breakdown a valanga. In caso di superamento del valore di questo parametro per un intervallo molto ampio di corrente che passa attraverso il diodo, la tensione alle sue estremità rimane quasi costante, il che può essere visto molto bene nel terzo quadrante di qualsiasi caratteristica di un diodo Zener, sotto forma di dipendenza del valore della corrente dalla tensione. Come nel caso dei diodi ordinari, se la corrente al momento della rottura del diodo Zener è adeguatamente limitata e la potenza emessa su di esso non è eccessiva, allora non avrà luogo il suo danneggiamento. I diodi Zener, tuttavia, sono fabbricati appositamente per avere una rottura controllata; pertanto in questo modo è molto più difficile condurre al loro danneggiamento. Se un diodo Zener viene utilizzato in un circuito elettronico, allora è quasi sempre protetto dal passaggio di un flusso eccessivo di corrente, poiché ci aspettiamo che questa scorra nella sua direzione inversa abbastanza spesso o anche continuamente, il che non può essere detto nel caso dei normali diodi a semiconduttore.
Diodo Zener - proprietà e applicazione
I diodi Zener con un valore di bassa tensione inversa conducono la corrente in direzione inversa grazie al cosiddetto effetto Zener. Questi diodi dispongono di giunti p-n fortemente drogati. Nel caso di elementi con un elevato valore di tensione Zener, si verifica il cosiddetto breakdown a valanga. Vale la pena notare che entrambi gli effetti si verificano per ciascun diodo di questo tipo, indipendentemente dal valore nominale della tensione inversa, sebbene uno di questi può essere dominante.
Per presentare meglio il comportamento dei diodi Zener, vale la pena considerare il caso di un circuito semplice, in cui questo tipo di diodo verrà posizionato tra le uscite dell'alimentatore regolato, e in serie a uno dei suoi pin verrà collegato un resistore opportunamente scelto per limitare al valore appropriato la corrente che passa attraverso di esso, e per il quale la stabilizzazione della tensione verrà eseguita in modo più efficace. Il valore di resistenza di questo resistore spesso viene indicato nella documentazione di un determinato componente elettronico. Al momento della polarizzazione del diodo in direzione inversa, durante l'aumento della tensione di alimentazione, la differenza di tensione in corrispondenza dei pin del diodo sarà identica a quella visualizzata sul display dell'alimentatore. Tuttavia, se viene superato il valore della tensione di breakdown di un determinato diodo, la differenza di tensione ai suoi estremi sarà comunque uguale alla tensione di Zener, anche se aumentiamo successivamente la tensione generata dall'alimentatore. Si può dire che la tensione viene stabilizzata dal diodo Zener.
Tuttavia, i diodi Zener non devono essere utilizzati per stabilizzare la tensione con l'intenzione di alimentare un circuito elettronico. A questo scopo vengono utilizzati stabilizzatori di tensione dedicati, come il popolare stabilizzatore LM317. La principale differenza tra i due componenti è la corrente che questi componenti sono in grado di condurre. Mentre nel caso dello stabilizzatore LM317 questo valore corrisponde a circa 1,5A, nel caso dei diodi Zener saranno valori a partire anche da circa 5mA; anche se nel caso di diodi Zener a vite, molto più grandi dei loro corrispettivi SMD o THT, che consentono la conduzione di correnti al livello di circa 0,5 a 0,6A. Tuttavia, questi valori possono variare in modo significativo a seconda del modello specifico, poiché è possibile trovare, ad es. diodi Zener THT in grado di condurre persino 1,5 A.
Per i motivi sopra descritti, i diodi Zener vengono utilizzati relativamente raramente come sorgente di tensione stabilizzata e solo per sistemi che conducono piccole quantità corrente; mentre la loro applicazione principale è quella di fungere da fonte di tensione di riferimento, ad es. negli alimentatori stabilizzati, sebbene siano anche utilizzati come elemento protettivo e di protezione dalle sovratensioni, ad es. contro le scariche elettrostatiche (ESD, dall'inglese Electrostatic Discharge) o altri picchi di tensione transitori.
Diodi Zener a vite
I diodi Zener a vite sono un sottotipo specifico di diodi Zener, che hanno uno dei loro collegamenti a forma di vite, pertanto il loro assemblaggio viene definito come "avvitato". Mentre l'altro terminale è realizzato in forma di piastra con foro, che deve essere saldata. Anche la loro struttura è descritta in modo preciso, con informazioni su quale dei pin si trova in corrispondenza della vite (anodo [+] o catodo [-]). Due alloggiamenti in cui è possibile trovare i diodi Zener a vite sono il tipo DO4 e DO5. Rispetto ai diodi SMD o THT, questi inoltre presentano potenze dissipabili molto più elevate, tra cui i due valori più popolari sono 10W e 50W, mentre la tensione di Zener per questi componenti può variare da circa 3,9V a ben 200V. Vale la pena sapere che la varietà di questi valori è significativa. Questi possono essere ad es. 4.3V, 4.7V, 5.1V, 5.6V, 6V, 6.2V, 6.8V [...]. Come possiamo vedere, la graduazione dei valori di tensione inversa per i diodi Zener è ampia, pertanto trovare l'elemento appropriato per il nostro circuito elettronico non dovrebbe essere un problema.
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