Cos'è un regolatore a diodo Zener
I diodi Zener sono progettati principalmente per regolare la tensione d'uscita di un alimentatore. Come regolatore di tensione, una tensione massima stabile può passare attraverso il diodo. Questa tensione massima è determinata dalla tensione nominale del diodo Zener. La regolazione di una specifica tensione d'uscita assicura che l'apparecchiatura elettronica non riceva picchi di tensione. Questi picchi spesso distruggono componenti elettronici in computer, televisori e altri dispositivi.
Fatti
La regolazione di tensione avviene in due modi con un diodo Zener. La regolazione normale avviene quando l'anodo del diodo è collegato a un alimentatore nel ground elettronico del circuito. Questo si chiama polarizzazione inversa (reverse bias) e resulta in flusso di tensione attraverso il diodo alla tensione nominale massima del diodo — ad esempio, 5,1 V, che è meno dei 12 V applicati in questo caso.
Il secondo metodo è quando l'anodo di un diodo è collegato alla tensione positiva del circuito; questo si chiama polarizzazione diretta (forward bias). Questa polarizzazione diretta non permette alla tensione di fluire attraverso il diodo, limitando la tensione d'uscita alla caduta di tensione di funzionamento del diodo Zener — ad esempio, 0,7 V, che è meno dei 12 V applicati.
Caratteristiche
Isolare la tensione positiva dal ground elettronico del circuito è una caratteristica importante dei diodi Zener. Questo isolamento protegge i componenti elettronici negli apparecchi da picchi di tensione e distruzione di questi componenti.
Isolare diverse tensioni d'uscita l'una dall'altra in un alimentatore regolato è un'altra funzione dei diodi Zener. In queste situazioni, il catodo di un diodo è collegato al catodo di un altro diodo. Questo assicura che una tensione più alta su un'uscita non si riversi su un'uscita a tensione più bassa — ad esempio, un'uscita 20 V che si riversa su un'uscita 10 V.
Applicazione
Oltre a regolare la quantità di tensione fornita dagli alimentatori, i diodi Zener possono anche regolare l'ampiezza di una tensione d'uscita tagliando (clipping) l'uscita di un alimentatore a corrente alternata (AC). Il clipping di una tensione d'uscita a un livello desiderato si ottiene collegando l'anodo di un diodo Zener alla sorgente di alimentazione principale e il catodo a una sorgente secondaria. La tensione d'uscita viene tagliata alla dimensione della sorgente secondaria — ad esempio, +10 V AC e -20 V AC. L'ingresso AC principale era ±20 V, la seconda sorgente era +10 V AC.
Dimensioni
I diodi Zener sono disponibili in vari valori di potenza e tensione. Questi valori si basano su due tipiche potenze nominali di 0,5 e 1,3 watt. Diodi con potenza 0,5 W hanno tensioni nominali tipiche da 2,7 a 20 V. Diodi con potenza 1,3 W hanno tensioni nominali tipiche da 4,7 a 200 V.
Avvertenza
Il calore eccessivo causato dalla disconnessione di un alimentatore regolato da un carico può causare il cedimento e il fallimento dei diodi Zener. Questo è eliminato ponendo un resistore di carico dimensionato appropriatamente attraverso l'uscita del diodo per fungere da carico quando l'alimentatore non è connesso a un circuito elettronico — ad esempio, non connesso a un carico come una radio.