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Diodo zener
Son diodos especiales que están diseñados para trabajar en la zona de ruptura inversa de la unión. Pueden ser aplicados como dispositivos de tensión de referencia o de tensión constante, y se conocen como diodos estabilizadores de tensión.

Simbología  

Curva característica

Un diodo zener es un diodo que ha sido diseñado para trabajar en la región de ruptura., en la región de ruptura la característica i (v) cae casi verticalmente. Esto significa que aunque la corriente que atraviesa el diodo en inversa varíe mucho (pero siempre dentro de la región de ruptura), la tensión en sus terminales se mantiene a un valor casi constante Vz.

Considérese el circuito de la figura 1 en el que el generador independiente vs suministra una tensión continua sin estabilizar. Frecuentemente será la tensión de salida del filtro de condensador.

Figura 1

Se pretende obtener en la salida una tensión continua que mantenga su valor aunque varíen la resistencia de carga o vs dentro de unos ciertos márgenes. El principio de funcionamiento es simple: se toma la salida entre terminales del zener, y se diseña el circuito para que este diodo siempre opere en la región de ruptura. Los cambios en la carga o en el generador provocarán variaciones en la corriente por el diodo pero siempre dentro de la región de ruptura. Como en la región de ruptura la característica es casi vertical, aunque haya grandes variaciones en la corriente, la variación de tensión en terminales del zener será pequeña.
El diseño del circuito parte de la identificación del caso más desfavorable. Se fuerza a que cuando por el diodo circule la corriente mínima ésta sea superior a un valor predeterminado que denominaremos Izmin. Obsérvese que por la ley de corrientes de Kirchhoff Iz = Is– IL. La corriente por el diodo será mínima cuando Is sea mínima e IL sea máxima. Y esta situación se dará cuando vs y RL sean mínimas.
Entonces resulta:

Ecu.1

que proporciona el valor máximo de Rs que garantiza que siempre circula por el diodo una corriente inversa superior a Izmin. El diseño del circuito también debe determinar la potencia que debe ser capaz de disipar el diodo.
Para ello debe calcularse Izmax, la cual se dará cuando Is sea máximo (Vs máxima) e IL sea mínima:

Ecu.2

donde se tiene en cuenta que el diodo presenta una resistencia Rz en la región de ruptura que hace incrementar
Vz:

Ecu.3

Sustituyendo Ecu.1 en Ecu.3  se obtiene:
Ecu.4
Y usando este valor en Ecu.2 puede calcularse Izmax. Entonces la potencia que debe poder disipar el diodo, PD, se calcula en el caso más desfavorable: cuando la corriente por él es máxima:

Ecu.5

Con este diseño queda garantizado que la máxima variación de la tensión de salida será:

Ecu.6

que será muy inferior a la variación de Vs si se elige un diodo con una resistencia Rz suficientemente pequeña.