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DIODOS DE RUPTURADIODOS DE RUPTURA

Índice:Índice:

– La zona de ruptura de un diodo.La zona de ruptura de un diodo.

– El diodo de ruptura como estabilizador de tensión.El diodo de ruptura como estabilizador de tensión.

– Funcionamiento del diodo de ruptura en P.I.Funcionamiento del diodo de ruptura en P.I.

– Mecanismos que causan el fenómeno de ruptura.Mecanismos que causan el fenómeno de ruptura.

– Resistencia y capadidad de los diodos de ruptura.Resistencia y capadidad de los diodos de ruptura.

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La zona de ruptura La zona de ruptura de un diodo de un diodo Cuando un diodo normal se polariza inversamente, circula a Cuando un diodo normal se polariza inversamente, circula a

través de el la corriente inversa de saturación, cuyo valor es través de el la corriente inversa de saturación, cuyo valor es prácticamente constante.prácticamente constante.

Sin embargo, cuando la tensión inversa aplicada aumenta y Sin embargo, cuando la tensión inversa aplicada aumenta y alcanza cierto valor, la curva del diodo presenta un cambio alcanza cierto valor, la curva del diodo presenta un cambio brusco y entra en la zona de ruptura, produciéndose un brusco y entra en la zona de ruptura, produciéndose un aumento de la corriente.aumento de la corriente.

En la zona de ruptura se dan simultáneamente grandes En la zona de ruptura se dan simultáneamente grandes valores de tensión y corriente, lo cual origina unas potencias valores de tensión y corriente, lo cual origina unas potencias de valor elevado que aumentan la temperatura de la unión de valor elevado que aumentan la temperatura de la unión pn. pn.

Si el diodo no está diseñado para poder disipar esa potencia, Si el diodo no está diseñado para poder disipar esa potencia, puede llegar a destruirse o degradarse sus propiedades.puede llegar a destruirse o degradarse sus propiedades.

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El diodo de ruptura El diodo de ruptura como estabilizador de como estabilizador de tensióntensión En la zona de ruptura pequeñas variaciones de tensión En la zona de ruptura pequeñas variaciones de tensión

originan grandes variaciones de corriente. originan grandes variaciones de corriente.

Por lo tanto, si un diodo pudiera disipar la potencia generada Por lo tanto, si un diodo pudiera disipar la potencia generada en la zona de ruptura, resultaría muy útil como estabilizador en la zona de ruptura, resultaría muy útil como estabilizador de tensión, mantieniendo una tensión constante para de tensión, mantieniendo una tensión constante para cualquier valor de corriente.cualquier valor de corriente.

Los diodos de ruptura están diseñados para disipar la Los diodos de ruptura están diseñados para disipar la potencia generada trabajando en la zona de ruptura y potencia generada trabajando en la zona de ruptura y trabajar así como estabilizadores de tensión. trabajar así como estabilizadores de tensión.

A los diodos de ruptura se les conoce como diodos zener.A los diodos de ruptura se les conoce como diodos zener.

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Funcionamiento del Funcionamiento del diodo de rupturadiodo de ruptura En polarización directa, un diodo de ruptura funciona igual En polarización directa, un diodo de ruptura funciona igual

que un diodo normal.que un diodo normal.

En polarización inversa:En polarización inversa:

– A tensiones inversas bajas y moderadas circula la A tensiones inversas bajas y moderadas circula la corriente inversa de saturación.corriente inversa de saturación.

– Si aumentamos la tensión inversa aplicada, llega un Si aumentamos la tensión inversa aplicada, llega un momento en que la corriente se incrementa momento en que la corriente se incrementa bruscamente. El valor de la tensión para la cual se bruscamente. El valor de la tensión para la cual se produce este fenómeno de denota por Vproduce este fenómeno de denota por V

BRBR

– La tensión en bornes del diodo después de la ruptura se La tensión en bornes del diodo después de la ruptura se denomina tensión de referencia y se denota por Vdenomina tensión de referencia y se denota por V

ZZ

55

Funcionamiento del Funcionamiento del diodo de rupturadiodo de ruptura

IS V

I

VZ VBR

Vγ

ONIP

OFF

ONDP

66

Funcionamiento del Funcionamiento del diodo de rupturadiodo de ruptura

ONDP OFF : ID ≤ 0

OFF ONDP : VA – VK ≥ Vγ

OFF ONIP : VK – VA ≥ Vz

ONIP OFF : IZ ≤ 0A K

Vγ > 0

ID > 0

A K

VZ > 0

IZ > 0

ONDP ONIP

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Mecanismos que Mecanismos que causan el fenómeno de causan el fenómeno de rupturaruptura Existen dos mecanismos diferentes que explican el fenómeno Existen dos mecanismos diferentes que explican el fenómeno

de ruptura debido al aumento de la tensión inversa:de ruptura debido al aumento de la tensión inversa:

– Ruptura por efecto zener (VRuptura por efecto zener (VBRBR ≤ 6v)≤ 6v): e: el aumento de la l aumento de la

tensión inversa hace que el campo eléctrico interno llegue a tensión inversa hace que el campo eléctrico interno llegue a romper los enlaces covalentes próximos a la unión, romper los enlaces covalentes próximos a la unión, generando pares electrón-hueco y aumentando la corriente.generando pares electrón-hueco y aumentando la corriente.

– Ruptura por efecto de avalancha (VRuptura por efecto de avalancha (VBRBR ≥ 6v): el aumento de ≥ 6v): el aumento de

la tensión inversa hace que el campo eléctrico interno la tensión inversa hace que el campo eléctrico interno acelere excesivamente a los electrones libres, los cuales acelere excesivamente a los electrones libres, los cuales chocan contra los enlaces covalentes y arrancan nuevos chocan contra los enlaces covalentes y arrancan nuevos electrones, y éstos, a su vez, repiten el proceso, resultando electrones, y éstos, a su vez, repiten el proceso, resultando un incremento de corriente.un incremento de corriente.

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Resistencia y capadidad Resistencia y capadidad de los diodos de ruptura de los diodos de ruptura Resistencia dinámica en los diodos de ruptura:Resistencia dinámica en los diodos de ruptura:

– Se define como la inversa de la pendiente de la curva Se define como la inversa de la pendiente de la curva corriente-tensión en la zona de ruptura.corriente-tensión en la zona de ruptura.

– Para que el diodo ruptura actúe como estabilizador de tensión, Para que el diodo ruptura actúe como estabilizador de tensión, interesa que la variación de tensión sea lo mínima posible, por interesa que la variación de tensión sea lo mínima posible, por lo tanto, la resistencia dinámica también debe ser lo mínima lo tanto, la resistencia dinámica también debe ser lo mínima posible, es decir, en el caso ideal rposible, es decir, en el caso ideal rZZ = 0 (la curva I/V paralela al = 0 (la curva I/V paralela al eje I)eje I)

Capacidad en los diodos de ruptura:Capacidad en los diodos de ruptura:– El diodo zener trabaja en P.I, por lo tanto, el fenómeno El diodo zener trabaja en P.I, por lo tanto, el fenómeno

capacitivo a tener en cuenta es la capacidad de transición.capacitivo a tener en cuenta es la capacidad de transición.

Z

ZZ dI

dVr

ZZZ IrV

DIODOS DE RUPTURADIODOS DE RUPTURA

V(v)

I (mA)

tg α

= 1

/ R F

Vγ (+)

VZ (-)

tg

= 1

/ R

Z

Vγ RFA K

I≠0

D ONDP (VA-VK > Vγ)

KA

I=0

D OFF (VZ < VA-VK < Vγ)

VZ RZA K

I≠0

D ONIP (VA-VK < VZ)

DIODOS DE RUPTURADIODOS DE RUPTURA

V(v)

I (mA)

Vγ (+)

VZ (-)

VγA K

I≠0

D ONDP (VA-VK > Vγ)

KA

I=0

D OFF (VZ < VA-VK < Vγ)

VZA K

I≠0

D ONIP (VA-VK < VZ)

DIODOS DE RUPTURADIODOS DE RUPTURA

D1

Z1

D2

Z2

≡

≡

DA

DB

VγDA = VZ1 + VγD1

VγDB = VγD2 + VZ2

Z1ON(I.P)

D1ON

Z1OFF

D1OFF

D2ON

Z2ON(I.P)

D2OFF

Z2OFFD

A ON

DA

OFF

DB

OFF

DB O

N