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I Diodi Zener



I Diodi Zener sono usati per stabilizzare una tensione continua non stabilizzata.

La Tensione Continua non stabilizzata subisce variazioni che possono essere dovute sia a fluttuazioni della Tensione Alternata 230 V (fino al +- 10%) sia a variazioni di carico: si possono impiegare gli Zener per ottenere una Tensione Continua piu’ stabile e comunque sempre inferiore alla Tensione continua da stabilizzare.

 

La Tensione di Zener nominale Vz e’ tabulata sui datasheet a una Corrente di Test Iz test che, nel caso ad esempio della serie BZX55 (Zener da 0.5 W) e’ di 5 mA.

Durante la stabilizzazione, il punto di lavoro sulla caratteristica dello Zener si muovera’, sia per variazioni di Tensione di Rete (+- 10%) sia per variazioni della corrente assorbita dal carico.

Immaginate quindi un punto che percorra la caratteristica dello Zener che possa variare dalla corrente minima che puo’ scorrere nello Zener, Iz test, sotto la quale lo Zener non stabilizzerebbe piu’, alla corrente massima che puo’ scorrere nello Zener, Iz max, oltre la quale lo Zener sarebbe soggetto a temperature pericolose.

 

Vi sono Zener di potenza dissipabile principalmente di 0.5 W, 1.3 W, 2 W, 5 W e reperibili con piu’ difficolta’, 10 W.

 

Nota la Tensione di Zener Vz, cioe’ la Tensione stabilizzata a cui desideriamo alimentare il carico, la massima corrente Iz che puo’ scorrere nello Zener e’ ricavabile dalla: P zener max = Vz x Iz da cui Iz max = P zener max / Vz.

In realta’, come si fa per le resistenze, per evitare che il componente si scaldi eccessivamente e lavori ai limiti delle specifiche, si divide la P zener max per 2.

Pertanto, la massima corrente che puo’ scorrervi e’ pari a: Iz max = P zener max / (2 x Vz).

Esempio

Se lo Zener fosse da Vz = 5.6 V  e Pz = 0.5 W avremmo: Iz max = 0.5 W / (2 x 5.6 V) = 44.64 mA

Esempio

Se lo Zener fosse da Vz = 5.6 V  e Pz = 1.3 W avremmo: Iz max = 1.3 W / (2 x 5.6 V) = 116.07 mA

 

E’ anche utile montarli leggermente sollevati dal circuito stampato di circa 8 mm per favorirne la ventilazione

 

naturale e, se possibile, ingrandire le piazzole sul circuito stampato

 

in modo che la piazzola maggiorata funga da “radiatore”.

 

Sul datasheet della serie BZX55 per la Rthj-a, Resistenza termica dello Zener giunzione – ambiente abbiamo un valore di 0.3 °C/mW a 25°C di Temperatura Ambiente.

Se gli facciamo dissipare meta’ della potenza nominale a 25°C ambiente, otteniamo: 0.3 °C/mW x 250 mW (0.5 W / 2) = 75 °C una temperatura ampiamente accettabile.

 

Il circuito piu’ “classico” per l’uso degli Zener come stabilizzatori di Tensione e’ il seguente:

 

Ove e’ impiegata una Resistenza di limitazione della Corrente di Zener Rz (che deve stare tra un minimo di Iz test e un massimo di Iz max).

Vedremo la stabilizzazione con i Diodi Zener a bassa tensione nel prossimo articolo.

 

 

 


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