Os diodos Zener são usados principalmente para fins de regulação de tensão e referência de tensão em circuitos eletrônicos. Eles são projetados para operar na região de ruptura quando polarizados reversamente, mantendo uma queda de tensão quase constante em seus terminais, conhecida como tensão Zener (Vz). Esta característica torna os diodos Zener valiosos na estabilização dos níveis de tensão dentro de um circuito, garantindo que uma tensão específica seja mantida independentemente das variações na tensão de entrada ou nas condições de carga. Isso os torna ideais para aplicações onde uma fonte de tensão estável é crítica, como em fontes de alimentação, reguladores de tensão e circuitos de proteção.
Os diodos Zener são comumente usados para fornecer tensões de referência estáveis em circuitos eletrônicos. Sua capacidade de manter uma queda de tensão precisa sob condições de polarização reversa os torna adequados para gerar referências de tensão fixa usadas em conversores analógico-digitais (ADCs), reguladores de tensão e interfaces de sensores. Ao incorporar diodos Zener, os engenheiros podem garantir que componentes críticos em sistemas eletrônicos recebam níveis de tensão consistentes, melhorando assim o desempenho e a confiabilidade geral do circuito.
O propósito especial de um diodo Zener reside em sua característica única de manter uma queda de tensão estável quando operado em ruptura reversa. Esta propriedade permite que os diodos Zener protejam componentes eletrônicos sensíveis contra condições de sobretensão. Quando um diodo Zener é colocado em um circuito, ele conduz corrente e fixa a tensão em seu nível de tensão de ruptura (Vz), evitando que a tensão exceda um limite seguro. Esta função de proteção é crucial em aplicações onde picos ou flutuações repentinas de tensão podem danificar ou degradar componentes do circuito, garantindo robustez e longevidade dos dispositivos eletrônicos.
Os diodos Zener são usados na polarização reversa porque exibem sua tensão de ruptura Zener característica sob essas condições. Quando polarizado reversamente, o diodo Zener mantém uma queda de tensão estável (Vz) em seus terminais, que é determinada pela construção do diodo e pelo perfil de dopagem. Este fenômeno de ruptura reversa ocorre devido ao efeito avalanche ou efeito Zener, onde os portadores de carga ganham energia suficiente para se libertarem de seus átomos e conduzirem a corrente na direção reversa. Este comportamento único permite que os diodos Zener regulem a tensão de forma eficaz e forneçam proteção contra condições de sobretensão em circuitos eletrônicos.
Um diodo Zener é sempre usado com um resistor limitador de corrente (ou em série com um dispositivo limitador) quando incorporado a um circuito. Este resistor ajuda a limitar a corrente que flui através do diodo Zener quando ele entra no modo de ruptura. Sem um resistor limitador de corrente, corrente excessiva poderia fluir através do diodo Zener durante a quebra, potencialmente danificando o diodo ou outros componentes do circuito. Ao escolher corretamente o valor do resistor limitador de corrente, os engenheiros podem garantir a operação adequada e a longevidade do diodo Zener, mantendo a regulação de tensão estável ou funções de proteção dentro do projeto do circuito.