¿Qué sucede después de que un diodo zener se descompone?

He atado un diodo zener de 6V a través de los rieles 5V / GND de mi circuito, y quiero saber qué sucederá si mi suministro fallara de alguna manera para pasar los 12V directamente al resto de mi placa.

El zener definitivamente freirá, pero ¿qué pasa después? ¿Puedo decir con certeza si el resultado será un circuito corto o abierto? ¿Hay alguna manera de garantizar que me quede corto (protegiendo así los otros componentes en el tablero)? Aprendí todo sobre los diodos, pero nadie mencionó lo que sucede después de freír uno.

Todos los diodos zener tienen una hoja de datos.

Una hoja de datos como una promesa del fabricante da a usted - si usted permanece dentro de ciertos límites estrechos descritos en la hoja de datos, a continuación, el fabricante garantiza que el dispositivo funcionará como se describe en la hoja; si permanece dentro de otros límites algo más flexibles descritos en la hoja de datos, entonces el fabricante garantiza que ningún daño permanente ocurrirán al dispositivo, y cuando vuelve al rango estrecho, el dispositivo será más tarde el trabajo como se describe.

No hay garantías de qué hará exactamente el dispositivo fuera de los límites estrictos, por lo que los buenos diseñadores suponen que lo peor posible sucederá fuera de ese rango. Luego, cuando los clientes hacen cosas a sus tableros mucho más allá de lo que estaban destinados a hacer, los diseñadores se sorprenden gratamente de que haya algo que rescatar :-).

Si coloca una resistencia de alimentación entre la fuente de alimentación y su placa, puede elegir una resistencia de modo que pueda limitar la corriente de modo que incluso con 12 V en un extremo de la resistencia, el zener pueda mantener cerca el otro extremo de la resistencia a 6 V sin exceder la especificación de potencia máxima zener.

Si el Zener alguna vez supera su especificación de potencia máxima, debemos suponer que sucederá lo peor posible, en este caso, que no se abre.

Los métodos más sofisticados para proteger los componentes del sobrevoltaje incluyen: varios circuitos de palanca ( un ejemplo ); usando una resistencia similar para limitar la energía antes de que entre en el regulador de voltaje; usando espacios de chispa para limitar el voltaje entrante a 600 V; y varios circuitos que se apagan cuando la entrada "se ve mal" usando un transistor que puede contener fácilmente varios cientos de voltios cuando se apaga ( ¿Cómo me protejo contra un volcado de carga automotriz? ).

Primero, ¿por qué los zener freirán? Es posible que tenga un suministro de 12V que alimente su regulador, pero su suministro debe tener un fusible o un disyuntor en algún lugar para estar seguro. Si este fusible o disyuntor tiene una clasificación de corriente que el Zener puede tolerar, entonces su PCB debe estar protegido por el Zener mientras el fusible se apaga, y el Zener no se dañará. Si la calificación actual es más alta que la que Zener puede tolerar, bueno, ha cometido un error al elegir un limitador de corriente.

¿Cuál es la función del zener 6V? Si su función es proteger el riel de 5V de su circuito, entonces sugiero que no va a hacer un muy buen trabajo. Muchos componentes de 5V tienen un voltaje de entrada máximo de alrededor de 5.5V o 6V, por lo que un zener de 6.2V no ayudará mucho. No estoy seguro de cómo es su entorno, pero por lo general es mejor simplemente apagar todo si su regulador falla que tratar de dejar que el Zener lo ejecute todo.

Un uso común de un diodo para protección contra condiciones de error es usar un diodo rectificador con polarización inversa a través de los terminales de entrada. De esa manera, si alguien conecta la fuente hacia atrás, la potencia se disipará en su diodo designado. Asegúrese de que el voltaje directo de este diodo sea menor que el voltaje inverso máximo en los componentes protegidos. En esta configuración, cuando la fuente se conecta al revés, nada funcionará: el voltaje de alimentación será de -0.7V. Presumiblemente, notarías que el LED de alimentación no estaba encendido o que el circuito no funcionaba y corregirías tu error.

En segundo lugar, no, no puede decir si el resultado será un circuito corto o abierto. Ha operado el dispositivo fuera de las especificaciones, por lo que podría pasar cualquier cosa.

En general, no se puede contar con un comportamiento indefinido de los componentes, porque puede ser, ya sabes, indefinido.

Lo que recomendaría es instalar un fusible (ya sea un fusible de cable normal o un fusible de polímero con restablecimiento automático), que limite la cantidad de corriente que puede tomar el circuito sin que se apague el Zener.

Alternativamente, puede instalar una resistencia en serie con su circuito; si tiene un consumo de energía esperado muy bajo, esto no lo afectará mucho y solo protegerá el circuito como un suministro secundario menos eficiente.

Los fusibles en general son una buena idea para tener una falla controlada, me pregunto por qué la gente los olvida.

Puede considerar un circuito de palanca tiristor.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Si el voltaje aumenta lo suficiente como para causar que el zener se descomponga, se dispara el tiristor y corta el suministro. Si el fusible no se funde (o no existe), el tiristor permanecerá encendido hasta que se apague la corriente. C1 reduce la susceptibilidad al ruido.

El término 'palanca' es un término ferroviario de los sistemas de electrificación del tercer riel. En caso de una emergencia, el liniero podría desconectar el suministro eléctrico lanzando su palanca entre el vivo y uno de los rieles de la pista.

Este circuito no es muy preciso debido a la variabilidad en los voltajes de encendido de tiristores. Vea los circuitos de palanca de Axotron para más ideas y mejoras.

Realicé un experimento con un zener. El zener normalmente falla en circuito CORTO en polarización inversa, pero antes de que se cortocircuite, su voltaje terminal aumenta, es decir, se comporta como circuito abierto durante unos segundos y luego se conecta a cortocircuito permanentemente. Por lo tanto, usar un zener no protegerá el dispositivo siempre. Entonces, un mejor plan para conectar 2 o más zeners en paralelo. Por ejemplo: para proteger una línea de 5v, conecte zener 5.1v y 5.3v en paralelo.