¿Por qué conectamos una resistencia antes de un diodo Zener?

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¿Por qué necesitamos una resistencia en un circuito de diodo Zener, como en el diagrama a continuación?

Circuito Zener

Entiendo que es para limitar la corriente, pero ¿cómo es eso y por qué lo necesitamos para un diodo Zener?

¿Seleccionar diferentes valores de resistencias afecta el rendimiento del circuito? Entonces, cuando estamos seleccionando un diodo Zener, observamos en las especificaciones las diferentes corrientes inversas que pueden fluir a través de ellas. Pero si eso se puede cambiar a través de resistencias, ¿podemos seleccionar cualquier diámetro de Zener a un voltaje, sin mirar la corriente máxima?

zener

— Sherby
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Ley de voltaje de Kirchoff.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Las respuestas a continuación son buenas, creo que complementaré con este Instructible que hice en los reguladores de derivación de diodo Zener: instructables.com/id/Zener-Diode-Shunt-Regulator

— Kurt E. Clothier

Creo que las respuestas de la gente se han perdido es que los diodos Zener necesitan una corriente mínima para funcionar correctamente (generalmente bastante, en el rango de 2-10 mA como mínimo) y esto SÍ dicta la resistencia utilizada, aparte de la potencia nominal de ambos componentes, y también hace que los zeners sean menos útiles como regulador y más útiles como voltaje de referencia de derivación (normalmente de baja precisión / precisión).

— KyranF

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En lugar de ir a 'sin resistencia', considere lo que sucede si solo usamos resistencias de valores diferentes (más bajos) y observemos el patrón. A medida que reduzcamos el valor de la resistencia, la corriente a través del zener aumentará. Incluso si la fuente de voltaje no es perfecta, la potencia disipada por el zener hará que falle debido al sobrecalentamiento.

ingrese la descripción de la imagen aquí

— JIM Dearden
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Gracias por sus respuestas. ¿Seleccionar diferentes valores de resistencias afecta el rendimiento del circuito? Entonces, cuando seleccionamos un zenner, observamos diferentes corrientes inversas en las especificaciones que pueden fluir a través de ellas. pero si se pueden cambiar a través de resistencias, ¿podemos seleccionar cualquier zener a un voltaje, sin mirar la corriente máxima?

— Sherby

@ Sherby, mira mi respuesta actualizada para abordar tu comentario.

— Alfred Centauri

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La corriente a través de la resistencia es, según KVL y la ley de Ohm:

$\dfrac{V_{IN} - V_Z}{R_S}$

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

De un comentario a otra respuesta:

¿Podemos seleccionar cualquier zener a un voltaje, sin mirar la corriente máxima?

El punto de la respuesta de Jim, y la mía, es enfatizar la disipación de potencia asociada con el diodo zener.

Como nuestras respuestas son evidentemente insuficientes a este respecto, considere el siguiente extracto de una hoja de datos de diodos zener:

ingrese la descripción de la imagen aquí

$P_D = 500mW$

$V_Z$ :

$I_{Z_{max}} < \dfrac{P_D}{V_Z}$

$V_Z = 5.1V$ , debe elegir una resistencia tal que

$I_{Z_{max}} < \dfrac{0.5W}{5.1V} = 98 mA$

— Alfred Centauri
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Ni una fuente de alimentación ni un diodo Zener son ideales. Una fuente de alimentación tiene una impedancia de salida muy baja y un diodo Zener tiene una impedancia distinta de cero. Sin una resistencia en serie, esto significa:

La corriente del diodo Zener será muy alta.
El voltaje a través del diodo Zener será mayor que el especificado debido a su resistencia interna
$P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

— jippie
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Gracias por sus respuestas. ¿Seleccionar diferentes valores de resistencias afecta el rendimiento del circuito?

— Sherby

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Sí, afecta el rendimiento. Debe equilibrar la corriente de carga variable con la resistencia en serie. El zener hunde la corriente que la carga no se hunde. Entonces, realmente desea conocer las corrientes de salida mínima y máxima y descubrir qué zener y resistencia en serie deberían ir con eso. Con zeners regulares de baja potencia, desea una corriente zener mínima de 1-5 mA para una buena regulación. La corriente máxima de Zener se puede calcular a partir de la potencia especificada y el voltaje de Zener.

— jippie

2

¿Cuál es el propósito de usar un zener? Respuesta corta: Para proporcionar un voltaje Vz que no sea muy sensible a los cambios de carga (baja resistencia de salida dinámica), y que puede derivarse de otra fuente de voltaje Vo que sea más grande y / o varíe demasiado con el tiempo.

Recordando KVL, necesitamos una parte que pueda producir la diferencia Vo-Vz . Una resistencia en serie con el diodo Zener sirve para este propósito.

— LvW
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