Diodo Zener


El diodo Zener o de avalancha, suelen tener un tamaño milimétrico y alineados, constituyen detectores multicanal que permiten obtener espectros en mili segundos. Son menos sensibles que los foto multiplicadores. Es un semiconductor de tipo p (con huecos) en contacto con un semiconductor de tipo n (electrones).

Diodo Zener
Diodo Zener
simbologia del diodo zener

La radiación comunica la energía para liberar los electrones que se desplazan hacia los huecos, estableciendo una corriente eléctrica proporcional a la potencia radiante.

Usos generales del Diodo de Zener

La aplicación típica de estos diodos es la protección de circuitos electrónicos contra sobre tensiones.

Circulación de la corriente en el diodo Zener
Circulación de la corriente en el diodo Zener

El diodo se conecta en inversa a tierra de modo que, mientras la tensión se mantenga por debajo de la tensión de ruptura, sólo será atravesado por la corriente inversa de saturación, muy pequeña, por lo que la interferencia con el resto del circuito será mínima; a efectos prácticos, es como si el diodo no existiera. Al incrementarse la tensión del circuito por encima del valor de ruptura, el diodo comienza a conducir desviando el exceso de corriente a tierra evitando daños en los componentes del circuito.

Fuentes de ruido de RF

Los diodos avalancha (zener), generan ruido de radio frecuencia; son comúnmente utilizados como fuentes de ruido en equipos de radio frecuencia. También son usados como fuentes de ruido en los analizadores de antena y como generadores de ruido blanco.

Efecto Avalancha

Efecto avalancha en el diodo Zener
Efecto avalancha en el diodo Zener

Cuando aumentamos la tensión inversa y con ella la z.c.e. (zona de vaciamiento, zona de cargas espaciales o zona de transición), esto es lo que ocurre dentro del diodo:

  • Justo en el límite antes de llegar a Ruptura, la pila va acelerando a los electrones y estos electrones pueden chocar con la red cristalina, con los enlaces covalentes.
  • Choca el electrón y rebota, pero a VR ruptura la velocidad es muy grande y por ello la Ec es tan grande que al chocar cede energía al electrón ligado y lo convierte en libre.
  • El electrón incidente sale con menos velocidad que antes del choque. O sea, de un electrón libre obtenemos dos electrones libres. Estos 2 electrones se aceleran otra vez, pueden chocar contra otro electrón de un enlace covalente, ceden su energía… y se repite el proceso y se crea una Multiplicación por Avalancha.
  • Y ahora IR ha aumentado muchísimo, tenemos una corriente negativa y muy grande (-100 mA).
  • Con esta intensidad el diodo se estropea porque no está preparado para trabajar a esa IR.

El diodo de Zener utiliza

El voltaje de referencia

La tensión de ruptura después varía muy poco con la corriente cambiante. Esto hace que el diodo de avalancha útiles como un tipo de referencia de tensión.
Diodos de referencia de tensión nominal superior a aproximadamente 5,5 voltios son diodos de avalancha.

Generación de ruido de RF

Diodos de avalancha de generar ruido de radiofrecuencia. Ellos son comúnmente utilizados como fuentes de ruido en equipos de radio y Hardware generador de números aleatorios.

Por ejemplo, a menudo se utilizan como una fuente de RF para antena puentes analizador. El diodo Zener también pueden ser utilizados como generadores de ruido blanco.

Generación de frecuencia de microondas

Si se coloca en un circuito resonante, diodos de avalancha pueden actuar como dispositivos de resistencia negativa.
El diodo IMPATT es un diodo de avalancha optimizado para la generación de la frecuencia.

Detector de un avalancha de fotones

Estos están hechos de silicio dopado y dependen del efecto ruptura por avalancha para detectar incluso los fotones individuales.

El foto diodo de avalancha de silicio es un detector de fotones de alta ganancia. Son “… ideal para el uso en alta velocidad, aplicaciones de nivel de la luz corta.”

El foto diodo de avalancha es operado con un voltaje de polarización inversa de hasta cientos de voltios, ligeramente por debajo de la tensión de ruptura. En este régimen, los pares de agujeros de electrones generados por los fotones incidentes chocan obtener una gran cantidad de energía desde el campo eléctrico, lo que crea los portadores de carga más secundarias.

La foto corriente de sólo un fotón se puede registrar con estos dispositivos electrónicos.

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