Come funziona un diodo Zener?

Il diodo Zener è un tipo di diodo semiconduttore, un componente elettronico passivo bipolo che ha la funzione di trasmettere la corrente elettrica in un verso, e allo stesso tempo di bloccarla nell’altro. La variante Zener del diodo, che prende il nome dall’effetto che la caratterizza, sfrutta la polarizzazione inversa e la tensione di rottura. Solitamente il diodo Zener è impiegato per stabilizzare o limitare la tensione. Ma capiamo meglio come funziona questo componente elettronico e come utilizzarlo in maniera corretta.

Diodo Zener: da cosa è caratterizzato e come funziona

Il comportamento del diodo Zener è determinato dalla combinazione di due fenomeni distinti:

• il breakdown a valanga, il processo di moltiplicazione della corrente elettrica che causa lo scorrimento di correnti elettriche ad alta intensità.

• l’effetto Zener. Scoperto dal fisico statunitense Clarence Zener, questo tipo di fenomeno si verifica nelle giunzioni p-n a polarizzazione inversa. Ciò  permette l’effetto tunnel nel trasporto di elettroni, e, di conseguenza, causa un improvviso aumento della corrente inversa.

La tensione del breakdown dipende dalla resistività elettrica del materiale, nonché dalla temperatura di lavoro. Come il diodo normale, anche il diodo Zener possiede due terminali:

• anodo, la componente in cui generalmente la tensione di polarizzazione è considerata positiva

• catodo, la componente che solitamente presenta tensione di polarizzazione negativa

Nel caso del diodo Zener, esso viene impiegato proprio nei casi in cui le funzioni di anodo e catodo sono invertite, ossia quando il catodo assume la tensione positiva. Il diodo Zener presenta una struttura capace di reggere il flusso di corrente inverso mantenendolo entro determinati valori ed evitando che si verifichino fenomeni distruttivi.

Come utilizzare correttamente un diodo Zener

Prima di maneggiare un diodo Zener sarà utile essere a conoscenza dei suoi comportamenti e di suggerimenti su come impiegarlo. Quindi, per impiegare correttamente questo componente elettronico, devi sapere che:

• Un diodo Zener con tensione superiore a 5/6 volt aumenta in base all’innalzamento della temperatura. Questi diodi sono anche più stabili rispetto a quelli con tensione inferiore a 5 volt.

• Per stabilizzare la temperatura è possibile mettere in serie più diodi con coefficienti di temperatura opposti. A tale scopo è possibile affiancare allo Zener anche diodi normali.

• Per ottenere tensioni più elevate è possibile collegare in serie più diodi Zener dalla cui somma dei livelli di tensione si otterrà il risultato finale.

• I diodi Zener non devono essere collegati in parallelo. Infatti, uno dei due potrebbe entrare in conduzione prima dell’altro e quindi ne funzionerà soltanto uno.

• Dal momento che i diodi Zener sono rumorosi. Quindi, è sempre meglio affiancare ad essi un condensatore, in modo che il rumore sarà eliminato.