11.4 : Diodes Zener

Les diodes Zener sont des dispositifs semi-conducteurs spécialisés conçus pour fonctionner dans la région de claquage inverse, où elles permettent au courant de circuler dans la cathode, la rendant positive par rapport à l'anode. Ce fonctionnement inverse distingue les diodes Zener des diodes conventionnelles et permet leur utilisation dans diverses applications, notamment comme régulateurs de tension. L'une des caractéristiques déterminantes des diodes Zener est leur courbe caractéristique I-V (courant-tension) presque verticale au-dessus d'un certain seuil de courant, connu sous le nom de courant de genou, qui permet à la diode Zener de maintenir une tension relativement stable sur une large plage de courants.

Les fabricants spécifient la dissipation de puissance maximale d'une diode Zener et sa tension Zener à un courant de test spécifique. La tension Zener, qui peut varier de quelques volts à plusieurs centaines de volts, varie légèrement en fonction des changements de courant. Cet écart est dû à la résistance dynamique de la diode, définie comme l'inverse de la pente de sa courbe I-V dans la région opérationnelle. Une faible résistance dynamique est cruciale pour maintenir la stabilité de la tension sur des courants variables, améliorant ainsi l'efficacité de la diode Zener dans les applications de régulation de tension.

Cependant, il est important d'éviter de faire fonctionner les diodes Zener dans des régions à faible courant où leur résistance dynamique augmente de manière significative, car cela peut entraîner une instabilité de la tension régulée. La dépendance à la température de la tension Zener est un autre facteur critique, le coefficient de température (exprimé en millivolts par degré Celsius) indiquant comment la tension change avec la température. Les diodes Zener à basse tension présentent généralement des coefficients de température négatifs, tandis que les diodes à haute tension ont des coefficients positifs. Pour les applications nécessitant une tension de référence stable avec une influence minimale de la température, une diode Zener avec un coefficient de température positif peut être associée en série à une diode conductrice directe, compensant ainsi efficacement les variations de température.