11.7 :  Modelagem das Características Reversas do Diodo

Em circuitos eletrônicos, as configurações de diodos com polarização reversa são críticas para regular os níveis de tensão. Os diodos Zener exploram o fenômeno de ruptura reversa e exibem uma ruptura controlada em uma tensão Zener específica (V_Z). Eles são projetados para manter uma tensão constante em seus terminais e são comumente usados ​​para regulação de tensão em circuitos.

Quando uma tensão reversa aplicada a um diodo Zener excede sua tensão de ruptura, o diodo entra na região de ruptura. Neste ponto, a curva característica corrente-tensão (I_V) do diodo é efetivamente vertical para correntes acima de um certo limite, conhecido como corrente de joelho (I_Z).

A Lei das Tensões de Kirchhoff facilita o fornecimento de uma relação matemática entre a tensão da fonte, a queda de tensão do diodo e a corrente do diodo, que é representada graficamente pela linha de carga e indica todos os pontos de equilíbrio possíveis para o diodo no circuito. A intersecção da linha de carga com a curva característica do diodo denota o ponto operacional em estado estacionário Q.

Em correntes acima do joelho, a tensão do diodo Zener permanece estável, mudando pouco com novos aumentos na corrente. Essa estabilidade é consequência da resistência incremental do diodo, definida como o inverso da inclinação da curva no ponto de operação. Assim, a variação de tensão no diodo é proporcional à resistência incremental e à corrente que excede a corrente do joelho. A capacidade do diodo Zener de manter uma tensão constante em uma faixa de correntes o torna inestimável para criar tensões de referência estáveis ​​e proteger circuitos contra condições de sobretensão.

Os fabricantes fornecem a tensão de ruptura reversa, a corrente de joelho, a resistência incremental e a potência nominal para os diodos Zener. A potência nominal permite estimar a corrente máxima possível que pode fluir através do diodo Zener sem danificá-lo.