Définition: Une diode semi-conductrice fortement dopée qui est conçue pour fonctionner dans le sens inverse est connue sous le nom de diode Zener. En d’autres termes, la diode spécialement conçue pour optimiser la région de panne est connue sous le nom de diode Zener.
La représentation symbolique de la diode Zener est représentée dans la figure ci-dessous.
Diagramme de circuit de diode Zener
Le diagramme du circuit de la diode Zener est illustré sur la figure ci-dessous. La diode Zener est utilisée dans le biais inverse. Le biais inverse signifie que le matériau de type N de la diode est connecté à la borne positive de l’alimentation et le matériau de type P est connecté à la borne négative de l’alimentation. La région d’épuisement de la diode est très mince car elle est faite du matériau semi-conducteur fortement dopé.
Fonctionnement de la diode Zener
La diode Zener est constituée de matériau semi-conducteur fortement dopé. Le fortement dopé signifie que les impuretés de haut niveau sont ajoutées au matériau pour le rendre plus conducteur. La région d’épuisement de la diode Zener est très mince en raison des impuretés. Le matériau dopage fortement augmente l’intensité du champ électrique à travers la région de déplétion de la diode Zener même pour la petite tension inverse.
Lorsqu’aucune biais n’est appliquée à travers la diode Zener, les électrons restent dans la bande de valence du matériau de type P et aucun flux de courant à travers la diode. La bande dans laquelle le lieu d’électrons de valence (électron d’orbite la plus externe) est connu sous le nom d’électron de bande de valence. Les électrons de la bande de valence se déplacent facilement d’une bande à une autre lorsque l’énergie externe est appliquée à travers elle.
Lorsque le biais inverse s’applique à travers la diode et que la tension d’alimentation est égale à la tension Zener, elle commence à mener dans la direction du biais inverse. La tension Zener est la tension à laquelle la région d’épuisement disparaît complètement.
Le biais inverse s’applique à travers la diode augmente l’intensité du champ électrique à travers la région de déplétion. Ainsi, il permet aux électrons de se déplacer de la bande de valence du matériau de type P à la bande de conduction du matériau de type N. Ce transfert d’électrons de bande de valence dans la bande de conduction réduit la barrière entre le matériau de type P et N. Lorsque la région de déplétion devient complètement disparue, la diode commence à mener dans l’inverse biaisé.
Caractéristique de la diode Zener
Le graphique caractéristique VI de la diode Zener est illustré dans la figure ci-dessous. Cette courbe montre que la diode Zener, lorsqu’elle est connectée dans le biais de transfert, se comporte comme une diode ordinaire. Mais lorsque la tension inverse s’applique à travers elle et que la tension inverse augmente au-delà de la note prédéterminée, la panne de Zener se produit dans la diode.
À la tension de panne de Zener, le courant commence à couler dans le sens inverse. Le graphique de la ventilation de Zener n’est pas exactement vertical illustré ci-dessus, ce qui montre que la diode Zener a une résistance. La tension à travers le Zener est représentée par l’équation illustrée ci-dessous.
V = VZ + JeZRZ
Applications de la diode Zener
La diode Zener est principalement utilisée dans les applications commerciales et industrielles. Voici l’application principale de la diode Zener.
Comme stabilisateur de tension – La diode Zener est utilisée pour réguler la tension. Il fournit la tension constante de la source de tension fluctuante à la charge. La diode Zener est connectée en parallèle à travers la charge et maintenez la tension constante VZ et stabilise donc la tension.
Pour la protection des mètres – La diode Zener est généralement utilisée dans les multimètres pour contrôler le mouvement du compteur contre les surcharges accidentelles. Il est connecté en parallèle avec la diode. Lorsque la surcharge se produit à travers la diode, la plupart du courant passe à travers la diode. Ainsi, protège le compteur des dommages.
Pour la mise en forme des vagues – La diode Zener est utilisée pour convertir l’onde sinusoïdale en onde carrée. Cela peut être fait en plaçant les deux diodes Zener en série avec la résistance. La diode est connectée à l’arrière et dans la direction opposée.
Lorsque la tension appliquée à travers la borne est inférieure à la tension Zener, les diodes offrent un chemin résistif élevé vers le courant et la tension d’entrée appliquée à travers une diode est apparue à la borne de sortie. Lorsque la tension monte au-delà de la tension Zener, ils offrent un chemin de résistance faible et un grand flux de courant à travers la diode. En raison de laquelle la chute de tension lourde se produit à travers la résistance et la coupure de l’onde d’entrée au pic. Ainsi, l’onde carrée apparaît à travers la borne de sortie