DIODO ZENER  




INTRODUZIONE

 I diodi zener occupano uno spazio di grande rilievo nel mondo dei semiconduttori. Principalmente perché con essi si realizza la maggior parte dei circuiti stabilizzatori, secondariamente perché sono componenti assai semplici ed economici, dotati di due elettrodi, il catodo e l'anodo, come ogni altro modello di diodo.

Esteriormente, il diodo zener può assumere forme ed espressioni diverse, ma la sua composizione interna riflette sempre il medesimo concetto strutturale: quello caratteristico di un diodo a semiconduttore, costruito con una ben precisa geometria ed opportuno drogaggio, allo scopo di sopportare, senza subire danni, un determinato valore di tensione inversa applicata ai suoi terminali. Ovvero una tensione che polarizza il diodo in senso contrario, con l'anodo sulla linea di alimentazione negativa ed il catodo su quella positiva. 

 

 SIMBOLO E FISICA DELLO ZENER

 

Anche se con gli esperimenti precedentemente descritti si è dimostrato che il diodo a semiconduttore si comporta da elemento stabilizzatore di tensione, in pratica, per svolgere questa importante funzione, si ricorre ad uno speciale diodo, appositamente concepito, denominato diodo zener.

In figura 4 sono rappresentati, sulla sinistra, il diodo zener nella sua configurazione esteriore, mentre a destra e' riportato il simbolo elettrico dello zener universalmente adottato nella composizione degli schemi teorici.

                

  Fig. 4 - configurazione reale di un diodo zener e  il simbolo elettrico dello zener

Come si può osservare, il catodo è facilmente individuabile tramite l'anello-guida riportato in prossimità dell'elettrodo omonimo. Riprendiamo ora il concetto, appena formulato all'inizio, della tensione inversa richiesta dal funzionamento del diodo zener. E’ da ricordare che uno dei parametri caratteristici dei diodi a semiconduttore è la tensione inversa massima che sono in grado di sopportare. Il diodo,  quando polarizzato in senso inverso, aumenta la  tensione di barriera ostacolando il flusso di corrente. Ma è puro vero  che questo concetto è valido sino a precisi valori di tensione di polarizzazione, dato che, da un certo punto in poi si manifesta la distruzione totale del componente. Si suole anche dire che, una volta superata la massima tensione inversa, si incontra una zona di forte conduzione che, generando una reazione a catena, conduce rapidamente il diodo alla sua distruzione.

Tuttavia, drogando fisicamente il cristallo di silicio, cioè aggiungendo ad esso alcune impurità, è possibile controllare la reazione a catena in modo da evitare la rottura del diodo; ma è ovvio che il drogaggio del silicio non basta, perché occorre provvedere pure ad una limitazione della corrente che scorre attraverso il componente tramite opportune resistenze. Dunque, il componente così concepito prende il nome di diodo zener e la tensione inversa massima è chiamata tensione di zener. La zona, invece, in cui il diodo può tranquillamente lavorare, senza autodistruggersi, assume il nome di zona di breakdown. Concludiamo affermando, ancora una volta, che il diodo zener deve essere polarizzato inversamente e che esso non conduce corrente finché la tensione applicata ai suoi elettrodi è inferiore a quella di lavoro.

Quanto finora detto, per essere correttamente memorizzato deve trovare una precisa applicazione pratica, con valore sperimentale e finalità didattica.  Il quale viene costruito con una intrinseca tensione di lavoro, che è quella tipica di stabilizzazione. Per esempio: 2,7 V - 3,3 V - 4.7 V , 6V-6,1V-7,2V-9,1V-10V e così via in una gamma di valori che si estende da 0,78 V a 20V circa.