Qu'est-ce que la diode Zener? Principe de fonctionnement de la diode Zener

La diode Zener est fondamentalement comme un PN ordinairediode de jonction mais fonctionne normalement en condition polarisée en inverse. Mais la diode de jonction PN ordinaire connectée en polarisation inverse n'est pas utilisée pratiquement comme diode Zener. Une diode Zener est une diode à jonction PN spécialement conçue et hautement dopée.

Principe de fonctionnement de la diode Zener

Quand une diode à jonction PN est polarisée en inverse, lecouche de déplétion devient plus large. Si cette tension polarisée en inverse à travers la diode est augmentée continuellement, la couche d'appauvrissement devient de plus en plus large. En même temps, il y aura un courant de saturation inverse constant dû aux porteurs minoritaires.

Après certaines tensions inverses à travers lejonction, les porteurs minoritaires reçoivent une énergie cinétique suffisante en raison du fort champ électrique. Les électrons libres ayant une énergie cinétique suffisante se heurtent aux ions stationnaires de la couche d'appauvrissement et bloquent davantage d'électrons libres. Ces électrons libres nouvellement créés reçoivent également une énergie cinétique suffisante en raison du même champ électrique et créent davantage d'électrons libres par collision cumulative. En raison de ce phénomène de commutation, d’énormes électrons libres se forment très rapidement dans la couche d’appauvrissement et la diode entière devient conductrice. Ce type de rupture de la couche d’appauvrissement est connu sous le nom de rupture par avalanche, mais cette rupture n’est pas assez nette. Il existe un autre type de rupture dans la couche d'épuisement qui est plus nette que la rupture par avalanche, il s'agit de la rupture de Zener. Lorsqu'une jonction PN est une diode fortement dopée, la concentration en atomes d'impureté sera élevée dans le cristal. Cette concentration plus élevée d'atomes d'impuretés entraîne la concentration plus élevée d'ions dans la couche d'appauvrissement; par conséquent, pour la même tension polarisée en inverse appliquée, la largeur de la couche d'appauvrissement devient plus mince que celle d'une diode à dopage normal.

En raison de cette couche d’épuisement plus mince, la tensionl'intensité du gradient ou du champ électrique à travers la couche d'appauvrissement est assez élevée. Si la tension inverse continue à augmenter après une certaine tension appliquée, les électrons des liaisons covalentes dans la région d'appauvrissement sortent et rendent la région d'appauvrissement conductrice. Cette ventilation s'appelle panne de Zener. La tension à laquelle cette panne se produit est appelée tension de Zener. Si la tension inverse appliquée à travers la diode est supérieure à la tension de Zener, la diode fournit un chemin conducteur au courant qui la traverse, il n'y a donc aucune chance que de nouvelles avalanches se produisent. Théoriquement, la panne de Zener se produit à un niveau de tension inférieur à la panne d’avalanche dans une diode, spécialement dopée pour la panne de Zener. La décomposition de Zener est beaucoup plus nette que la décomposition en avalanche. La tension de Zener de la diode est ajustée pendant la fabrication à l’aide du dopage requis et approprié. Lorsqu'un diode Zener est connecté à travers une source de tension, et lela tension de source étant supérieure à la tension de Zener, la tension aux bornes d'une diode de Zener reste fixe quelle que soit la tension de source. Cependant, dans cette condition, le courant traversant la diode peut avoir une valeur quelconque en fonction de la charge connectée à la diode. C'est pourquoi nous utilisons une diode Zener principalement pour contrôler la tension dans différents circuits.

Circuit de diode Zener

Diode de Zener n’est qu’une seule diode connectée en polarisation inverse, nous l’avons déjà dit. Une diode connectée en position de polarisation inverse dans un circuit est montrée ci-dessous,

Circuit de diode Zener

Le symbole de circuit d'un Diode Zener est également montré ci-dessous.
diode Zener et son symbole

Caractéristiques d'une diode Zener

Maintenant, en discutant des circuits de diodes, nous devrions regarder à travers la représentation graphique du fonctionnement du diode Zener. Normalement, cela s'appelle les caractéristiques V-I d'une diode Zener.

Caractéristiques d'une diode Zener

Le diagramme ci-dessus montre les caractéristiques du V-Id'une diode Zener. Lorsque la diode est connectée en polarisation directe, cette diode agit comme une diode normale, mais lorsque la tension de polarisation inverse est supérieure à la tension zener, une rupture nette se produit. Dans les caractéristiques V-I supérieures à Vz est la tension de Zener. C'est aussi la tension aux genoux car à ce stade le courant augmente très rapidement.

commentaires
Ajouter un commentaire