De que forma a variação de temperatura influência no funcionamento de diodos zener? Se verdadeira, ao se fazer uma regulação zener de
, qual a melhor solução? (Ref.: Integrated Electronics Millman - Chap 3 - Junction-Diode).
Passo 1
Beleza, o enunciado tá perguntando duas coisas: primeiro, como a temperatura afeta o comportamento de um diodo Zener; segundo, se tudo isso for verdade, “qual a melhor forma de montar uma regulação Zener de 36 V DC?”.
Conteúdo: diodo Zener, coeficiente de temperatura (TC) e ideia de colocar vários Zeners em série para minimizar deriva térmica. Vamos precisar saber que, em torno de 5,6 V, o TC do Zener é quase zero, abaixo disso ele fica negativo, acima disso positivo.
Conteúdo: diodo Zener, coeficiente de temperatura (TC) e ideia de colocar vários Zeners em série para minimizar deriva térmica. Vamos precisar saber que, em torno de 5,6 V, o TC do Zener é quase zero, abaixo disso ele fica negativo, acima disso positivo.
Passo 2
Teoria do coeficiente de temperatura (TC) no Zener:
- O Zener entra em avalanche para V_Z > ≈6 V e em “efeito túnel” (verdadeiro Zener) para V_Z < ≈5 V.
- Quando V_Z é menor que ≈5,6 V, o TC é negativo (a tensão cai com o aumento da T).
- Quando V_Z é maior que ≈5,6 V, o TC é positivo (a tensão sobe com o aumento da T).
- Em V_Z ≃5,6 V, o TC é praticamente zero: é o ponto ideal para estabilidade térmica.
Passo 3
O problema de usar um único Zener de 36 V é que ele opera todo no regime de avalanche, logo tem TC bem positivo – conforme esquenta, a tensão de saída “voa” pra cima. Não é estável.
Passo 4
Solução inteligente: quebrar esses 36 V em vários Zeners de cerca de 5,6 V cada – ou o mais próximo disso – para que cada diodo fique perto do ponto de TC zero. Se eu usar 6 Zeners de 6,0 V (ou melhor ainda, 5,6 V) em série, cada um tem pouco TC, e a soma dá 36 V.
Exemplo com valores padrão:
- Pegue seis diodos Zener de V_Z = 6,0 V.
- Em série:
- Cada Zener está quase no ponto de TC zero, então o conjunto inteiro sofre pouquíssima variação com temperatura.
Passo 5
Montagem e ajuste prático:
- Ligue em série seis Zeners de V_Z nominal ≃6 V.
- Coloque uma resistência de polarização na entrada para limitar a corrente total.
- Teste com variação de temperatura (ou simule no forno de secagem) e você verá que a saída varia bem pouco.
Resposta
Para regular 36 V DC com mínima deriva térmica, use vários Zeners de cerca de 5,6 V–6,0 V em série (no nosso exemplo 6×6 V), em vez de um único Zener de 36 V. Dessa forma, cada diodo opera próximo ao ponto de coeficiente de temperatura nulo e a soma permanece estável com a variação térmica.