Diodo Zener

Un diodo zener semiconductor , o un diodo Zener ,  es un diodo semiconductor que funciona con polarización inversa en modo de ruptura [1] . Antes de que ocurra la ruptura, corrientes de fuga insignificantes fluyen a través del diodo zener y su resistencia es muy alta [1] . Cuando ocurre una falla, la corriente a través del diodo zener aumenta bruscamente y su resistencia diferencial cae a un valor que para varios dispositivos varía desde fracciones de un ohmio hasta cientos de ohmios [1] . Por lo tanto, en el modo de ruptura, el voltaje en el diodo zener se mantiene con una precisión dada en una amplia gama de corrientes inversas [2] .

El objetivo principal de los diodos zener es la estabilización de voltaje [1] [2] . Los diodos zener en serie se fabrican para voltajes de 1,8 V a 400 V [3] . Los diodos zener integrales con una estructura latente para un voltaje de aproximadamente 7 V son las fuentes de referencia de voltaje de estado sólido más precisas y estables : sus mejores ejemplos se acercan al rendimiento general de un elemento Weston normal . Un tipo especial de diodos zener, diodos de avalancha de alto voltaje ("supresores de ruido de impulso transitorio", "supresores", "diodos TVS") se utiliza para proteger los equipos eléctricos de sobretensiones .

Terminología y clasificación

En la literatura en idioma ruso, el concepto de "diodo zener" sin especificar "semiconductor" se aplica específicamente a los diodos zener semiconductores. Es necesaria una aclaración si es necesario oponer los diodos zener semiconductores a los obsoletos diodos zener llenos de gas de incandescencia y descarga de corona . El cátodo del diodo zener es el terminal hacia el que fluye la corriente inversa (región n de la unión pn con polarización inversa ), el ánodo  es el terminal desde el que fluye la corriente de ruptura (región p de la unión pn) . Los diodos zener de dos ánodos (dos lados) consisten en dos diodos zener conectados en serie en direcciones opuestas, "cátodo a cátodo" o "ánodo a ánodo", que es equivalente desde el punto de vista del usuario.

Los diodos zener semiconductores entraron en la práctica industrial en la segunda mitad de la década de 1950. En el pasado, los grupos funcionales se distinguían en la nomenclatura de los diodos zener [4] , que posteriormente perdieron su significado, y los diodos zener semiconductores modernos se clasifican según su propósito funcional en:

• Diodos zener discretos de uso general - potencia y baja potencia. En la URSS, los diodos zener se clasificaron según la disipación de potencia en cuatro grupos: 0-0,3 W , 0,3-5 W, 5-10 W y más de 10 W [5] ;
• Diodos zener de precisión, incluidos diodos zener compensados ​​térmicamente y diodos zener de estructura oculta ;
• Supresores de ruido impulsivo ("diodos limitadores", "supresores", "diodos TVS") [6] .

El nombre "diodo Zener" (papel de calco del diodo zener inglés , llamado así por el descubridor de la ruptura del túnel Clarence Zener ), según GOST 15133-77 "Dispositivos semiconductores". Términos y definiciones”, no está permitido en la literatura técnica [7] . En la literatura inglesa, la palabra stabilitron o stabilotron se utiliza para referirse a un diodo zener, un tipo de tubo generador de vacío de microondas  que no se ha generalizado [8] [9] , y el concepto de zener o diodo zener (“Zener diode” ) se aplica a los diodos zener de todo tipo, independientemente de cuál predomine el mecanismo de ruptura (Zener o avalancha) en un dispositivo en particular [10] . El diodo de avalancha en inglés ("diodo de avalancha") se aplica a cualquier diodo de ruptura de avalancha, mientras que en la literatura rusa el diodo de avalancha , o "diodo limitador" según GOST 15133-77 [11],  es una subclase estrechamente definida de un diodo zener con un mecanismo de ruptura de avalanchas, diseñado para equipos eléctricos de protección contra sobretensiones. Los diodos limitadores no están diseñados para la transmisión continua de corrientes relativamente pequeñas, sino para la transmisión a corto plazo de pulsos de corriente con una fuerza de decenas y centenas de A. Los llamados "diodos de avalancha de bajo voltaje" ( avalancha de bajo voltaje en inglés  , LVA) , por el contrario, están diseñados para operar en modo continuo. Estos son diodos zener de baja potencia con una resistencia diferencial inusualmente baja ; en la práctica industrial, se ha borrado la distinción entre ellos y los diodos zener "ordinarios" [12] .

Algunos "diodos zener de precisión" tienen designaciones específicas para dispositivos discretos, pero en realidad son circuitos integrados complejos . Tanto los diodos zener como las bandas prohibidas pueden servir como fuentes internas de voltaje de referencia para tales microcircuitos . Por ejemplo, un "diodo zener de precisión" 2C120 de dos pines (análogo a AD589) es una banda prohibida de Brokaw . El diagrama de bloques del chip TL431 muestra un diodo zener, pero en realidad el TL431 es una banda prohibida Widlar [13] [14] .

Los diodos de avalancha, los diodos de túnel y los estabilizadores no son diodos zener . Los estabilizadores son diodos de baja potencia diseñados para funcionar con corriente continua en reguladores de voltaje y como sensores de temperatura. Las características de los estabilizadores en la conexión inversa no estaban estandarizadas, y el suministro de una polarización inversa al estabilizador solo se permitía "durante los procesos transitorios de encendido y apagado del equipo" [15] . Los diodos invertidos en varias fuentes se definen como una subclase de diodos zener [16] y como una subclase de diodos de túnel [17] . La concentración de dopantes en estos diodos es tan alta que la ruptura del túnel ocurre con voltaje inverso cero. Debido a sus propiedades físicas especiales y alcance limitado, generalmente se los considera separados de los diodos zener y se indican en los diagramas con un símbolo especial, diferente de los diodos zener [16] [18] .

Cómo funciona

Un diodo zener semiconductor es un diodo diseñado para operar en modo de ruptura en la rama inversa de la característica de corriente-voltaje . En un diodo al que se aplica un voltaje inverso o de bloqueo, son posibles tres mecanismos de ruptura: ruptura de túnel, ruptura de avalancha y ruptura debido a inestabilidad térmica: autocalentamiento destructivo por corrientes de fuga. La ruptura térmica se observa en los diodos rectificadores , especialmente los de germanio , y para los diodos zener de silicio no es crítica. Los diodos Zener están diseñados y fabricados de tal manera que la ruptura por túnel o por avalancha, o ambos fenómenos juntos, ocurren mucho antes de que los requisitos previos para la ruptura térmica aparezcan en el cristal del diodo [20] . Los diodos zener en serie están hechos de silicio , también hay desarrollos prometedores de diodos zener hechos de carburo de silicio y arseniuro de galio [21] .

El primer modelo de ruptura eléctrica fue propuesto en 1933 por Clarence Zener, quien en ese momento trabajaba en la Universidad de Bristol [22] . Su "Teoría de ruptura eléctrica en dieléctricos sólidos " se publicó en el verano de 1934 [23] . En 1954, Kenneth McKay de Bell Labs descubrió que el mecanismo de tunelización propuesto por Zener solo funciona con voltajes de ruptura de hasta aproximadamente 5,5 V, y con voltajes más altos, prevalece el mecanismo de avalancha [22] . El voltaje de ruptura de un diodo zener está determinado por las concentraciones de aceptores y donantes y el perfil de dopaje de la región de la unión pn . Cuanto mayor sea la concentración de impurezas y mayor sea su gradiente en la unión, mayor será la intensidad del campo eléctrico en la región de carga espacial a un voltaje inverso igual, y menor el voltaje inverso al que se produce la ruptura:

• Una ruptura de túnel, o Zener, ocurre en un semiconductor solo cuando la intensidad del campo eléctrico en la unión pn alcanza un nivel de 10 6 V/cm. Dichos niveles de voltaje son posibles solo en diodos altamente dopados (estructuras de tipo p + -n + ) con un voltaje de ruptura de no más de seis veces la brecha de banda (6 E G ≈ 6.7 V), mientras que en el rango de 4 E G a 6 E G (4,5 ... 6,7 V) la ruptura del túnel coexiste con la avalancha, y con un voltaje de ruptura de menos de 4 E G (≈4,5 V) la desplaza por completo. Con un aumento en la temperatura de unión, la brecha de banda, y con ella el voltaje de ruptura, disminuye: los diodos zener de bajo voltaje con predominio de ruptura de túnel tienen un coeficiente de voltaje de temperatura negativo (TKV) [24] .
• En diodos con niveles de dopaje más bajos o gradientes de dopaje más pequeños y, como resultado, voltajes de ruptura más altos, se observa un mecanismo de ruptura de avalancha. Ocurre en concentraciones de impurezas que corresponden aproximadamente a un voltaje de ruptura de 4 E G (≈4,5 V), y en voltajes de ruptura superiores a 4 E G (≈7,2 V), reemplaza completamente el mecanismo de tunelización. El voltaje al que se produce una ruptura por avalancha aumenta con el aumento de la temperatura, y el mayor valor de ruptura TC se observa en uniones de voltaje relativamente alto y poco dopado [25] .

El mecanismo de ruptura de una muestra en particular puede determinarse aproximadamente por el voltaje de estabilización y precisamente por el signo de su coeficiente de temperatura [26] . En la “zona gris” (ver figura), en la que ambos mecanismos de ruptura compiten, el TKN solo puede determinarse empíricamente. Las fuentes difieren en las estimaciones exactas del ancho de esta zona: S. M. Zee indica "de 4  E G a 6 E G " (4.5 ... 6.7 V), los autores del diccionario "Electrónica" - "de 5 a 7 V" [9] , Linden Harrison - "de 3 a 8 V" [27] , Irving Gottlieb dibuja un límite superior en el nivel de 10 V [10] . Los diodos de avalancha de bajo voltaje (LVA) para voltajes de 4 a 10 V son una excepción a la regla: solo tienen un mecanismo de avalancha [12] .

El conjunto óptimo de características del diodo zener se logra en el medio de la "zona gris", con un voltaje de estabilización de aproximadamente 6 V. El punto no es tanto que debido a la compensación mutua del TKN del túnel y la avalancha. mecanismos, estos diodos zener son relativamente estables térmicamente, pero tienen la estabilización de dispersión de tensión tecnológica más pequeña y la resistencia diferencial , ceteris paribus, más pequeña [28] . El peor conjunto de características (un alto nivel de ruido, una gran variedad de voltajes de estabilización, alta resistencia diferencial) es característico de los diodos zener de bajo voltaje a 3,3-4,7 V [29] .

Producción

Los diodos zener de potencia están hechos de silicio monocristalino utilizando tecnología de aleación de difusión o plana , los de baja potencia, utilizando tecnología plana, con menos frecuencia mesa . El proceso de diodo plano utiliza dos o tres fotolitografías . La primera fotolitografía abre amplias ventanas en la superficie del óxido protector, en las que luego se introduce un dopante. Dependiendo del perfil de dopaje requerido, se pueden usar procesos de implantación de iones , deposición de vapor químico y difusión desde un medio gaseoso o desde una película superficial. Después de la introducción inicial de la impureza, se conduce desde la capa superficial hacia el interior del cristal a una temperatura de 1100–1250°C. Luego, se lleva a cabo una operación de captación  : expulsión de los defectos de la superficie hacia la profundidad del cristal y pasivación de su superficie. La captación y la pasivación no solo reducen el ruido zener , sino que también aumentan radicalmente su confiabilidad al eliminar la principal causa de fallas aleatorias: los defectos superficiales. La segunda fotolitografía abre ventanas para la deposición de la primera capa delgada de metalización anódica. Después de esto, si es necesario, se lleva a cabo la deposición por haz de electrones de la capa principal de metalización del ánodo, la tercera fotolitografía y la deposición por haz de electrones del metal desde el lado del cátodo [31] .

Las obleas se transportan a una planta de ensamblaje donde se cortan en cristales individuales . El montaje de diodos zener en paquetes de transistores ( SOT23 , TO220 , etc.) y microcircuitos ( DIP , SOIC , etc.) se realiza utilizando tecnologías de empaquetado convencionales . El ensamblaje a granel de diodos, incluidos los diodos zener, en paquetes de dos pines con cables flexibles se puede realizar de dos maneras [30] :

• Los diodos en cajas de plástico (Surmetic) se ensamblan en dos etapas. Primero, la máquina ensambladora suelda el cristal de silicio ("tableta") del diodo de extremo a extremo a los extremos ensanchados de los conductores. Las conclusiones están hechas de cobre y su sección transversal es comparable al área de una tableta de silicio o la supera. Los extremos de los cables se moldean en forma de cabeza de clavo y, por lo general, están estañados previamente . Después de soldar en una máquina ensambladora, los productos semielaborados se envasan en cilindros de plástico sellados [30] .
• Los diodos en vitrinas DO-35 y DO-41 se ensamblan en un solo paso. Se insertan dos clips bimetálicos estañados y huecos entre la tableta de silicio y los extremos de la salida flexible del cable bimetálico . Se coloca un tubo de vidrio en la pieza de trabajo ensamblada a partir de un cristal, clips y cables: el caso futuro. El conjunto se calienta en un horno hasta el punto de fusión del vidrio; durante el enfriamiento, el vidrio primero se endurece, formando una unión hermética con el metal de plomo, y luego se suelda [30] .

En una versión más costosa de esta tecnología, se utilizan tres etapas de tratamiento térmico: el cristal se suelda a soportes de molibdeno o tungsteno a temperaturas de al menos 700 °C, se encapsula en vidrio y solo entonces se sueldan los cables [32] . En todos los casos, los cables se estañan adicionalmente después de ser empaquetados [30] . Los cables de cobre son preferibles, ya que eliminan el calor mejor que los bimetálicos [33] . La presencia dentro del cuerpo, en ambos lados de una delgada tableta de silicio, de una masa significativa de soldadura determina el principal mecanismo de falla de los diodos zener: un cortocircuito por la soldadura fundida, y en diodos zener planos integrados - un cortocircuito por la fusión de metalización de aluminio [34] [35] .

Aplicaciones

El alcance principal del diodo zener es la estabilización del voltaje constante de las fuentes de alimentación. En el esquema más simple de un estabilizador paramétrico lineal, el diodo zener actúa simultáneamente como fuente de voltaje de referencia y como elemento de control de potencia. En circuitos más complejos, al diodo zener se le asigna solo la función de una fuente de voltaje de referencia, y un transistor de potencia externo sirve como elemento regulador .

Los diodos zener compensados ​​térmicamente de precisión y los diodos zener con una estructura oculta se utilizan ampliamente como fuentes de voltaje de referencia (ION) discretas e integradas, incluso en los circuitos de estabilidad de voltaje más exigentes de convertidores de analógico a digital de medición . Desde mediados de la década de 1970 hasta la actualidad (2012), los diodos zener de estructura oculta son los ION de estado sólido más precisos y estables [37] . Los indicadores de precisión de los estándares de voltaje de laboratorio en diodos zener integrados especialmente seleccionados se acercan a los de un elemento Weston normal [38] .

Los diodos zener de avalancha pulsados ​​especiales ("supresores de sobretensiones transitorias", "supresores", "diodos TVS") se utilizan para proteger los equipos eléctricos de sobretensiones causadas por rayos y electricidad estática , así como de sobretensiones en cargas inductivas . Dichos dispositivos con una potencia nominal de 1 W pueden soportar pulsos de corriente de decenas y cientos de amperios mucho mejor que los diodos zener "ordinarios" de cincuenta vatios de potencia [39] . Para proteger las entradas de los instrumentos eléctricos de medida y las puertas de los transistores de efecto de campo , se utilizan diodos zener convencionales de baja potencia. En los transistores MIS "inteligentes" modernos , los diodos zener de protección se fabrican en el mismo chip con un transistor de potencia [40] .

En el pasado, los diodos zener realizaban otras tareas, que posteriormente perdieron su importancia anterior:

• Limitación, Conformación, Selección de Amplitud y Detección de Pulso . Incluso en la era de los tubos electrónicos, los diodos zener de silicio se usaban ampliamente para limitar el rango de pulsos y convertir señales de forma de onda arbitrarias en pulsos de una polaridad dada [41] [42] . Con el desarrollo de la tecnología integrada, esta función fue asumida por dispositivos comparadores de alta velocidad y luego por procesadores de señales digitales .
• La estabilización del voltaje de CA también se redujo a limitar el rango del voltaje sinusoidal con un diodo zener de dos vías. Cuando el voltaje de entrada cambió, la amplitud del voltaje de salida se mantuvo constante y su valor efectivo solo se retrasó ligeramente con respecto al valor efectivo del voltaje de entrada [43] [42] .
• Ajuste del voltaje de actuación del relé . Si era necesario establecer un umbral de relé no estándar, se encendía un diodo zener en serie con su devanado, lo que llevó el umbral al valor requerido. Con el desarrollo de los circuitos de conmutación de semiconductores, el alcance del relé se redujo y la función de control del relé fue asumida por transistores y circuitos de umbral integrados [44] [45] .
• Ajuste de los puntos de operación de las etapas amplificadoras. Los amplificadores de válvulas de la década de 1960 usaban diodos zener como reemplazo de los circuitos RC de polarización automática. En las frecuencias más bajas del rango de audio y en las frecuencias subsónicas , las capacitancias calculadas de los capacitores de dichos circuitos se volvieron inaceptablemente grandes, por lo que el diodo zener se convirtió en una alternativa económica a un costoso capacitor [46] [47] .
• Desplazamiento intercascada de niveles. El cambio de nivel en los amplificadores de válvulas de CC generalmente se realizaba con diodos zener llenos de gas o lámparas de neón convencionales . Con la invención de los diodos zener semiconductores, comenzaron a usarse en lugar de los diodos llenos de gas. También se usaron soluciones similares en equipos de transistores [48] , pero fueron reemplazadas rápidamente por circuitos de cambio de nivel más avanzados en transistores.
• Los diodos Zener con alto TKN se utilizaron como sensores de temperatura en circuitos de medición de puentes [49] . A medida que disminuían los voltajes de suministro y el consumo de energía, esta función fue asumida por diodos con polarización directa, circuitos PTAT de transistores y circuitos integrados basados ​​en ellos.

En el entorno de simulación de SPICE , el modelo de diodo zener elemental se usa no solo para su propósito previsto, sino también para describir el modo de ruptura en modelos de transistores bipolares "reales". El estándar para el modelo SPICE del transistor Ebers-Moll no considera el modo de ruptura [50] .

Las principales características del diodo zener

Los principales parámetros eléctricos del diodo zener indicados en su pasaporte son:

• Tensión nominal de estabilización. El desarrollador selecciona el voltaje de estabilización de acuerdo con los requisitos del circuito del dispositivo.
• El rango de corrientes operativas que fluyen a través del diodo zener (corriente de estabilización mínima - corriente máxima permitida). La corriente a través del diodo zener está determinada por el circuito externo, en relación con el diodo zener, el circuito de conmutación del diodo zener. Para cumplir con la precisión de la placa de identificación del voltaje de estabilización, la corriente que fluye a través del diodo zener no debe ser menor que la corriente de estabilización mínima. Para evitar la destrucción del dispositivo, la corriente no debe exceder la corriente máxima permitida.
• La potencia máxima disipada por el diodo zener. Para evitar la destrucción del dispositivo, la potencia disipada en el dispositivo no debe exceder este parámetro. La potencia disipada en el dispositivo es un valor calculado igual al producto del voltaje en el diodo zener y la corriente a través del diodo zener. Para diodos zener de baja potencia, la disipación de potencia máxima es un valor de pasaporte. Para diodos zener potentes, la potencia máxima está determinada por un disipador de calor adicional, en este caso, para calcular las condiciones de enfriamiento, el pasaporte especifica parámetros de diodo zener como la temperatura máxima del cristal y la resistencia térmica de la caja de cristal.

Además de los parámetros principales, hay una serie de parámetros que describen las desviaciones del voltaje de estabilización de un dispositivo real bajo la influencia de varios factores. Por ejemplo, tolerancia de voltaje de regulación , resistencia diferencial, coeficiente de temperatura de voltaje de regulación, deriva a largo plazo y ruido de voltaje de regulación. Estos parámetros deben tenerse en cuenta al construir circuitos con mayores requisitos de precisión. En algunas aplicaciones, el comportamiento del dispositivo durante cambios repentinos en la corriente que lo atraviesa, los llamados parámetros dinámicos del diodo zener, pueden ser importantes.

Corrientes y tensiones de estabilización

GOST 25529-82 “Diodos semiconductores. Términos, definiciones y designaciones de letras de los parámetros ”definen la corriente de estabilización ( I st ) y el voltaje de estabilización ( U st ) del diodo zener como los valores de voltajes y corrientes constantes en el modo de estabilización [51] . El modo de estabilización es posible en un rango bastante amplio de corrientes y voltajes, por lo tanto, la documentación técnica indica los valores mínimos y máximos permitidos de corrientes ( I st.min , I st.max ) y voltajes ( U st .min , U st.max ) estabilización. Dentro de estos rangos se encuentran los valores nominales I st y U st seleccionados por el fabricante . La corriente de estabilización mínima suele ser igual a la corriente en la salida de la zona de fractura característica I-V inversa, el máximo está limitado por la disipación de potencia permitida y la corriente nominal suele establecerse entre el 25 y el 35 % del máximo [52]. ] . Las corrientes mínimas de los diodos de avalancha de bajo voltaje se miden en unidades y decenas de microamperios [53] , las corrientes mínimas de los diodos zener "ordinarios" se miden en unidades de miliamperios.

Por ejemplo, el voltaje nominal del diodo zener soviético 2S133V, como se desprende de su designación , es de 3,3 V, y la corriente de estabilización nominal, la corriente a la que se miden sus características de pasaporte, es de 5 mA. La corriente de estabilización mínima para todas las temperaturas de funcionamiento (-60 ... +125 ° C) se establece en 1 mA, el máximo depende de la temperatura y la presión atmosférica . A presión atmosférica normal y temperatura no superior a +35 °C, la corriente no debe superar los 37,5 mA, ya +125 °C - 15 mA. Cuando la presión cae a 665 Pa (5 mm Hg , o 1/150 de la presión atmosférica normal), las corrientes máximas se reducen a la mitad debido a la peor eliminación de calor en un medio enrarecido. La dispersión de voltaje de estabilización de pasaporte ( U st.min ... U st.max ) de este dispositivo está normalizada para una corriente de 5 mA y cuatro temperaturas diferentes de -60 ° C a +125 ° C. A -60 °C, la dispersión de tensión es de 3,1 ... 3,8 V, a +125 °C - 2,8 ... 3,5 V [54] .

Resistencia diferencial

La resistencia diferencial o dinámica de un diodo zener es igual a la relación entre el incremento de la tensión de estabilización y el incremento de la corriente de estabilización en un punto con una corriente de estabilización determinada (normalmente nominal) [56] . Determina la inestabilidad del dispositivo por la tensión de alimentación (en la entrada) y por la corriente de carga (en la salida). Para reducir la inestabilidad de entrada, los diodos zener se alimentan de fuentes de CC, para reducir la inestabilidad de salida, se conecta un amplificador de búfer de CC entre el diodo zener y la carga en un seguidor de emisor o amplificador operacional , o se utiliza un circuito de diodo zener compuesto [57] . En teoría, la resistencia diferencial del diodo zener disminuye al aumentar la corriente de estabilización. Esta regla, formulada para la condición de una temperatura constante de la unión pn, es válida en la práctica solo en la región de corrientes de estabilización bajas. A corrientes más altas, el inevitable calentamiento del cristal conduce a un aumento de la resistencia diferencial y, en consecuencia, a un aumento de la inestabilidad del estabilizador [58] .

Para un diodo zener de baja potencia 2S133V, la resistencia diferencial a una corriente de estabilización mínima de 1 mA es de 680 ohmios, y a una corriente nominal de 5 mA y temperaturas de -60 a +125 °C no supera los 150 ohmios [59] . Los diodos zener de mayor potencia para el mismo voltaje nominal tienen una resistencia diferencial más baja, por ejemplo, KS433A  : 25 ohmios a 30 mA. La resistencia diferencial de los diodos de avalancha de bajo voltaje (LVA) es aproximadamente un orden de magnitud menor que en los diodos zener "ordinarios": por ejemplo, para LVA351 (voltaje 5,1 V, potencia 400 mW) no supera los 10 ohmios a una corriente de 10mA [60] . Dentro de cada familia de diodos zener (de la misma potencia máxima), los valores absolutos más pequeños de resistencia diferencial a una corriente dada son los diodos zener para una tensión de 6 V [61] .

Coeficiente de temperatura de tensión

GOST define el coeficiente de temperatura del voltaje como "la relación entre el cambio relativo en el voltaje de estabilización y el cambio absoluto en la temperatura ambiente" a una corriente de estabilización constante dada [62] . El TKN de los diodos ordinarios no compensados ​​térmicamente, a sus corrientes nominales, es para diodos zener de ruptura de túnel ( U st <4 E g ) de -0.05 a -0.1 % / ° C, y para diodos zener de ruptura de avalancha ( U st < 4 E g ) de 0,05 a 0,1%/°C. En otras palabras, cuando el diodo zener se calienta de +25 °C a +125 °C, el cambio de voltaje de estabilización será del 5 al 10% del valor inicial.

En la región de corrientes pequeñas y medianas, en las características de corriente-voltaje de los diodos zener para un voltaje de 4.5 ... 6.5 V [63] , se puede encontrar un punto (valor de corriente I TK0 y voltaje U TK0 ), en el cual el coeficiente de temperatura es cercano a cero. Si la corriente de dicho diodo zener se estabiliza mediante una fuente de corriente externa a un nivel exactamente igual a I TK0 , entonces el voltaje en el diodo zener, igual a U TK0 , es prácticamente independiente de la temperatura. Este enfoque se utiliza en fuentes de referencia de voltaje zener integral , pero no es aplicable a dispositivos basados ​​en diodos zener discretos. El valor exacto de I TK0 solo puede determinarse empíricamente, lo cual es inaceptable en condiciones de producción en masa [64] . Los diodos Zener para voltajes inferiores a 4,5 V también tienen un punto de TKV cero, pero está fuera del área de operación segura [63] . Los diodos Zener para voltajes superiores a 6,5 ​​V tienen un TKN positivo (distinto de cero) en todo el rango de corriente [63] .

Deriva y ruido

En la documentación de referencia para diodos zener convencionales, que no son de precisión, los indicadores de deriva y ruido generalmente no se indican. Para diodos zener de precisión, por el contrario, estos son los indicadores más importantes junto con la dispersión inicial y TKN [65] . El alto nivel de ruido de los diodos zener convencionales se debe a la alta concentración de impurezas y defectos de red en la región de la unión pn. La pasivación protectora con óxido o vidrio , en la que estas impurezas son expulsadas de las capas cercanas a la superficie hacia el espesor del cristal, reduce el ruido solo parcialmente [66] . Una forma radical de reducir el ruido, empujando profundamente en el cristal no las impurezas, sino la unión pn en sí misma, se usa en diodos zener de bajo ruido con una estructura oculta . Las mejores muestras de tales dispositivos tienen un rango de ruido de baja frecuencia (0,1-10 Hz) de no más de 3 µV con una deriva a largo plazo de no más de 6 µV durante las primeras 1000 horas de funcionamiento [67] [68] .

El nivel de ruido más alto del diodo zener se observa en la región de la fractura de la característica corriente-voltaje. Las curvas de alta resolución tomadas con instrumentos muestran que las características IV de la fractura no son uniformes, sino escalonadas; los cambios aleatorios de estos pasos y las transiciones aleatorias de corriente de un paso a otro generan el llamado ruido de microplasma . Este ruido tiene un espectro cercano al ruido blanco en la banda de frecuencias 0-200 kHz. Al pasar de la región de ruptura de las características I-V a la región de las corrientes de estabilización, el nivel de estos ruidos disminuye drásticamente [69] .

Rendimiento dinámico

La frecuencia de conmutación de un diodo zener de uso general suele ser inferior a 100 kHz [70] . La ruptura no ocurre instantáneamente y el tiempo de respuesta depende tanto del mecanismo de ruptura predominante como del diseño del diodo zener. Durante este proceso, el voltaje a través del diodo zener puede exceder su valor nominal de estabilización. El rango de frecuencia de los circuitos de conmutación en los diodos zener se puede expandir al incluir un diodo de pulso rápido en serie con el diodo zener. Cuando el voltaje en la cadena diodo-diodo zener disminuye, el diodo se cierra primero, evitando que se descargue la capacitancia del diodo zener. La carga sobre esta capacitancia mantiene la tensión de estabilización en el diodo zener por mucho tiempo, es decir, el diodo zener nunca se cierra [70] .

Zona de trabajo segura

"La historia ha demostrado que la causa principal de la falla del diodo es exceder las cargas eléctricas y térmicas permitidas".
Guía de semiconductores de la NASA [71]

El área de operación segura de un diodo zener está limitada por una serie de parámetros, los más importantes son los valores máximos de corriente continua, corriente pulsada, temperatura de unión pn (+150 °C para el SOT-23). paquete, +175 °C para el paquete DO-35, +200 °C para el paquete DO-41 [72] ) y disipación de potencia. Todas estas restricciones deben cumplirse simultáneamente, y el incumplimiento de al menos una de ellas conduce a la destrucción del diodo zener [73] .

Los límites de corriente y potencia son obvios, y el límite de temperatura requiere una estimación de la potencia permitida a la cual la temperatura calculada de la unión pn no excederá el máximo permitido. En la documentación técnica, dicha evaluación suele darse en forma de un gráfico de la potencia admisible P frente a la temperatura ambiente T a . Si no existe tal programa, la potencia permitida debe estimarse utilizando la fórmula para la temperatura de unión T j :

donde R ja  es la resistencia térmica entre la unión pn y el ambiente (aire) para potencia disipada continuamente [74] . Un valor típico para este valor para un diodo zener de baja potencia como la serie NZX es 380 °C/W [75] . La potencia a la que la temperatura calculada no superará el límite establecido de +175 °C [75] está limitada por el valor

Para una temperatura ambiente prevista de +50 °C, la potencia calculada es de solo 330 mW, una vez y media menos que la potencia máxima del pasaporte de 500 mW [75] .

Naturaleza y causas de las fallas

Un cortocircuito catastrófico puede ser causado no solo por ir más allá de la región de operación segura, sino también por la difusión lenta de átomos dopantes en la unión pn. En los diodos zener de potencia con fijación por resorte de uno de los conductores al cristal, se observan daños mecánicos en el cristal en la zona de contacto con el resorte. Si una grieta o abrasión del cristal llega a la zona de unión pn, es posible que se produzca un cortocircuito "errante" tanto catastrófico como intermitente, así como una disminución estable en el voltaje de estabilización [22] .

El envejecimiento de los diodos zener puede manifestarse en forma de una mayor deriva de corrientes, voltajes y resistencia diferencial. La deriva de corriente durante la operación a largo plazo se explica por la acumulación de contaminantes en la zona de unión pn, en la capa protectora de óxido y en su superficie. La deriva actual durante la prueba a alta humedad se debe a la fuga de la carcasa del diodo zener. La deriva de la resistencia de salida, generalmente acompañada de un aumento del nivel de ruido, está asociada con un deterioro en el contacto eléctrico entre el cristal y los cables [22] .

Diodos zener de precisión

Diodo zener compensado térmicamente

Un diodo zener compensado térmicamente, una cadena de un diodo zener conectado en serie con un voltaje nominal de aproximadamente 5,6 V y un diodo con polarización directa, entró en la práctica de los desarrolladores a fines de la década de 1960 [76] . En la década de 2000, los diodos zener discretos compensados ​​térmicamente fueron reemplazados por fuentes de referencia de voltaje integradas , que proporcionaron una mayor precisión y estabilidad a corrientes y voltajes de suministro más bajos [77] .

En las proximidades de la tensión de 5,6 V, el mecanismo de ruptura de avalancha prevalece sobre el de túnel, pero no lo suprime, y su coeficiente de temperatura tiene un valor positivo estable de aproximadamente +2 mV/°C. El TEC de un diodo directo a temperaturas y corrientes de funcionamiento normales es de aproximadamente −2 mV/°C. Cuando un diodo zener y un diodo se conectan en serie, sus coeficientes de temperatura se compensan mutuamente: la inestabilidad absoluta de temperatura de una cadena de este tipo puede ser de solo 5 mV en el rango de −55…+100 °C o 2 mV en el rango de 0…+75 °C [78] . El TKN normalizado de dichos dispositivos puede ser tan bajo como 0,0005 %/°C o 5 ppm /°C [79] . El diodo de un diodo zener compensado térmicamente puede ser un segundo diodo zener conectado en dirección opuesta. Tales dispositivos simétricos de dos ánodos, capaces de operar con cualquier polaridad de voltaje, generalmente están optimizados para operar a una corriente nominal de 10 mA [80] , o para una corriente típica de esta familia de diodos zener (7,5 mA para un diodo de dos ánodos). 1N822 de la serie estándar 1N821-1N829 [81] ). Si el diodo de un diodo zener compensado térmicamente no es un diodo zener, sino un diodo "simple" con un voltaje de ruptura no normalizado, entonces la operación del dispositivo en la rama directa de la característica de voltaje de corriente, como regla, no está permitido [82] .

La tensión de estabilización nominal de un diodo zener compensado térmicamente típico es de 6,2 o 6,4 V con una dispersión de ± 5 % (en series especiales ± 2 % o % ± 1 %) [78] . En la nomenclatura extranjera, las tres series de seis voltios son las más comunes para corrientes nominales de 0,5 mA (1N4565-1N4569), 1,0 mA (1N4570-1N4574) y 7,5 mA (1N821-1N829) [83] . Las corrientes nominales de estas series corresponden a la corriente de cero TKN; a corrientes más bajas TKN es negativo, a corrientes más altas es positivo. La resistencia diferencial de los dispositivos para 7,5 mA es de 10 o 15 ohmios [81] , dispositivos para 0,5 mA, no más de 200 ohmios [84] . En la documentación técnica, estas características de la estructura interna generalmente no se divulgan: los diodos zener compensados ​​térmicamente se enumeran en los libros de referencia en igualdad de condiciones con los convencionales o se asignan a una subclase separada de "diodos zener de precisión" [85] . En los diagramas de circuito, se indican con el mismo símbolo que los diodos zener convencionales [86] .

Estructura Oculta Diodo Zener

La corriente de ruptura de un diodo zener plano convencional se concentra en la capa de silicio cercana a la superficie, en la capa con la concentración máxima de impurezas y defectos de red. Son estas impurezas y defectos los que causan la inestabilidad y el ruido del diodo zener. Su rendimiento se puede mejorar si la corriente de ruptura se "conduce" profundamente en el cristal, en la estructura oculta de la unión pn con un voltaje de ruptura más bajo que en la capa cercana a la superficie. En la tecnología epitaxial clásica, se forma una isla profunda de conductividad de tipo p + en el sitio del futuro diodo zener , y luego se lleva a cabo la difusión habitual de las capas base (p - ) y emisora ​​(n + ). El emisor de la estructura de diodo creada se convierte en el cátodo del diodo zener, la base se convierte en el ánodo. En la capa superficial, esta transición tiene un perfil de conductividad n + -p - , y en la parte inferior de la región base - n + -p + . Una unión n + -p + altamente dopada tiene un voltaje de ruptura más bajo que en la capa n + -p - cercana a la superficie , por lo que toda la corriente inversa del diodo zener está en la parte inferior de la región base [87] .

El primer circuito integrado zener de capa oculta, LM199, se lanzó en 1976, y el récord absoluto de la totalidad de las características de precisión pertenece al LTZ1000 lanzado en 1987 [37] . Los LTZ1000 seleccionados se utilizan en los estándares de voltaje de estado sólido más precisos de Fluke , que afirman una inestabilidad temporal de 1 ppm/año y un TSV de 0,1 ppm/°C [38] [88] . LM199, LTZ1000 y sus contrapartes tienen una topología concéntrica característica. Un diodo zener está ubicado en el centro del cristal, los transistores están directamente adyacentes a él: sensores de temperatura, y una bobina de calentamiento se "coloca" alrededor de ellos, también hecha con tecnología plana. Un controlador de temperatura externo o incorporado mantiene una alta temperatura estable del cristal. Dichos circuitos integrados tienen valores bajos récord de TKN (LM199 - 0,3 ppm/°C, LTZ1000 - 0,05 ppm/°C [89] ), ruido (LTZ1000 - 1,2 µV pk-pk [89] ) y largo plazo deriva (LTZ1000 - 2 µV/1000h [89] ). Los indicadores declarados se logran solo con un control cuidadoso de la temperatura y el blindaje del circuito y la estabilización rígida de la corriente del diodo zener.

Circuitos de conmutación de diodos Zener

Circuito regulador paralelo básico

El regulador paralelo más simple consta de una resistencia de balasto conectada en serie entre la fuente de alimentación y la carga, y un diodo zener que desvía la carga a un cable común ("a tierra"). Se puede considerar como un divisor de tensión , que utiliza un diodo zener como brazo inferior. La diferencia entre el voltaje de suministro y el voltaje de ruptura del diodo zener recae en la resistencia de balasto, y la corriente de suministro que fluye a través de él se bifurca en la corriente de carga y la corriente del diodo zener. Los estabilizadores de este tipo se denominan paramétricos: estabilizan la tensión debido a la no linealidad de la característica corriente-tensión del diodo zener y no utilizan circuitos de realimentación [90] .

El cálculo de un estabilizador paramétrico en diodos zener semiconductores es similar al cálculo de un estabilizador en dispositivos llenos de gas, con una diferencia significativa: los diodos zener llenos de gas se caracterizan por histéresis de voltaje umbral . Con una carga capacitiva, el diodo zener lleno de gas se autoexcita , por lo tanto, los diseños de tales estabilizadores generalmente no contienen filtros capacitivos, y el diseñador no necesita tener en cuenta los transitorios en estos filtros. No hay histéresis en los estabilizadores de los diodos zener semiconductores, los condensadores de filtro están conectados directamente a los terminales del diodo zener y la carga; como resultado, el diseñador debe tener en cuenta los picos de corriente de carga (descarga) de estos condensadores cuando la energía está encendido (apagado). Los peores casos en los que es probable la falla de los elementos estabilizadores o la falla de la estabilización son:

• Suministrar la máxima tensión de alimentación posible a la entrada del estabilizador en caso de cortocircuito de la salida del estabilizador a un cable común, por ejemplo, mientras se carga un condensador descargado conectado directamente a la salida del estabilizador, o en caso de de un fallo catastrófico del diodo zener [91] . La disipación de potencia permisible de la resistencia de lastre debe ser suficiente para soportar dicho cortocircuito. De lo contrario, es probable que se destruya la resistencia de balasto.
• Suministrar la tensión de alimentación máxima posible a la entrada del estabilizador cuando la carga se desconecta de la salida del estabilizador. La corriente permitida del diodo zener debe exceder la corriente calculada a través de la resistencia de lastre, determinada por la ley de Ohm. De lo contrario, cuando el cristal del diodo zener se calienta por encima de +175 ° C, el diodo zener se destruye. El cumplimiento del área de pasaporte de operación segura es tan importante para los diodos zener como para los transistores [92] .
• Selección por la carga de la máxima corriente posible cuando se aplica la mínima tensión de alimentación posible a la entrada del estabilizador. La resistencia de la resistencia de lastre debe ser lo suficientemente pequeña para que, incluso en estas condiciones, la corriente a través de la resistencia exceda la corriente de carga en una cantidad igual a la corriente mínima permitida del diodo zener. De lo contrario, la corriente del diodo zener se interrumpe, la estabilización se detiene.

En la práctica, a menudo resulta que es imposible cumplir con las tres condiciones, tanto por el costo de los componentes como por el rango limitado de corrientes de operación del diodo zener. En primer lugar, puede renunciar a la condición de protección contra cortocircuitos, confiarla a fusibles o circuitos de protección de tiristores , o confiar en la resistencia interna de la fuente de alimentación, que no le permitirá entregar tanto el voltaje máximo como la corriente máxima. al mismo tiempo [93] .

Conexión serie y paralelo

En la documentación de los diodos zener de fabricación extranjera no suele contemplarse la posibilidad de su conexión en serie o en paralelo. En la documentación de los diodos zener soviéticos, hay dos formulaciones:

• para dispositivos de baja y media potencia, “se permite la conexión en serie o en paralelo de cualquier número de diodos zener” [de una serie] [94] ;
• para dispositivos de media y alta potencia, “se permite la conexión en serie de cualquier número de diodos zener [de la misma serie]. Se permite la conexión en paralelo siempre que la disipación de potencia total en todos los diodos zener conectados en paralelo no exceda la potencia máxima permitida para un diodo zener " [95] .

Es posible la conexión en serie de diodos zener de diferentes series, siempre que las corrientes de funcionamiento del circuito en serie se ajusten a los rangos de corriente de estabilización de pasaporte de cada serie utilizada. No es necesario derivar los diodos zener con resistencias ecualizadoras de alta resistencia, como se hace en los polos rectificadores. Es posible "cualquier número" de diodos zener conectados en serie, pero en la práctica está limitado por las especificaciones de seguridad eléctrica para dispositivos de alto voltaje. Bajo estas condiciones, al seleccionar diodos zener de acuerdo con TKN y su control de temperatura , es posible construir estándares de voltaje de alto voltaje de precisión . Por ejemplo, en la década de 1990, los mejores indicadores de estabilidad del mundo tenían un estándar zener de 1 millón de V, construido por la empresa rusa Megavolt-Metrology, por encargo del Canadian Energy Institute IREQ . El error principal de esta configuración no superó las 20 ppm y la inestabilidad de la temperatura no superó las 2,5 ppm en todo el rango de temperatura de funcionamiento [38] .

Diodo zener compuesto

Si el circuito requiere que se eliminen corrientes y potencias más altas del diodo zener que lo permitido de acuerdo con las especificaciones técnicas, entonces se enciende un amplificador de búfer de CC entre el diodo zener y la carga . En el circuito de "diodo zener compuesto", la unión del colector de un solo transistor amplificador de corriente está conectada en paralelo con el diodo zener, y la unión del emisor está en serie con el diodo zener. La resistencia que establece la polarización del transistor se elige de modo que el transistor se abra suavemente a una corriente de diodo zener aproximadamente igual a su corriente de estabilización nominal. Por ejemplo, en I st.nom. =5 mA y Ube.min . \u003d Resistencia de 500 mV R \u003d 500 mV / 5 mA \u003d 100 Ohm, y el voltaje en el "diodo zener compuesto" es igual a la suma de U st.nom. y U be.min. . A corrientes más altas, el transistor se abre y deriva el diodo zener, y la corriente del diodo zener aumenta ligeramente, en una cantidad igual a la corriente base del transistor, por lo tanto, en primera aproximación, la resistencia diferencial del circuito disminuye en un factor de β (β es la ganancia de corriente del transistor). El TKN del circuito es igual a la suma algebraica del TKN del diodo zener en I st.nom. y TBC de un diodo con polarización directa (aproximadamente −2 mV/°C), y su área de operación segura en la práctica está limitada por el OBR del transistor aplicado [96] [97] .

El circuito del diodo zener compuesto no está diseñado para funcionar con "corriente continua", pero se convierte fácilmente en un circuito bidireccional ("diodo zener de dos nodos") mediante un puente de diodos [97] .

Circuito regulador serie básico

El circuito regulador en serie más simple también contiene solo un diodo zener, un transistor y un balasto, pero el transistor está conectado de acuerdo con un circuito colector común ( seguidor de emisor ). El coeficiente de temperatura de dicho estabilizador es igual a la diferencia algebraica U st.nom. diodo zener y U be.min. transistor; para neutralizar la influencia de Ube.min. en circuitos prácticos, un diodo VD2 conectado directamente se conecta en serie con un diodo zener [99] . La caída de voltaje mínima a través del transistor de control se puede reducir reemplazando la resistencia de balasto con una fuente de corriente de transistor.

Multiplicación de tensión de estabilización

Para estabilizar un voltaje que exceda el voltaje máximo de los diodos zener típicos de pequeño tamaño, puede ensamblar un "diodo zener de alto voltaje" compuesto, por ejemplo, extraer un voltaje de 200 V de diodos zener conectados en serie a 90, 90 y 20 V. Sin embargo, el voltaje de ruido y la inestabilidad de dicho circuito pueden ser inaceptablemente altos, y filtrar el ruido de un circuito de alto voltaje requeriría condensadores masivos y costosos . Un circuito con multiplicación de voltaje de un solo diodo zener de bajo voltaje y bajo ruido por un voltaje de 5 ... 7 V tiene características significativamente mejores.En este circuito, así como en un diodo zener compensado térmicamente convencional, el voltaje de referencia es igual a la suma del voltaje de ruptura del diodo zener y el voltaje de transición base-emisor del transistor bipolar. El factor de multiplicación del voltaje de referencia está determinado por el divisor R2-R3. El factor de multiplicación real es algo mayor que el calculado debido a la ramificación actual en la base del transistor [100] .

Por razones de seguridad y facilidad de instalación, es más conveniente usar un transistor pnp en un estabilizador de voltaje positivo y un transistor npn en un estabilizador de voltaje negativo. En estas configuraciones, el colector del transistor de potencia está eléctricamente conectado a tierra y puede montarse directamente en el chasis sin espaciadores aislantes. Por razones de disponibilidad y costo, es más fácil y económico usar transistores npn en estabilizadores de cualquier polaridad. A los voltajes y corrientes típicos de los amplificadores de válvulas, la capacitancia del capacitor que deriva el diodo zener debe ser de varios miles de microfaradios . Al mismo tiempo, no solo filtra el ruido de baja frecuencia del diodo zener, sino que también proporciona un aumento suave de voltaje cuando el circuito se inicia. Como consecuencia, cuando se enciende la energía, la carga térmica en la resistencia en serie R1 [100] aumenta .

ION en un diodo zener compensado térmicamente

Los diodos zener con compensación térmica generalmente se alimentan con corriente continua de un transistor o fuente de corriente integrada. Usar un circuito básico con una resistencia de balasto no tiene sentido, ya que incluso cuando el circuito está alimentado por un voltaje estabilizado, la inestabilidad de la corriente será inaceptablemente grande. Los diodos zener de baja corriente para una corriente de 1 mA generalmente se alimentan de fuentes de corriente en transistores bipolares, transistores de efecto de campo con unión pn , diodos zener para una corriente de 10 mA, de fuentes de corriente en transistores MIS con un integrado canal en modo de agotamiento. Las fuentes de corriente integradas de la familia LM134/LM334 permiten corrientes de hasta 10 mA, pero no se recomienda su uso en circuitos con una corriente de más de 1 mA debido a la alta inestabilidad de temperatura (+0,336 %/°C) [102] .

Las cargas de alta resistencia con una resistencia constante, relativamente estable térmicamente, se pueden conectar directamente a los terminales del diodo zener. En otros casos, se conecta un amplificador de búfer basado en un amplificador operacional de precisión o en transistores bipolares discretos entre el diodo zener y la carga . En circuitos bien diseñados de este tipo, que se han sometido a un entrenamiento térmico eléctrico a largo plazo, la inestabilidad durante la operación a largo plazo es de aproximadamente 100 ppm por mes [103]  , que es significativamente más alta que el mismo indicador de iones integrales de precisión .

Generador de ruido blanco de diodo Zener

El ruido intrínseco de un diodo zener de ruptura de avalancha tiene un espectro cercano al del ruido blanco . En los diodos zener para un voltaje de 9 ... 12 V, el nivel de ruido es lo suficientemente alto como para usarse para generar ruido específico. El rango de frecuencia de dicho oscilador está determinado por el ancho de banda del amplificador de voltaje y puede extenderse hasta cientos de MHz. Las siguientes ilustraciones muestran dos posibles diseños de amplificadores: en el primer caso, la frecuencia de corte superior del amplificador (1 MHz) está establecida por la capacitancia C2 [104] , en el segundo caso, está determinada por el ancho de banda de los amplificadores integrados. (900 MHz) y la calidad de la instalación [105] .

El nivel de ruido de un diodo zener particular es poco predecible y solo puede determinarse empíricamente [105] . Algunas de las primeras series de diodos zener eran particularmente ruidosas, pero a medida que la tecnología mejoró, fueron reemplazadas por dispositivos de bajo ruido. Por lo tanto, en los productos en serie, está más justificado usar no diodos zener, sino transistores bipolares de alta frecuencia en conexión inversa, por ejemplo, el transistor 2N918 desarrollado en la década de 1960: su espectro de ruido se extiende hasta 1 GHz [106] .

Puentes programables en diodos zener

Un diodo zener basado en una unión de emisor con polarización inversa de un transistor npn plano integral ("diodo zener de superficie") difiere de los diodos zener discretos en un pequeño límite de corriente de estabilización. La corriente inversa máxima permitida en una estructura típica de emisor metalizado de aluminio no supera los 100 µA. A corrientes más altas, se produce un destello visible a simple vista en la capa cercana a la superficie y aparece un puente de aluminio debajo de la capa de óxido , convirtiendo para siempre el diodo zener muerto en una resistencia con una resistencia de aproximadamente 1 ohmio [34] [35] .

Esta desventaja de los diodos zener integrados se usa ampliamente en la producción de circuitos integrados analógicos para el ajuste fino de sus parámetros. En la tecnología de zapping zener , las celdas elementales de diodo  zener se forman en paralelo con las resistencias conmutadas. Si es necesario ajustar el valor de resistencia del circuito o la relación del divisor de voltaje, las celdas de diodo zener innecesarias se queman con pulsos de corriente con una duración de 5 ms y una potencia de 0.3-1.8 A, cortocircuitando las resistencias correspondientes. La misma técnica se puede aplicar a circuitos integrados digitales con revestimiento de aluminio [34] [35] .

Notas

1. ↑ 1 2 3 4 Zee, 1984 , pág. 122.
2. ↑ 1 2 GOST 15133-77, 1987 , pág. 13, definición 91.
3. ↑ Teoría y diseño de TVS/Zener, 2005 , p. 7.
4. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 235, 237.
5. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , pp. 11, 12
6. ↑ Harrison, 2005 , pág. 364.
7. ↑ GOST 15133-77, 1987 , pág. 13, definición 91.
8. ↑ Earls, AR; Edwards, RE Raytheon Company: Los primeros sesenta años. - Editorial Arcadia, 2005. - P. 84. - 128 p. — ISBN 9780738537474 .
9. ↑ 1 2 Kolesnikov, 1991 , p. 520.
10. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , pág. 331.
11. ↑ GOST 15133-77, 1987 , pág. 12, definición 85.
12. ↑ 1 2 Gottlieb, 2002 , pág. 332.
13. ↑ Microcircuitos para fuentes de alimentación lineales y su aplicación . - 2ª ed.- Dodeka, 1998. - S.  219 , 220, 225-228. — ISBN 5878350211 .
14. ↑ Para un análisis completo del circuito TL431, consulte Basso, C. The TL431 in Switch-Mode Power Supplies loops: part I  // ON Semiconductor . - 2009. Archivado el 5 de septiembre de 2012.
15. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 394-398.
16. ↑ 1 2 Amos, Stanley et al. Diccionario Newnes de electrónica . - 4ª ed.. - Oxford: Newnes/Elsevier, 1999. - S. 22. - 389 p. — ISBN 9780750643313 . Archivado el 24 de octubre de 2014 en Wayback Machine .
17. ↑ Kolesnikov, 1991 , pág. 333.
18. ↑ GOST 15133-77, 1987 , pág. 11, definición 75.
19. ↑ Harrison, 2005 , pág. 372, figura 13.7.
20. ↑ Zee, 1984 , pág. 103-104, 122.
21. ↑ Tsuchida, H.; Nakayama, K.; Sugawara, Y. Diodos Zener SiC de 20 V-400 A con excelente coeficiente de temperatura  // Dispositivos semiconductores de potencia y circuitos integrados, 2007 (ISPSD '07). - S. 277-280 . — ISBN 1424410967 . -doi : 10.1109/ ISPSD.2007.4294986 . , Monakhov, EV, Hornos, T., Svensson, B. SiC Zener Diode for Gate Protection of 4.5 kV SiCGT // Materials Science Forum. - 2010. - T. Carburo de Silicio y Materiales Relacionados 2010 . - S. 559-562 . doi : 10.4028/www.scientific.net / MSF.679-680.559 .
22. ↑ 1 2 3 4 Bazu, Bajenescu, 2011 , capítulo 5.3.1.4 Diodos Z.
23. ↑ Zener, C. A Theory of Electrical Breakdown in Solid Dielectrics  // Proceedings of the Royal Society, London A 2. - 1934. - Vol. 145, núm. 855 . - Pág. 523-529. -doi : 10.1016/ b978-0-12-448750-5.50032-3 .
24. ↑ Zee, 1984 , pág. 105-106.
25. ↑ Zee, 1984 , pág. 109-115.
26. ↑ Zee, 1984 , pág. 106.
27. ↑ Harrison, 2005 , pág. 374.
28. ↑ Horowitz y Hill 1986 , pág. 315-316.
29. ↑ Pease, 2001 , pág. 113. Error de traducción: "pequeña resistencia diferencial" en lugar de "grande" (en el original "pobres especificaciones de impedancia").
30. ↑ 1 2 3 4 5 TVS/Zener Theory and Design, 2005 , p. diez.
31. ↑ Teoría y diseño de TVS/Zener, 2005 , p. 9.
32. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-65.
33. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-63.
34. ↑ 1 2 3 Camenzind, 2005 , p. 1-28.
35. ↑ 1 2 3 Pease, 2001 , pág. 115.
36. ↑ AUIPS2031R Interruptor lateral bajo de potencia inteligente . Rectificador Internacional (2010). Consultado el 22 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2012. (indefinido)
37. ↑ 12 Harrison , 2005 , págs. 417-420.
38. ↑ 1 2 3 Averbukh, V. Fuentes de voltaje de referencia de precisión  // Dodeka. - 2000. Archivado el 4 de marzo de 2016.
39. ↑ Pease, 2001 , pág. 113.
40. ↑ Para una revisión detallada (pero bastante desactualizada) de los transistores inteligentes, consulte Hayes, A. Una introducción a la energía inteligente . ST Microelectrónica (1999). Consultado el 22 de noviembre de 2012. (indefinido)
41. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 238, 239.
42. ↑ 1 2 NASA, 1988 , pág. 4-58.
43. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 237, 239.
44. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 240, 241.
45. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-59,4-63.
46. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 239, 240.
47. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-60.
48. ↑ Gershunsky et al., 1975 , pág. 240.
49. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-61.
50. ↑ Camenzind, 2005 , pág. 2-12.
51. ↑ GOST 25529-82, 1986 , pág. 11, definiciones 81 y 82.
52. ↑ Harrison, 2005 , pág. 369.
53. ↑ Regulador de avalanchas de bajo voltaje de la serie PLVA2600A con diodos dobles (enlace no disponible) . Semiconductores NXP . Consultado el 22 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2012. (indefinido) 
54. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 290–292 (datos de la serie 2S133V, 2S133G).
55. ↑ Horowitz y Hill 1986 , pág. 315, figura. 5.18.
56. ↑ GOST 25529-82, 1986 , pág. 12, definición 84.
57. ↑ Harrison, 2005 , págs. 376.
58. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-56.
59. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 290-292.
60. ↑ Diodos zener de avalancha de bajo voltaje . Semiconductor Knox. Consultado el 22 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2012.  (indefinido) , datos de la serie 1N6083/LVA347
61. ↑ Horowitz y Hill 1986 , pág. 315-316.
62. ↑ GOST 25529-82, 1986 , pág. 12, definición 85.
63. ↑ 1 2 3 NASA, 1988 , pág. 4-70.
64. ↑ Harrison, 2005 , págs. 374-375.
65. ↑ Harrison, 2005 , págs. 326, 327, 332.
66. ↑ Harrison, 2005 , pág. 368.
67. ↑ Harrison, 2005 , pág. 434.
68. ↑ VRE3050: Referencia de precisión de bajo costo . Corporación Thaler (2000-07-01). Consultado el 1 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2012.  (indefinido) . Datos de la serie VRE3050J. En 2012, producido por Apex Microtechnology, que se separó de Cirrus Logic y heredó la línea ION Thaler
69. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-72, 4-73.
70. ↑ 1 2 NASA, 1988 , pág. 4-71.
71. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-75: "La historia ha demostrado que la principal causa individual de falla de un diodo es operar por encima de los niveles permitidos de estrés térmico y eléctrico".
72. ↑ Harrison, 2005 , pág. 382.
73. ↑ Harrison, 2005 , págs. 376-377.
74. ↑ Harrison, 2005 , págs. 379-380.
75. ↑ Serie 123 NZX . Diodos zener simples. Ficha técnica del producto (enlace descendente) . Semiconductores NXP . Consultado el 22 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 7 de septiembre de 2012. (indefinido) 
76. ↑ Harrison, 2005 , págs. 393, 394.
77. ↑ Harrison, 2005 , pág. 400.
78. ↑ 12 Harrison , 2005 , pág. 394.
79. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 357.
80. ↑ NASA, 1988 , pág. 4-57.
81. ↑ 1 2 1N821 a 1N829A-1 DO-7 Diodos de referencia Zener con compensación de temperatura de 6,2 y 6,55 voltios . Corporación Microsemi (2003). Consultado el 28 de noviembre de 2012. (indefinido)
82. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 349.
83. ↑ Harrison, 2005 , págs. 398-399.
84. ↑ 1N4565 a 1N4584A-1 DO-7 Diodos de referencia Zener con compensación de temperatura de 6,4 voltios . Corporación Microsemi (2003). Consultado el 28 de noviembre de 2012. (indefinido)
85. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 347.
86. ↑ GOST actual 2.730-73 “Sistema unificado para documentación de diseño. Designaciones gráficas condicionales en esquemas. Dispositivos semiconductores" no proporciona una designación especial para dispositivos compuestos de precisión
87. ↑ Mitchell, L. Comprensión y aplicación de referencias de voltaje  // Tecnología lineal . - 1999. - No. Nota de Aplicación 82 . Archivado desde el original el 21 de octubre de 2012.
88. ↑ Corporación Fluke . Un enfoque práctico para mantener los estándares de referencia de CC // Fluke Corporation . - 2000. - Pág. 6.
89. ↑ 1 2 3 LTZ1000/LTZ1000A: Referencia de ultraprecisión (enlace no disponible) . Tecnología lineal (1987). Consultado el 1 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2012. (indefinido) 
90. ↑ GOST 23419-79 "Medios de alimentación secundaria de equipos radioelectrónicos". - Teniendo en cuenta el cambio 1. - Gosstandart de la URSS, 1985. - P. 2, definición 11. - 4 p.
91. ↑ Harrison, 2005 , pág. 378: cuando falla un diodo zener, sus salidas suelen estar en cortocircuito.
92. ↑ Harrison, 2005 , págs. 376-379.
93. ↑ Harrison, 2005 , pág. 378.
94. ↑ Diodos, diodos zener, tiristores, 1988 , p. 290-292 (datos de la serie 2S133V, 2S133G) o 269 (datos de la serie D814), etc.
95. ↑ Potentes diodos semiconductores, 1985 , p. 126 (datos de referencia serie D815), etc..
96. ↑ Harrison, 2005 , págs. 382-386.
97. ↑ 12 Pease , 2001 , pág. 116, figura. 6.4.
98. ↑ Harrison, 2005 , pág. 387, pág. 13.15.
99. ↑ Harrison, 2005 , págs. 386-387.
100. ↑ 1 2 Broskie, J. Asunto: Virtual Zener  // Tube CAD Journal. - 1999. - No. Diciembre 1999 . — P. 17. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016.
101. ↑ Harrison, 2005 , pág. 398, figura. 13.26.
102. ↑ Harrison, 2005 , págs. 397, 398.
103. ↑ Harrison, 2005 , págs. 395, 396.
104. ↑ Generador de ruido blanco // Radio. - 1979. - Nº 9 . - S. 58 .
105. ↑ 1 2 Construcción de un generador de ruido blanco de bajo costo  // Notas de aplicación de Maxim Integrated. - 2005. - N° AN 3469 . Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2012.
106. ↑ Hickman, I. Circuitos analógicos y RF de Hickman. - Newnes, 1998. - Págs. 145-150. — 320p. — ISBN 9780750637428 .

Fuentes

• Gottlieb, I. M. Fuentes de energía. Inversores, convertidores, estabilizadores lineales y de conmutación. - Postmarket, 2002. - 544 p. — ISBN 5901095057 .
• Gershunsky, B. S. et al. Libro de referencia sobre los fundamentos de la tecnología electrónica. - Kyiv: Editorial "Escuela Vishcha" en la Universidad Estatal de Kiev, 1975. - 352 p. - 86.000 ejemplares.
• GOST 15133-77 “Dispositivos semiconductores. Términos y definiciones". - Sujeto a cambios 1-4. - Gosstandart de la URSS, 1987. - 30 p.
• GOST 25529-82 “Diodos semiconductores. Términos, definiciones y designaciones de letras de los parámetros. - teniendo en cuenta el cambio 1. - Gosstandart de la Federación Rusa, 1986. - 28 p.
• Zee, S. M. Física de dispositivos semiconductores. - M. : Mir, 1984. - T. 1. - 456 p. - 16.000 copias.
• Kolesnikov, V. G. y otros Electrónica. Diccionario enciclopédico. - M. : Enciclopedia soviética, 1991. - 688 p. — ISBN 5852700622 .
• Microcircuitos para fuentes de alimentación lineales y su aplicación. - 2ª ed. - M. : Dodeka, 1998. - ISBN 5878350211 .
• Potentes diodos semiconductores / ed. A. V. Golomedova. - M. : Radio y comunicación, 1985. - 400 p. — 50.000 copias.
• Pease, R. Electrónica práctica de dispositivos analógicos. - M. : DMK-Press, 2001. - ISBN 5940740049 .
• Dispositivos semiconductores. Diodos rectificadores, diodos zener, tiristores / ed. A. V. Golomedova. - M. : Radio y comunicación, 1988. - 528 p. — 100.000 copias.  — ISBN 5256001450 .
• Horowitz, P., Hill, W. El arte de los circuitos . - 3ª ed. - M. : Mir, 1986. - T. 1. - 598 p. — 50.000 copias.
• Bazu, M.; Bajenescu, T. Análisis de fallas: una guía práctica para fabricantes de componentes y sistemas electrónicos . - Wiley, 2011. - 344 págs. — ISBN 9781119990000 .
• Camenzind, H. Diseño de circuitos analógicos . - Virtualbookworm Publishing, 2005. - 244 p. — ISBN 9781589397187 . Archivadoel 10 de marzo de 2018 enWayback Machine
• Harrison, L. Fuentes de corriente y referencias de voltaje. - Novedad, 2005. - 569 p. — (Electrónica y Eléctrica). — ISBN 9780750677523 .
• Manual de aplicación de piezas de la NASA. Volumen 2: Diodos, transistores, dispositivos de microondas (MIL-HDBK-978-B) . — NASA , 1988.
• Consideraciones de diseño y teoría de TVS/Zener . - ON Semiconductor , 2005. - 127 p.

diccionarios y enciclopedias	Gran danés gran ruso Britannica (en línea)
En catálogos bibliográficos	TIERRA : 4190693-7