O que acontece depois que um diodo zener se quebra?

Coloquei um diodo zener de 6V nos trilhos de 5V / GND do meu circuito e quero saber o que acontecerá se meu suprimento falhar de alguma forma, passando 12V diretamente para o resto da minha placa.

O zener definitivamente fritará, mas o que acontece depois? Posso dizer com certeza se o resultado será um circuito curto ou aberto? Existe alguma maneira de garantir que eu receba um curto (protegendo assim os outros componentes na placa)? Eu aprendi tudo sobre diodos, mas ninguém mencionou o que acontece depois que você frita um.

Todos os diodos zener têm uma folha de dados.

A folha de dados como uma promessa do fabricante dá a você - se você ficar dentro de certos limites apertados descritas na folha de dados, em seguida, o fabricante garante que o dispositivo vai funcionar como descrito na folha de dados; Se você ficar dentro de outros limites um pouco mais solto descritas na folha de dados, em seguida, o fabricante garante que nenhum dano permanente ocorrerá ao dispositivo, e quando ele retorna à escala apertada, o dispositivo depois de trabalho como descrito.

Não há garantias sobre o que exatamente o dispositivo fará fora dos limites rígidos e, portanto, bons projetistas assumem que a pior coisa possível acontecerá fora desse intervalo. Então, quando os clientes fazem coisas em suas pranchas muito além do que eles deveriam fazer, os designers ficam agradavelmente surpresos com o fato de que ainda há algo a salvar :-).

Se você colocar um resistor de energia entre a fonte de alimentação e sua placa, poderá escolher um resistor que limite a corrente de modo que, mesmo com 12 V em uma extremidade do resistor, o zener possa manter a outra extremidade do resistor próxima. a 6 V sem exceder a especificação de potência máxima do zener.

Se o zener exceder sua especificação de potência máxima, devemos assumir que a pior coisa possível acontecerá - nesse caso, que ela falhará aberta.

Métodos mais sofisticados de proteção de componentes contra sobretensão incluem: vários circuitos de pé de cabra ( um exemplo ); usando um resistor semelhante para limitar a energia a montante antes de entrar no regulador de tensão; usando centelhadores para limitar a tensão de entrada a 600 V; e vários circuitos que se desligam quando a entrada "parece errada" usando um transistor que pode facilmente reter várias centenas de volts quando desligado ( como faço para proteger contra um despejo de carga automotiva? ).

Primeiro, por que o zener fritará? Você pode ter uma fonte de 12V alimentando seu regulador, mas sua fonte deve ter um fusível ou disjuntor em algum lugar para segurança. Se esse fusível ou disjuntor tiver uma classificação atual que o zener possa tolerar, sua placa de circuito impresso deverá ser protegida pelo zener enquanto o fusível desligar, e nenhum dano ocorrerá no zener. Se a classificação atual for maior do que o zener pode tolerar, bem, você cometeu um erro ao escolher um limitador de corrente.

Qual é a função do zener de 6V? Se sua função é proteger o trilho de 5V do seu circuito, sugiro que ele não faça um bom trabalho. Muitos componentes de 5V têm uma tensão de entrada máxima de 5,5V ou 6V, portanto, um zener de 6,2V não ajudará muito. Não tenho certeza de como é o seu ambiente, mas geralmente é melhor desligar tudo se o seu regulador falhar do que tentar deixar o zener executar tudo.

Um uso comum de um diodo para proteção contra condições de erro é usar um diodo retificador com polaridade inversa nos terminais de entrada. Dessa forma, se alguém conectar a fonte ao contrário, a energia será dissipada no seu diodo designado. Verifique se a tensão direta desse diodo é menor que a tensão reversa máxima nos componentes protegidos. Nesta configuração, quando a fonte é conectada ao contrário, nada funcionará: a tensão de alimentação será de -0,7V. Presumivelmente, você notaria que o LED de energia não estava aceso ou que o circuito não estava funcionando e corrige seu erro.

Segundo, não, você não pode dizer se o resultado será um circuito curto ou aberto. Você operou o dispositivo fora das especificações, para que tudo pudesse acontecer.

Em geral, você não pode contar com um comportamento indefinido dos componentes - porque ele pode ser indefinido.

O que eu recomendaria é instalar um fusível (fusível de fio comum ou fusível de polímero auto-redefinível), que limita a quantidade de corrente que o circuito pode receber sem queimar o Zener.

Como alternativa, você pode instalar um resistor em série com o seu circuito - se você tiver um consumo de energia esperado muito baixo, isso não afetará muito e apenas protegerá o circuito como uma fonte secundária e menos eficiente.

Fusíveis em geral são uma boa idéia para ter uma falha controlada, eu me pergunto por que as pessoas os esquecem.

Você pode considerar um circuito de alavanca de tiristor.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Se a tensão subir o suficiente para causar a quebra do zener, o tiristor é acionado e interrompe o fornecimento de energia. Se o fusível não queimar (ou não existir), o tiristor permanecerá ligado até que a corrente seja desligada. C1 reduz a suscetibilidade ao ruído.

O termo 'pé de cabra' é um termo ferroviário de sistemas de eletrificação de terceiro trilho. Em caso de emergência, o atacante poderia interromper o fornecimento de energia jogando o pé de cabra entre o ativo e um dos trilhos de corrida na pista.

Este circuito não é muito preciso devido à variabilidade na tensão de ativação do tiristor. Veja os circuitos do pé de cabra Axotron para mais idéias e melhorias.

Eu conduzi experimento com um zener. O zener normalmente falha em CURTO-circuito em polarização reversa, mas antes de entrar em curto-circuito, sua tensão terminal aumenta, ou seja, ele se comporta como circuito aberto por alguns segundos e depois entra em curto-circuito permanentemente. Portanto, o uso de um zener não protegerá o dispositivo sempre. Portanto, um plano melhor para conectar 2 ou mais zeners em paralelo. Por exemplo: para proteger uma linha de 5v, conecte o zener de 5.1v e 5.3v em paralelo.