Por que conectamos um resistor antes de um diodo Zener?

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Por que precisamos de um resistor em um circuito de diodo Zener, como no diagrama abaixo?

Circuito Zener

Eu entendo que é limitar a corrente, mas como assim e por que precisamos dele para um diodo Zener?

A seleção de diferentes valores de resistores afeta o desempenho do circuito? Portanto, quando estamos selecionando um diodo Zener, observamos nas especificações diferentes correntes reversas que podem fluir através deles. Mas se esses podem ser alterados através de resistores, podemos selecionar qualquer diodo Zener a uma tensão, sem observar a corrente máxima?

zener

— Sherby
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Lei de tensão de Kirchoff.

— Ignacio Vazquez-Abrams

As respostas abaixo são bons, eu acho que só vai complementar com este Instructible eu fiz em Reguladores Zener diodo em derivação: instructables.com/id/Zener-Diode-Shunt-Regulator

— Kurt E. Clothier

Acho que as respostas das pessoas perderam é que os diodos Zener precisam de uma corrente mínima para funcionar corretamente (geralmente bastante, na faixa de 2-10mA, pelo menos) e isso dita o resistor usado, além da potência dos dois componentes e também torna os zeners menos úteis como regulador e mais úteis como voltagem de referência de derivação (normalmente baixa precisão / precisão).

— precisa

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Em vez de usar 'sem resistores', considere o que acontece se usarmos resistores de valores diferentes (inferiores) e observar o padrão. À medida que reduzimos o valor do resistor, a corrente através do zener aumentará. Mesmo que a fonte de tensão não seja perfeita, a energia dissipada pelo zener fará com que ela falhe devido ao superaquecimento.

insira a descrição da imagem aqui

— JIm Dearden
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Obrigado por suas respostas, A seleção de diferentes valores de resistores afeta o desempenho do circuito? Portanto, ao selecionar um zenner, observamos diferentes correntes reversas nas especificações que podem fluir através delas. mas se esses puderem ser alterados através de resistores, podemos selecionar qualquer zener a uma tensão, sem observar a corrente máxima?

— Sherby

@ Sherby, veja minha resposta atualizada para resolver seu comentário.

— Alfred Centauri

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A corrente através do resistor é, pela lei de KVL e Ohm:

$\dfrac{V_{IN} - V_Z}{R_S}$

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

De um comentário para outra resposta:

podemos selecionar qualquer zener a uma tensão, sem olhar para a corrente máxima?

O ponto da resposta de Jim, e a minha, é enfatizar a dissipação de energia associada ao diodo zener.

Como nossas respostas evidentemente não são suficientes nesse sentido, considere o seguinte trecho de uma folha de dados do diodo zener:

insira a descrição da imagem aqui

$P_D = 500mW$

$V_Z$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{P_D}{V_Z}$

$V_Z = 5.1V$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{0.5W}{5.1V} = 98 mA$

— Alfred Centauri
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Nem uma fonte de alimentação nem um diodo Zener são ideais. Uma fonte de alimentação tem uma impedância de saída muito baixa e um diodo Zener tem uma impedância diferente de zero. Sem um resistor em série, isso significa:

A corrente do diodo Zener será muito alta
A tensão no diodo Zener será maior que a especificada devido à sua resistência interna
$P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

— jippie
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Obrigado por suas respostas, A seleção de diferentes valores de resistores afeta o desempenho do circuito?

— Sherby

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Sim, isso afeta o desempenho. Você precisa equilibrar a corrente de carga variável com o resistor em série. O zener afunda a corrente que a carga não afunda. Então, você realmente deseja conhecer as correntes de saída mínima e máxima e descobrir qual o zener e o resistor em série devem ir com isso. Com zeners regulares de baixa potência, você deseja uma corrente zener mínima de 1-5mA para uma boa regulação. A corrente máxima do zener pode ser calculada a partir da potência especificada e da tensão do zener.

— jippie

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Qual é o propósito de usar um zener? Resposta curta: Para fornecer uma tensão Vz que não é muito sensível a mudanças de carga (baixa resistência dinâmica de saída) - e que pode ser derivada de outra fonte de tensão Vo, que é maior e / ou varia muito ao longo do tempo.

Lembrando da KVL, precisamos de uma peça que possa produzir a diferença Vo-Vz . Um resistor em série com o diodo Zener serve a esse propósito

— LvW
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