El diodo Zener: una salida estable desde una entrada inestable
Halla dónde la salida se detiene aunque la entrada suba
El eje horizontal es el voltaje de entrada, el vertical la salida. Sube la entrada y al principio la salida sube con ella. Pero pasado cierto voltaje el Zener rompe y la salida se aplana.
Ruptura inversa, a propósito
En B1 el diodo en inverso apenas conducía. Pero sube bastante el voltaje inverso y en algún punto empieza de golpe a fluir una gran corriente. Un diodo común podría destruirse, pero un diodo Zener está hecho para operar con seguridad justo en esa región de ruptura. Es, de hecho, un diodo usado al revés a propósito.
Por qué el voltaje queda fijo
En la región de ruptura la curva inversa es casi vertical. Sea la corriente pequeña o grande, el voltaje entre terminales apenas cambia en torno al voltaje de ruptura Vz. Dicho de otro modo, el Zener parece una fuente de voltaje que entrega un voltaje constante sin importar la corriente que lo atraviesa. Solo la muy pequeña resistencia dinámica rz, fijada por la pendiente de la curva, decide la diminuta variación restante.
El regulador: un circuito en derivación
Pon un único resistor en serie entre la entrada y la carga, y coloca el Zener en paralelo con la carga. El resistor en serie absorbe la diferencia entre la entrada y Vz, cayendo exactamente ese voltaje. Cuando la entrada fluctúa o la carga cambia, el Zener sube y baja por sí mismo la corriente que toma para mantener la salida en Vz. Este es el circuito regulador más simple, usado dondequiera que se cree un voltaje de referencia.
De vuelta a la primera pantalla
Cuando la entrada era baja, la salida subió a lo largo de la diagonal. Pero en cuanto pasó el voltaje de ruptura la curva se dobló plana, y después, por más que subiera la entrada, la salida se quedó en Vz. Esa línea plana es el voltaje regulado. Gracias a la curva de ruptura casi vertical el voltaje apenas se mueve aunque la corriente cambie mucho, y el resistor serie absorbe las oscilaciones de la entrada para que la carga vea solo un Vz estable. La región inversa de B1 se vuelve así la herramienta más simple para una referencia de voltaje.
Lo que sigue
Hasta ahora has visto lo que hace un solo diodo. La siguiente unidad teje cuatro diodos en un puente que voltea incluso los semiciclos negativos de la CA a positivos: rectificación de onda completa. Luego un capacitor alisa esa pulsación irregular en CC estable. Combina la rectificación de B1 con la estabilidad de B3 y la etapa de entrada de una fuente queda completa.