Problema resuelto diodos zener en paralelo
Considerando los diodos zéner Z1 y Z2 ideales del problema resuelto (característica tensión-corriente como la de la figura 2), calcular la tensión de salida Vout y las corrientes que circulan por los diodos para; a) VIN = 10V , b)VIN = 20V .
Solución:
a) Con una tensión de entrada de 10V, se supone que el diodo Z1 está en corte, ya que la tensión ánodo-cátodo aplicada es negativa, pero no suficiente para hacer funcionar al diodo en su zona de conducción inversa. Así su esquema equivalente será un circuito abierto.
El diodo Z2 se va a suponer en conducción, en la zona de funcionamiento zener, por lo que se va a sustituir por una fuente de tensión de valor 5V (tensión zener).
El circuito equivalente resultante aparece en la figura 3.
Aplicando la segunda ley de Kirchoff a la malla, se obtiene:
Despejando el valor de IZ2 se llega a:
La tensión de salida será:
La tensión ánodo-cátodo de Z1 será:
Se comprueba que las suposiciones iniciales son correctas, ya que el sentido de las corrientes coincide con el que se ha supuesto, y la tensión en bornes del diodo Z1 es inferior al valor de tensión zener, con lo que Z1 permanecerá en corte.
b) Con un valor de la tensión de entrada de 20V, se va a considerar que ambos diodos funcionan en la región de conducción inversa (zona zener). En este caso se sustituyen ambos diodos por las respectivas fuentes de tensión.
La tensión en el nudo A es de 12V, ya que Z1 es un zener ideal. La corriente que circula por Z2 se calcula por Kirchoff:
El valor de la tensión de salida es evidente, ya que se cumple:
También se puede calcular de esta otra forma:
La corriente que circula por la resistencia R1 será:
Para calcular la intensidad que atraviesa Z1 se aplica Kirchoff al nudo A, de forma que:
Los valores positivos de todas las intensidades confirman la veracidad de las hipótesis iniciales adoptadas.
