¿Por qué 5.1V es el voltaje Zener estándar y no 5V?

Los voltajes del diodo Zener siguen en gran medida los intervalos de valor de la resistencia E24, un rango de intervalos especificados con +/- 5% de precisión.

Los diodos Zener no se han desarrollado particularmente como una tecnología, con referencias de voltaje precisas que usan técnicas de banda prohibida. Los intervalos se han mantenido igual durante muchos años.

Además, los diodos Zener son menos comunes en los circuitos de lo que se puede esperar de los recién llegados a la electrónica, quienes a veces pueden considerarlos como "caídas mágicas de voltaje". Su combinación de imprecisión básica, variación notable con la temperatura y la corriente y una corriente de trabajo bastante grande para la estabilidad disminuye su utilidad en comparación con otros enfoques y componentes de diseño.

Bueno, al igual que las resistencias y los condensadores, los valores de voltaje del diodo Zener tienden a seguir un rango de números preferidos, como: -

Porlotanto,amenudoencontrarádiodoszenerde4,3voltios,4,7voltios,5,1voltios,5,6voltios,etc.

Además,eldiodozenerde5,1voltiosenvariosrangosdeproveedorestieneelcoeficientedetemperaturamásbajodelcambiodevoltajeconlatemperatura:-

Por lo tanto, si hubieras preguntado por qué muchos diseños usan zeners de 5.1 voltios, diría que depende de la física.

Como dijo Andy, los zeners disponibles son forzados a entrar en la serie E24, al igual que otros componentes. Esto se hace jugando con el voltaje físico-más bajo (menos de aproximadamente 5V) en realidad son diodos Zener, y los diodos de voltaje más alto son diodos de avalancha. Los diodos de avalancha funcionan mucho mejor (en términos de tener una fuerte 'tensión' de corriente-voltaje). Aquí hay algunas curvas características de Onsemi que muestran la variación de las características con voltaje zener (que se muestran como una variable continua):

Tengaencuentaquelaimpedanciazenersegraficaenungráficoderegistrodelotes;laimpedanciadeunzenerde~3Va5mAesaproximadamente80ohms,mientrasqueladeunzenerde10Vesmáscomo8ohms.Entonces,siusamosunaresistenciade400ohmiosenlaprimera(deunsuministrode5V).Siutilizamosdemanerasimilarunsuministrode16.7Vyungeneradorde10Vcon1.33Kenserie,elporcentajederegulaciónesmásde25vecesmejorqueesteúltimo.Asíqueloszenersdebajovoltajesonbastanteinútiles.

HayunnichodondeelvoltajeZenerqueseseleccionasebasaenlafísicayenlascaracterísticasanteriores,yesparalasreferenciasdevoltaje.Paramuchasaplicaciones,lasreferenciasdeintervalodebandahanreemplazadoalosdispositivoszen,tienenmuchasventajas,especialmenteparaaplicacionesnocríticas,bajoconsumodeenergíaybajovoltaje,etc.Sonruidosasytienenotrasdesventajas,sinembargo,éstassehanabordadogradualmente.

Algunasdelasmejoresreferenciasdecomponentesfueronundiodozenerconundiodoenserieintegradoparaponeraceroelcoeficientedetemperaturadevoltaje.Estacombinaciónsolofuncionaconunasolacombinacióndevoltaje/corriente:aproximadamente6.2Vo6.55V,porloqueelgeneradorde+2mV/gradoCsubyacenteesaproximadamente600mVmenosqueeso.Unejemplodeestaspartesesel 1N829 .

Esos dispositivos, aunque son muy estables, son menos populares en estos días, en parte porque no se pueden recortar, por lo que la tolerancia de voltaje no puede ser extremadamente ajustada. Las referencias modernas de banda prohibida con resistencias recortadas pueden hacerse con tolerancias muy ajustadas. Aunque la estabilidad puede no ser tan buena como la Zener.

Algunas de las mejores referencias disponibles aún son diodos Zener integrados (zeners subterráneos "enterrados" con compensación de temperatura agregada y recorte, a menudo en forma de horno). Un ejemplo de eso es el LTZ1000, probablemente la mejor referencia comúnmente disponible en términos de temperatura y estabilidad (aunque sea caro, hambriento de energía y un poco necesitado en otras áreas).

Los diodos Zener tienden a seguir la serie E24, como lo dijo Andy aka. La tolerancia declarada dispositivo a dispositivo de la variedad de jardín Zeners es del 5%. Cuando las variaciones en la temperatura y la corriente Zener se tienen en cuenta, las cosas pueden ser mucho peores que el 5%. la diferencia entre 5V y 5v1 es solo del 2%. Si probó dos bolsas de, por ejemplo, 10 zeners que fueron la bolsa A 5V y la bolsa B 5V1, es posible que no pueda determinar qué bolsa era cuál. El mismo razonamiento se aplica con resistencias del 5%.