¿Por qué necesitamos muchas referencias de voltaje complejas cuando un zener puede hacer el trabajo?

Todas las referencias de voltaje tienen una tolerancia y una deriva con el envejecimiento y la temperatura. Esta lista incluye diodos zener, referencias de voltaje en serie (como reguladores de voltaje) y referencias en derivación (como el zener normal). Así es como se ve un Zener BZX84C: -

Tomeeldispositivo5V1-surangodevoltajedezenerestáenalgúnlugarentre4.8Vy5.4VparaunacorrienteZenerde5mA-sileponemáscorriente,algunosdispositivosexcedenellímitede5.4V-observelacolumnamarcada"resistencia dinámica - esto también indica cómo este voltaje "perfecto" puede variar con un aumento en la corriente Zener. Los dispositivos como el 7.5v son mucho mejores en la regulación, pero su potencial deriva es ligeramente mayor (vea la columna de coeficiente de temperatura). Para este tipo particular de zener, lo haría desee, para una mejor calidad de regulación, elegir el dispositivo de 7.5 V. También tenga en cuenta que, a valores bajos de Zener, la corriente de fuga y la resistencia dinámica y el coeficiente de temperatura no son muy buenos.

La columna de coeficiente de temperatura no es "partes por millón", sino cientos de partes por millón por ºC. Compara el zener humilde con (digamos) un ADR5041. Tiene una precisión inicial de 0.1% y un TC de 75 ppm / ºC y hay mejores dispositivos que este ...

El LTC6655BHLS8-2.5 - tiene una variación de temperatura de menos de 2 ppm / ºC. Hey, cuesta mucho más, pero si desea una referencia de voltaje precisa y confiable para su ADC 16, entonces hágalo. Si desea mediciones precisas y confiables, necesita una referencia estable y precisa. Si solo desea evitar que la compuerta de MOSFET se dañe por sobretensión, no busque más, un diodo Zener.

Algunas de las mejores referencias disponibles son en realidad dispositivos zeners "enterrados" incorporados en un arreglo horneado (por ejemplo, LTZ1000 ).

Las referencias más baratas y ruidosas a menudo se hacen con las referencias band-gap .

Los parámetros que varían entre las opciones de diseño incluyen:

1. Precisión inicial. ¿Necesita una precisión de +/- 10% o +/- 0.01%?

2. Deriva con la temperatura o el tiempo. Si es un circuito de sesgo con el que podrías estar contento Un pequeño porcentaje de deriva con la temperatura. Si es un multímetro de 6-1 / 2 dígitos, Querría un rendimiento considerablemente mejor, en el rango de deriva de ppm / ° C.

3. Consumo de energía. Si necesita una referencia de 1.25V para funcionar con 50uA de corriente, un diodo zener no lo cortará.

4. Ruido. Es posible que desee una referencia muy tranquila para un circuito de medición. O tal vez quieras una fuente de ruido (los zeners pueden usarse para eso).

5. Compatibilidad. Es posible que necesite una referencia que pueda incorporarse en un IC, tal vez un CMOS IC.

6. Precio. Usted puede tener $ 100 para gastar o 0.01 centavo.

7. Voltaje de alimentación / salida. Los zeners son los mejores alrededor de 6V. Son casi inútiles si solo Tener una tensión de alimentación de 5V o 3.3V.

8. Regulación de carga y línea.

Entre todas las opciones anteriores, hay miles de combinaciones, desde el bajo 1N4742 y TL431 , a las referencias de precisión más sofisticadas.

Más allá del mundo monolítico, hay referencias incluso mejores como el bloqueo de Coulomb y los dispositivos de unión Josephson. En el extremo más bajo, varias uniones de diodo o \ $ V_ {BE} \ $ multiplicadores se pueden usar.

Los zeners tienen tolerancias. No son comúnmente lo que llamarían dispositivos de "precisión". Un zener de 6.4 voltios, por ejemplo, podría ser 6.4 + - 5%. También pueden derivar con la temperatura. Si necesitas mejores tolerancias que eso, terminas calificando tus habilidades zen y eliminando la mitad o obtienes una referencia más precisa.