¿Por qué conectamos una resistencia antes de un diodo Zener?

En lugar de ir a 'sin resistencia', considere lo que sucede si simplemente usamos resistencias de diferentes valores (más bajos) y observamos el patrón. A medida que reduzcamos el valor de la resistencia, la corriente a través del zener aumentará. Incluso si la fuente de voltaje no es perfecta, la potencia disipada por el zener hará que falle debido al sobrecalentamiento.

La corriente a través de la resistencia es, según KVL y la ley de Ohm:

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

Este es el máximo actual a través del diodo zener y, por lo tanto, \ $ R_S \ $ se elige para limitar la corriente a través del diodo a un valor tal que la potencia máxima disipada por el diodo sea inferior la máxima potencia nominal.

Por ejemplo, si el Zener es 12V, dispositivo de 1W, desearíamos que la corriente máxima de Zener sea menor que \ $ \ dfrac {1} {12} A \ $.

De un comentario a otra respuesta:

  

podemos seleccionar cualquier zener a un voltaje, sin mirar el máximo   actual?

El punto de la respuesta de Jim, y el mío, es enfatizar la disipación de energía asociada con el diodo zener.

Como, evidentemente, nuestras respuestas no son suficientes a este respecto, considere el siguiente extracto de una hoja de datos de diodo zener:

Tenga en cuenta que la primera entrada es la disipación de potencia máxima absoluta . En este caso, \ $ P_D = 500mW \ $.

Por lo tanto, si selecciona un diodo Zener de esta familia con un voltaje Zener de \ $ V_Z \ $, debe elegir una resistencia para limitar la corriente máxima para que sea (quizás considerablemente) menor que :

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

Por ejemplo, si elige el 1N5231B con un \ $ V_Z = 5.1V \ $ nominal, debe elegir una resistencia tal que

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

Ni una fuente de alimentación ni un diodo Zener son ideales. Una fuente de alimentación tiene una impedancia de salida muy baja y un diodo Zener tiene una impedancia distinta de cero. Sin una resistencia en serie esto significa:

1. La corriente del diodo Zener será muy alta
2. El voltaje en el diodo Zener será mayor que el especificado debido a su resistencia interna
3. Debido a la gran corriente que puede fluir la disipación de energía, (\ $ P_ {disipado} = V_ {zener} × I_ {zener} \ $), será enorme. Su diodo Zener promedio tendrá una potencia nominal de 400 mW o 500 mW.

¿Cuál es el propósito de usar un Zener? Respuesta corta: proporcionar un voltaje Vz que no sea muy sensible a los cambios de carga (baja resistencia de salida dinámica) y que se pueda derivar de otra fuente de voltaje Vo que sea mayor o varíe demasiado con el tiempo.

Recordando KVL, necesitamos una parte que pueda producir la diferencia Vo-Vz . Una resistencia en serie con el diodo Zener sirve para este propósito