Giunzione PN vs diodo Zener: differenza e confronto

Punti chiave

1. Funzionamento: Un diodo a giunzione PN opera nella direzione di polarizzazione diretta, consentendo il flusso di corrente. Un diodo Zener opera nella direzione di polarizzazione inversa e presenta l'effetto Zener, conducendo corrente quando viene raggiunta una tensione specifica (tensione Zener).
2. Regolazione del voltaggio: Un diodo Zener viene utilizzato per la regolazione della tensione, mantenendo una tensione quasi costante ai suoi terminali, anche se la tensione di ingresso varia. Un diodo a giunzione PN non possiede questa caratteristica di regolazione della tensione.
3. Caratteristiche di rottura: Un diodo a giunzione PN ha una tensione di rottura più elevata, che porta a danni irreversibili se superata. Un diodo Zener ha una tensione di rottura ben definita e controllata, che lo rende adatto per applicazioni che richiedono valori precisi.

Cos'è la giunzione PN?

PN Junction è tra le giunzioni a semiconduttore progettate unendo due diversi materiali semiconduttori. Questi due materiali sono il portatore di carica positiva o di tipo p e il portatore di carica negativa o di tipo n.

È rappresentato da un simbolo triangolare che punta verso una linea. Ha un coefficiente di temperatura negativo e una capacità di corrente da 1 A a 2 A.

La giunzione PN denota proprietà uniche come: può essere utilizzata come clipper, raddrizzatore, pinza, ecc. Una giunzione PN funziona in una direzione polarizzata in avanti; in altre parole, quando viene applicata una tensione di giunzione PN, la corrente scorre in una direzione polarizzata in avanti, ma in una condizione viceversa, il flusso di corrente viene bloccato.

Cos'è il diodo Zener?

Il diodo Zener è classificato sotto un tipo speciale di giunzione a semiconduttore progettato esplicitamente per funzionare nella direzione di polarizzazione inversa. Questa proprietà consente a un diodo Zener di far fluire una grande corrente anche con una piccola tensione polarizzata inversa.

Un simbolo triangolare lo rappresenta puntato verso la linea, ma ha anche una linea a forma di Z a lato del catodo. Ha un coefficiente di temperatura positivo e una capacità di trasporto di corrente da 200 mA a 1 A.

L'applicazione più comune di un diodo Zener è costituita da alimentatori, stabilizzatori di tensione e riferimenti di tensione.

Differenza tra giunzione PN e diodo Zener

1. PN Junction funziona nella condizione forward-biased; al contrario, un diodo Zener funziona in condizioni di polarizzazione inversa. 
2. Una giunzione PN è rappresentata da un simbolo triangolare che punta verso una linea. Al contrario, comparativamente, su entrambi i lati, un diodo Zener è rappresentato da un simbolo triangolare puntato verso la linea. Tuttavia, ha anche una linea a forma di Z sul lato del catodo.
3. La tensione di rottura di una giunzione PN è compresa tra 5 V e 8 V su entrambi i lati; un diodo Zener ha una tensione di rottura nell'intervallo da 2 V a 8 V.
4. Una giunzione PN ha una capacità di corrente da 1 A a 2 A, mentre un diodo Zener ha una capacità di corrente da 200 mA a 1 A.
5. La giunzione PN ha un tempo di recupero inverso relativamente più lungo rispetto al diodo Zener, che ha solo un tempo di recupero inverso più breve.
6. In una giunzione PN, quando c'è una diminuzione della caduta di tensione e la temperatura aumenta, ha un coefficiente di temperatura negativo. Al contrario, un diodo Zener ha un coefficiente di temperatura positivo perché la temperatura aumenta simultaneamente quando si verifica un'interruzione di tensione. 
7. PN Junction è tascabile e conveniente, mentre un diodo Zener è un componente elettrico costoso.
8. Una giunzione PN svolge una funzione di raddrizzatore, mentre un diodo Zener svolge una funzione di regolatore di tensione.
9. L'applicazione della giunzione PN è la seguente: clipper, raddrizzatori, clamper, mentre comparativamente, d'altra parte, l'applicazione di un diodo Zener è la seguente: stabilizzatori di tensione, limitatori di tensione e regolatore di tensione.

Confronto tra giunzione PN e diodo Zener

Parametro di confronto	Giunzione PN	Diodo Zener
Modalità operativa	Funziona in modalità forward-biased	Rappresentato da un simbolo triangolare che punta verso una linea
Simbolo del diodo	Rappresentato da un simbolo triangolare che punta verso una linea	Rappresentato da un simbolo triangolare puntato verso la linea ma in più presenta una linea a forma di Z a lato del catodo
Calo di tensione	Intervallo da 5-8 V	Intervallo da 2-8 V
Capacità di corrente	1 A – 2 A	200mA – 1A
Tempo di recupero inverso	Lunghi	Corti
Coefficiente di Temperatura	Negativo	Positivo
Costo	A buon mercato	Costoso
Funzione	Può essere utilizzato come raddrizzatore	Può essere utilizzato per regolare la tensione
Applicazioni	Clippers, raddrizzatori, pinze	Stabilizzatori di tensione, limitatori di tensione e regolatore di tensione

Riferimenti

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4600548/
2. http://www.eprajournals.net/index.php/IJMR/article/view/580

Ultimo aggiornamento: 11 agosto 2023