Pourquoi connectons-nous une résistance avant une diode Zener?

Pourquoi avons-nous besoin d'une résistance dans un circuit à diodes Zener, comme dans le schéma ci-dessous?

Je comprends que c'est pour limiter le courant, mais comment, et pourquoi en avons-nous besoin pour une diode Zener?

La sélection de différentes valeurs de résistances affecte-t-elle les performances du circuit? Ainsi, lorsque nous sélectionnons une diode Zener, nous examinons dans les spécifications les différents courants inverses qui peuvent les traverser. Mais si ceux-ci peuvent être modifiés par des résistances, pouvons-nous sélectionner une diode Zener à une tension, sans regarder le courant maximum?

Plutôt que d'aller à «aucune résistance», considérez ce qui se passe si nous utilisons simplement des résistances de valeurs différentes (inférieures) et examinons le motif. Lorsque nous réduisons la valeur de la résistance, le courant traversant le zener augmentera. Même si la source de tension n'est pas parfaite, la puissance dissipée par le zener entraînera sa défaillance en raison d'une surchauffe.

Le courant à travers la résistance est, selon KVL et la loi d'Ohm:

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

$R_S$

Par exemple, si le Zener est 12V, dispositif 1W, nous voulons que le courant de Zener maximale soit inférieure à .$\dfrac{1}{12}A$

D'un commentaire à une autre réponse:

peut-on sélectionner n'importe quel zener à une tension, sans regarder le courant maximum?

Le point de la réponse de Jim, et le mien, est de souligner la dissipation de puissance associée à la diode zener.

Étant donné que nos réponses ne sont évidemment pas suffisantes à cet égard, considérons l'extrait suivant d'une fiche technique de la diode Zener:

Notez que la première entrée est la dissipation de puissance maximale absolue . Dans ce cas, .$P_D = 500mW$

Donc, si vous choisissez une diode Zener de cette famille avec une tension Zener de , vous devez choisir une résistance pour limiter le courant maximum à (peut-être considérablement) inférieur à :$V_Z$

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

$V_Z = 5.1V$

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

Ni une alimentation ni une diode Zener ne sont idéales. Une alimentation a une impédance de sortie très faible et une diode Zener a une impédance non nulle. Sans résistance série, cela signifie:

1. Le courant de diode Zener sera très élevé
2. La tension aux bornes de la diode Zener sera supérieure à celle spécifiée en raison de sa résistance interne
3. $P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

Quel est le but d'utiliser un zener? Réponse courte: Fournir une tension Vz qui n'est pas très sensible aux changements de charge (faible résistance de sortie dynamique) - et qui peut être dérivée d'une autre source de tension Vo qui est soit plus grande et / ou qui varie trop dans le temps.

En se souvenant de KVL, nous avons besoin d'une pièce qui peut produire la différence Vo-Vz . Une résistance en série avec la diode Zener sert à cet effet