2026-11-02
Diodos Zener como referencia de tensión: lo que hacen bien y dónde se quedan cortos
Un diodo Zener y una resistencia forman un riel de referencia rápido en el banco de trabajo. Aquí tienes cómo dimensionarlo con valores reales y dónde te afectarán sus límites de deriva y de carga.
Por qué un diodo puede hacer de referencia
Un diodo de silicio normal conduce en directa y bloquea en inversa, pero la ruptura inversa es un régimen distinto. Un Zener está diseñado para entrar en ruptura a una tensión inversa concreta, y a partir de ese punto su tensión se mantiene cerca de un valor fijo aunque cambie la corriente que lo atraviesa. Esa zona plana es lo que lo hace útil como referencia: puedes colocarlo en paralelo con una alimentación y obtener una tensión razonablemente estable para alimentar un circuito.
En el banco, la configuración habitual es una resistencia desde la alimentación al cátodo y la carga conectada en paralelo con el Zener. La resistencia absorbe lo que el Zener no consume, así que limita la corriente y mantiene el diodo en su región de ruptura.
Ejemplo práctico: 5.1 V desde una alimentación de 9 V
Supongamos que quieres una referencia de unos 5.1 V a partir de una alimentación de 9 V, usando un Zener común de 5.1 V. Su tensión de ruptura exacta varía de una unidad a otra y figura como tolerancia en la hoja de datos, así que trata los 5.1 V como valor nominal. Apunta a unos 5 mA a través del Zener. La resistencia debe disipar 9 V menos 5.1 V, es decir, 3.9 V. Dividiendo 3.9 V entre 5 mA se obtienen 780 ohmios, así que una resistencia de 820 ohmios, del siguiente valor normalizado de la serie, es una elección razonable.
Con 820 ohmios, la corriente del Zener con la entrada nominal de 9 V es de unos 3.9 V divididos entre 820 ohmios, o aproximadamente 4.8 mA. El Zener disipa unos 5.1 V por 4.8 mA, alrededor de 25 mW, lo que está muy por debajo de un componente típico de 0.5 W. Ahora comprueba el peor caso: si la entrada sube a 10 V, la corriente sube a unos 5.9 mA, y la disipación sube con ella, aunque sigue cómodamente dentro del rango. Si conectas una carga que consuma, por ejemplo, 2 mA de la referencia, la corriente del Zener baja hacia 2.8 mA. Ahí hay que vigilar la rodilla inferior del Zener, porque por debajo de ella la tensión cae.
Consejo de taller Calcula la resistencia para la tensión de entrada más baja y el consumo de carga más alto a la vez, no para cada uno por separado.
Hacia dónde deriva la tensión
Tres factores mueven la salida. Primero, la corriente del Zener: como el dispositivo tiene una resistencia dinámica finita, su tensión varía un poco al cambiar la corriente, así que una alimentación inestable o una carga que conmuta se reflejarán en tu referencia. Segundo, la temperatura: la tensión del Zener tiene un coeficiente de temperatura cuyo signo depende de la tensión nominal. Los Zener de menor tensión, aproximadamente por debajo de 5 V, tienden a derivar negativamente al calentarse, mientras que los de mayor tensión tienden a derivar positivamente, y los componentes cercanos al centro del rango son los de comportamiento más plano. Tercero, el ruido: los Zener generan ruido de banda ancha en la ruptura, que resulta audible en un amplificador de alta ganancia y puede reducirse con un condensador en paralelo con el diodo.
En la práctica, un Zener te da una referencia aproximada y barata. Sirve bien para polarizar un transistor, fijar el umbral de un comparador o recortar una señal, pero no es adecuado para nada que necesite una tensión precisa o estable.
Consejo de taller Un condensador cerámico de 0.1 uF en paralelo con el Zener elimina gran parte del ruido, y un electrolítico de mayor capacidad en paralelo ayuda con el rizado de la alimentación.
Cuándo conviene usar otra solución
Si necesitas una referencia que mantenga su valor con la temperatura y la carga, un Zener por sí solo no es la herramienta adecuada. Las referencias de tensión dedicadas, tanto en derivación como en serie, y las basadas en band-gap están diseñadas para ese trabajo y suelen superar a un Zener por un margen amplio en deriva y ruido. Un Zener tampoco puede suministrar mucha corriente por sí mismo. La solución habitual es acoplar su salida con un amplificador operacional configurado como seguidor, de modo que el Zener solo vea la pequeña corriente que consume la entrada del buffer.
Sé realista también con la precisión. La tolerancia de la tensión de ruptura de un Zener puede ser de varios por ciento, así que dos raíles de referencia nominalmente idénticos en placas distintas no coincidirán. Si tu medida depende del valor exacto de la tensión, calíbrala con tu multímetro en lugar de confiar en el valor nominal del componente.
Consejo de taller Mide la tensión del Zener con tu multímetro bajo la misma carga que tendrá en el circuito, porque la lectura en vacío es engañosamente alta.
Lista de comprobación práctica en el banco
Antes de confiar en un raíl con Zener, comprueba cuatro cosas: que la resistencia proporciona corriente suficiente con la entrada más baja y la carga más alta, que la disipación del Zener se mantiene por debajo de su potencia nominal, que el ruido y el rizado están filtrados allí donde tu circuito es sensible, y que la salida está acoplada mediante buffer si algo más que una carga muy pequeña depende de ella. Repasa estos puntos y un Zener se convertirá en una pieza fiable y económica de un diseño mayor, en lugar de una sorpresa.