Diode Zener

La diode Zener est une diode conçue pour fonctionner en polarisation inverse, au-delà de sa tension de claquage, sans se détruire. Dans le sens direct, elle se comporte comme une diode ordinaire avec une chute de 0,6 à 0,7 V ; dans le sens inverse, elle bloque jusqu’à sa tension Zener, notée Vz, puis laisse passer le courant en maintenant cette tension quasi constante à ses bornes. Cette propriété en fait une référence de tension économique et un organe de protection contre les surtensions.

Son symbole reprend celui de la diode, avec une barre de cathode coudée aux extrémités. Les valeurs disponibles s’échelonnent de quelques volts à plus d’une centaine de volts, pour des puissances courantes de 0,5 W, 1,3 W ou 5 W. Sous 5 V environ, c’est l’effet Zener qui domine ; au-dessus, c’est l’effet d’avalanche, avec un coefficient de température de signe opposé.

Valeurs courantes de diodes Zener

La diode Zener dans l’installation électrique

On ne la voit jamais au tableau, mais elle se cache dans presque tous les appareils électroniques raccordés à l’installation, du chargeur de téléphone au thermostat connecté.

• Alimentations et chargeurs : elle sert de référence de tension à la boucle de régulation, qui compare la tension de sortie à Vz pour la corriger
• Protection des entrées : placée en parallèle sur une entrée d’automate, de thermostat ou de carte domotique, elle écrête les surtensions transitoires ; la variante TVS est optimisée pour ce rôle
• Bobines de relais et contacteurs en continu : associée à une diode de roue libre, elle laisse monter la surtension de coupure jusqu’à Vz, ce qui accélère la retombée du contact
• Capteurs et détecteurs 24 V : elle stabilise la tension interne de l’électronique lorsque l’alimentation du tableau fluctue
• Modules LED : montée en parallèle sur chaque LED d’une chaîne, elle conduit si la LED se coupe et maintient le reste du module allumé

Fonctionnement et calcul de base

Prenons une source de 12 V, une Zener de 5,1 V et une charge qui absorbe 20 mA. En réservant 5 mA à la diode, la résistance série doit laisser passer 25 mA sous 12 − 5,1 = 6,9 V, soit 276 Ω : on retient 270 Ω de la série normalisée. Elle dissipe 6,9 V × 25 mA, environ 0,17 W, donc un modèle de 0,25 W convient.

Charge débranchée, la diode absorbe la totalité des 25 mA et dissipe 5,1 V × 25 mA, soit 0,13 W : une Zener de 0,5 W offre la marge nécessaire. Cette vérification à vide est celle que l’on oublie le plus souvent et qui explique bien des diodes grillées.