Un regolatore di tensione a diodo è un regolatore di tensione in cui un singolo diodo funge da dispositivo di regolazione della tensione. Proprio come un convenzionale regolatore di tensione a circuito integrato (IC), il diodo serve nel circuito per prendere una tensione di ingresso variabile e convertirla in una specifica tensione a corrente continua (DC) costante. I diodi funzionano molto bene come dispositivi regolatori di tensione a causa della loro caratteristica logaritmica di avere variazioni di tensione molto minime nonostante variazioni di corrente relativamente sostanziali, fornendo così una buona stabilità di tensione in un circuito quando vengono rispettati i vincoli di progettazione.
Il diodo più comunemente usato che funziona come dispositivo regolatore è il diodo zener, che raggiunge la regolazione della tensione più comunemente attraverso un metodo chiamato polarizzazione inversa. Questo è un metodo in cui l’anodo del diodo, il suo conduttore positivo, è collegato alla massa dell’alimentatore, e il catodo, il suo conduttore negativo, è collegato al lato positivo dell’alimentatore. Quando ciò si verifica, l’alimentatore abbassa una tensione ai capi del diodo pari alla massima tensione nominale del diodo. La tensione nominale massima è la tensione che cade attraverso il diodo zener quando è collegato in polarizzazione inversa in un circuito, purché la tensione di alimentazione sia maggiore. Questa tensione nominale è cruciale quando si progetta la regolazione della tensione di un circuito perché decide l’uscita di tensione regolata.
Se, ad esempio, è presente un’alimentazione di 10 volt e un diodo zener con una tensione nominale massima di 5.1 volt, il diodo zener affonderà 5.1 volt. Un componente posto in parallelo riceverà anche questa stessa uscita di tensione regolata, perché i circuiti obbediscono alla regola che tutti i componenti in parallelo ricevono la stessa tensione. Ecco come si ottiene la regolazione della tensione del diodo per un circuito.
Una regola aggiuntiva quando si crea un circuito di regolazione della tensione a diodi è quella di posizionare un resistore prima del diodo. Un resistore può essere ed è solitamente sempre posizionato prima del diodo in modo che se c’è una tensione eccessiva, cada attraverso il resistore e non bruci il diodo zener, che può essere reso difettoso se viene fornita una tensione di alimentazione eccessiva. Nell’esempio di un alimentatore da 10 volt e un diodo zener con una tensione nominale massima di 5.1 volt, il diodo zener affonderebbe 5.1 volt e i restanti 4.9 volt affonderebbero attraverso il resistore, in modo che non tutti i 10 volt cadano attraverso il diodo. Pertanto, il resistore prima del diodo zener funziona come dispositivo di sicurezza per far cadere una tensione eccessiva su di esso in modo che il diodo zener non riceva più tensione di quella necessaria.
Un altro modo per collegare un diodo zener in un circuito per la regolazione della tensione, sebbene meno comunemente usato, è collegarlo in un metodo chiamato polarizzazione diretta. Questo è un metodo in cui l’anodo del diodo è collegato al lato positivo dell’alimentatore e il suo catodo è collegato alla massa dell’alimentatore. In una disposizione come questa, il diodo abbasserà la sua caduta di tensione operativa, che tipicamente è di circa 0.7 volt. Questo non è un metodo così popolare perché fa scendere solo una tensione leggermente inferiore alla tensione emessa dall’alimentatore e non è flessibile in diversi intervalli di valori come lo sono i valori nominali di tensione massima.
Un regolatore di tensione a diodi può funzionare bene come dispositivo regolatore di tensione, ma quando la precisione è la chiave, una scelta migliore è un regolatore di tensione IC, che contiene più meccanismi di regolazione integrati. Se un regolatore di tensione a diodi contiene variazioni di corrente sufficientemente grandi, può produrre tensioni diverse. Quando la precisione non è troppo importante, tuttavia, i regolatori di tensione a diodi possono essere una buona scelta.