¿Por qué conectamos una resistencia antes de un diodo Zener?

¿Por qué necesitamos una resistencia en un circuito de diodo Zener, como en el diagrama a continuación?

Entiendo que es para limitar la corriente, pero ¿cómo es eso y por qué lo necesitamos para un diodo Zener?

¿Seleccionar diferentes valores de resistencias afecta el rendimiento del circuito? Entonces, cuando estamos seleccionando un diodo Zener, observamos en las especificaciones las diferentes corrientes inversas que pueden fluir a través de ellas. Pero si eso se puede cambiar a través de resistencias, ¿podemos seleccionar cualquier diámetro de Zener a un voltaje, sin mirar la corriente máxima?

En lugar de ir a 'sin resistencia', considere lo que sucede si solo usamos resistencias de valores diferentes (más bajos) y observemos el patrón. A medida que reduzcamos el valor de la resistencia, la corriente a través del zener aumentará. Incluso si la fuente de voltaje no es perfecta, la potencia disipada por el zener hará que falle debido al sobrecalentamiento.

La corriente a través de la resistencia es, según KVL y la ley de Ohm:

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

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

De un comentario a otra respuesta:

¿Podemos seleccionar cualquier zener a un voltaje, sin mirar la corriente máxima?

El punto de la respuesta de Jim, y la mía, es enfatizar la disipación de potencia asociada con el diodo zener.

Como nuestras respuestas son evidentemente insuficientes a este respecto, considere el siguiente extracto de una hoja de datos de diodos zener:

$P_D = 500mW$

$V_Z$ :

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

$V_Z = 5.1V$ , debe elegir una resistencia tal que

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

Ni una fuente de alimentación ni un diodo Zener son ideales. Una fuente de alimentación tiene una impedancia de salida muy baja y un diodo Zener tiene una impedancia distinta de cero. Sin una resistencia en serie, esto significa:

1. La corriente del diodo Zener será muy alta.
2. El voltaje a través del diodo Zener será mayor que el especificado debido a su resistencia interna
3. $P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

¿Cuál es el propósito de usar un zener? Respuesta corta: Para proporcionar un voltaje Vz que no sea muy sensible a los cambios de carga (baja resistencia de salida dinámica), y que puede derivarse de otra fuente de voltaje Vo que sea más grande y / o varíe demasiado con el tiempo.

Recordando KVL, necesitamos una parte que pueda producir la diferencia Vo-Vz . Una resistencia en serie con el diodo Zener sirve para este propósito.