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Clarence Zener y su contribución a los circuitos con diodos

Clarence Zener fue un físico y matemático de suma importancia en el siglo XX que contribuyó a los circuitos con diodos a través de sus investigaciones. Te contamos más.

Por Redacción España, el 20/07/2021

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La mente humana alberga conocimientos que ni imaginamos, y si no, que se lo digan, por ejemplo, a Alexander Fleming, el inventor de la penicilina, o a Hedy Lamarr, precursora del wifi. Hoy, queremos contarte quién fue Clarence Zener y cuáles fueron sus contribuciones más notables al mundo de la ciencia y la tecnología.

Clarence Zener, un genio en potencia

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Clarence Melvin Zener (1905 - 1993) fue un físico estadounidense que contribuyó en gran medida a la historia de la ciencia. Su vida estuvo marcada por la investigación y el estudio profundo, dos aspectos que le llevaron a desarrollarse como un genio en tecnología.

A raíz de la muerte de su padre por tuberculosis, su madre tomó la determinación de no enviar a Zener ni a sus hermanos a una escuela pública, para evitar que se contagiaran. Por eso, Zener no aprendió a leer hasta los 9 años, cuando fue matriculado por primera vez en un colegio. Allí se caracterizó por ser un chico introvertido, dedicado en cuerpo y alma a sus estudios.

Tras graduarse en sus estudios obligatorios, ingresó en la Universidad de Arizona. Allí se dio cuenta de sus capacidades y decidió trasladar su matrícula a otra institución de mayor renombre, la Universidad de Standford (1922), en la que se graduó con título en Matemáticas (1926).

Después, pasó un verano en Alemania, donde trabajó con figuras como Arnold Sommefeld o Gregor Wentzel. De ahí, se matriculó en la Universidad de Harvard, donde conoció al profesor Percy Williams Bridgman y trabajó en conjunto con J. Robert Oppenheimer. Ambos influyeron positivamente en su formación y su desarrollo personal.

En Harvard obtuvo el doctorado en Física por su tesis Mecánica cuántica de la formación de ciertos tipos de moléculas diatómicas (1929). Después, investigó la Física de los Metales en la Universidad de Bristol (1932-1934), donde conoció a Ruby Cross, con la que acabaría casándose y teniendo cinco hijos.

A su regreso a Estados Unidos, se dedicó a la docencia (1935 -1942). Impartió clases de física en la Universidad de Washington (Saint Louis), después, en el City College de Nueva York y, por último, en la Universidad del Estado de Washington.

Debido a sus múltiples aportaciones, fue elegido miembro honorable de la National Academy of Science (1959). De hecho, a lo largo de su vida recibió numerosos reconocimientos a escalas diversas (tanto nacionales como internacionales).

Falleció a los 87 años, el 15 de julio de 1993, en Pittsburg (Pennsylvania), tras sufrir una insuficiencia cardíaca.

Diodo Zener

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Una de las mayores aportaciones de Clarence al mundo de la ciencia fue el Efecto Zener, aplicado en los diodos semiconductores, también conocidos como diodos Zener, en honor a su creador.

Tras el nacimiento del cristal de silicio, Clarence Zener y otros investigadores continuaron su estudio sobre materiales semiconductores en los Laboratorios Bell, donde estudiaron el fenómeno de la corriente inversa en las uniones P-N (positivo-negativo). Esto se materializaría en su diodo semiconductor (el diodo Zener). Por cierto, otro científico de renombre que trabajó allí fue Claude Shannon

En esencia, un diodo Zener es un componente electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente en una única dirección, lo que tiene gran importancia en los reguladores de tensión.

Pero, ¿cómo funciona un diodo Zener? Explicado de forma sencilla: a diferencia de otros diodos, tiene un voltaje de ruptura inversa previamente definido. Por tanto, cuando se polariza inversamente, el diodo conduce y equilibra la tensión constante aunque ésta siga aumentando. Así, podría definirse como un sistema de seguridad.

Este tipo de semiconductores se aplicó en los primeros encendidos electrónicos transistorizados (1960) como método de seguridad ante las sobretensiones. Digamos que, si se pasaban más de x voltios considerados peligrosos, actuaría el diodo Zener para descargar la corriente.

Otras contribuciones

Claude Zener vivió una época convulsa, marcada por la Segunda Guerra Mundial. Dados sus conocimientos en términos tecnológicos, fue uno de los participantes activos para resolver fenómenos que contribuirían a dar fin al conflicto bélico.

En base a sus conocimientos adquiridos en la Universidad de Bristol, investigó la fricción interna de los metales y publicó el artículo Método para calcular las pérdidas de energía durante el impacto (1939). Este artículo le catapultaría al Watertown Arsenal (Massachusetts) con el objetivo de desarrollar un acero resistente que iría dirigido al ejército de los Estados Unidos.

Cuando terminó la guerra, volvió a dedicarse a la docencia. Esta vez, en la Universidad de Chicago (1945 - 1951), donde fundó el Instituto para el Estudio de Metales. Allí investigó sobre la relajación mecánica y publicó un libro sobre la elasticidad de los metales.

Tras su paso por Chicago, fue nombrado Director de Investigación en Westinghouse Research Laboratory (al este de Pittsburgh). Allí desarrolló un tubo fotoeléctrico que medía eventos en un rango muy corto de tiempo.

Después, en 1965 pasó a dirigir la Facultad de Ciencias de la Universidad de Texas, en la que trabajó de decano hasta 1968, año en el que se trasladó a Pennsylvania para impartir física en la Universidad de Carnegie Mellon hasta el año 1993.

Fue en Pennsylvania donde investigó la programación geométrica y su afinidad a la termodinámica. Llegó a la conclusión de que podía crearse electricidad a bajo coste y sin contaminación del aire. ¿Cómo? A través de la diferencia de temperaturas entre el agua caliente de la superficie del mar y el agua fría de las profundidades. Su estudio solo ha sido usado en Japón, ya que la energía solar y la eólica han sobrepasado su investigación en otros muchos países.

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