UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones Apellidos y Nombres: Nº de Matrícula: • • • • • • • • Realización: Entrega: LABORATORIO DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS EL DIODO ZENER. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Informe: Fechas: Nota: Final Número: 05 Octubre 2012 26 Octubre 2012 04 Grupo: Profesor: Número: Horario: 04 viernes 2:00-4:00pm Ing. Luis Paretto Quispe INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Diodo Zener Pequeño diodo Zener Tipo Semiconductor Símbolo electrónico Configuración Ánodo y Cátodo (se polariza inversamente. OBJETIVOS : • Verificar experimentalmente las características del funcionamiento del diodo zener.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE EL DIODO ZENER. II. con respecto al diodo convencional) 1 . CARACTERÍSTICAS BÁSICAS I. recibe ese nombre por su inventor. Son mal llamados a veces diodos de avalancha. pues presentan comportamientos similares a estos. Clarence Melvin Zener.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE DIODO ZENER El diodo Zener es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. El diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red. pero los mecanismos involucrados son diferentes 2 . de la resistencia de carga y temperatura. el Dr. Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE 3 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE 4 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE III. Materiales y equipos: • Fuente de corriente continua o voltaje ajustable 5 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE • Voltímetro analógico de CC Voltímetro analógico Marca Yokogawa Modelo 201139 No: 84AA2175 Sensibilidad 1 mA .1K Ω/V • Dos miliamperímetros analógicos de CC Miliamperímetro Analógico Marca YOKOGAWA Modelo 205103 No: 85BA0036 Sensibilidad 100 Ω/V 6 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE • Un multímetro digital Multímetro Digital Marca FLUKE Modelo 175 SBN 60226443-0260 • Un Diodo Zener • Resistencias de 148. 327.916 KΩ • Cables y conectores (cocodrilo/banano) 7 .1 Ω y 3.7 Ω. 44 15.05 12.0 10.1 0.5 12.2 14.0 3.5 12. Armar el circuito de la figura 1. Directa R.08 12.0 2.35 12. Inversa 74. La tabla 2 se confeccionara tomando como base el voltaje nominal de diodo zener. a.8 13. Usando el ohmímetro. IZ(mA.41 12.54 12.0 5. medir las resistencias directa e inversa del Diodo Zener.13 12.2 0.0 12.0 20.05 12.05 12.6 12. Polarización Inversa.2 14. Procedimiento: 1.26 12.0 8.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE IV.2 14.0 15.5 12.07 12.5 1. R.5 14.19 12.) 12.75 Vcc (v. aumentar lentamente el voltaje a fin de observar y medir los datos registrados por los instrumentos.) 0.) 12.4 Ω ≥30 MΩ 2. Consultar con el profesor.2 8 .0 Vz(v.6 12. 81 0.0 1.78 0.84 0.91 2.83 11.93 12.46 1.) 0.76 4.58 14 11.54 3.84 3.) It(mA) 13 11.0 0.75 0.88 1.5 1.69 0.43 3.5 11.0 15.Armar el circuito de la figura.47 2.0 2.83 0.61 3.41 11.0 10..36 3.72 0.71 14.99 4. a.80 9 . observado y anotando los valores que registran los instrumentos.82 2.) 0.82 0.20 VCC(v.77 0.02 VZ (v.00 2.80 0. IZ(mA.22 2.76 0.) 0.54 0 3.93 2.85 1.) It(mA) Vz(v.72 0.99 11.) Iz(mA.5 11.0 20.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Polarización Directa.5 4.74 0.0 3.16 1.1 0.85 5.95 3.0 5.) Iz(mA. Aumenta lentamente el voltaje aplicado. Con carga Sin carga (RL= ∞) VAA Vz(v.0 8.2 0.81 12.83 0.04 5.45 13. IZ(mA.6 -15.8 -17.6 -18. CUESTIONARIO FINAL 1.) VZ (v.3 0.2 0.3 -15.1 0.89 0.) VCC(v. identificar el codo ZENER y también la corriente nominal.11 -15.25 -15.55 0.2 -15.5 -1 -2 -3 -5 -8 -10 -12 -15 -20 -15.797 10 2. Usando los datos de las Tablas 2 y 3.79 0.07 10 .02 0.709 0.812 15 3.69 0.2 0.2 -16.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE V.06 0.59 0.5 0.1 -0.2 -17.758 2 1.2 -0.792 8 2.72 0.61 -15.3 -15.21 -15.709 0.4 -15. construir la curva característica del diodo ZENER.85 0.12 -15.19 -15.2 -15.15 -15.) 20 3.772 3 1.22 0.803 12 2.685 0.35 -15.71 -15.746 1 0.2 -19.8 -16.785 5 1.51 -15.81 -16.669 -0. Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Iz vs Vz 25 20 15 Corriente del Zener Iz (mA) 10 -18 5 0 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 -5 -10 -15 -20 -25 Tensión en el Zener Vz (V) El DIODO ZENER tiene como grafica la siguiente imagen 11 4 . 0 15.6 2.4 1.21 Vz(v) 15.13 15.5 15.2 15.20 15.2 5.0 16.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE CODO La corriente nominal estará dada por: = : .81 16.3 0. Usando los datos de las Tablas 2 y 3 determinar las resistencias dinámicas de ZENER y de polarización directa.0 12.0 18. Datos TABLA 2(Polarización Inversa) Vcc(v) 15.0 10.2 15.35 15.06 Iz(mA) 0.11 15.8 3. 12 19.6 8.7 15. ) ( : ( ) : 2.0 15.2 20.0 16.8 17.5 15.19 15.0 .6 15.1 0.15 15.12 15.2 17.25 15.0 Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO ZENER polarizado inversamente. 13−15.0 1.0 .0 1.0 2.812 Iz(mA) 0.89 1.71 100 (2−1)∗10−3 = 50 Ω 10 = (15−12)∗10−3 = 15.20 = 50Ω 11 = (20−15)∗10−3 = 50 Ω (3−2)∗10−3 15.758 0.5 Ω 8 = (10−8)∗10−3 = 50 Ω 15.797 0.12−15.0 1.803 0.684 0.0−5.1∗10−3 15.79 0.11 15.12 100 3 7 = (8.55 5.30 10.72 0.25−15.35−15.0 Datos TABLA 3(Polarización Directa) 13 3.59 12.727 0.785 0.5−15.2)∗10−3 = 3 = (1.15−15.772 0.69 Vz(v) 0.06−15.06 2.746 0.20 15.81 = 50 Ω Haciendo un análisis podemos ver que la resistencia del Zener polarizado inversamente se mantiene en un valor casi constante a pesar que a través de él circula cada vez más y más corriente.6 9 = (12−10)∗10−3 = 55 Ω 15.0 2.02 8.85 20.22 3.15 15.1 0.669 0.5 0.13 6 = 15.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Usamos para esto la siguiente ecuación = − − ( −1) ( −1) ℎ : Con los datos de la tabla 2 15.6−15.0−0. Vcc(v) 0.709 0.20−15.71−15.25 (5−3)∗10−3 3 Ω 16.2 0.0 2.0 3.35 = 100 Ω 1 = 2 = (0.792 0.0)∗10−3 = 50 Ω 15.5−0.81−15.5)∗10−3 = 40 Ω 4 = 5 = 0. 39 Iz(mA.727 (2−1)∗10−3 = 19 Ω 0.772−0.95 15.684 250 3 Ω 0. 3.3 4.803−0.) 16.) It(mA) 3.727−0.785−0.6 14 .6 4.0−0. Usamos para esto la siguiente ecuación = − − ( −1) ( −1) : ℎ Con los datos de la tabla 3 0.3 3.) 0 3. Verificar el porcentaje de regulación usando los resultados de la tabla 4.05 17 15.797−0.684−0.797 10 = (15−12)∗10−3 = 2 Ω 0.0)∗10−3 = 8 = (10−8)∗10−3 = 2 Ω 0.746−0.22 Sin carga (RL= ∞) Iz(mA.709−0.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO ZENER polarizado directamente.5−0.0−5.758−0.792 9 5 = (12−10)∗10−3 = 2 Ω 0. Con los datos de la tabla Con carga VAA Vz(v.1∗10−3 0.03 4.746 = 12 Ω (3−2)∗10−3 0.803 11 9 = (20−15)∗10−3 = 5 Ω = 7Ω Podemos ver que conforme aumenta el voltaje y la corriente su resistencia disminuye y se comporta del mismo modo que un diodo normal polarizado directamente.32 1.669 = 150Ω 1 = 2 = (0.785 0.812−0.5 15.792−0. haga sus comentarios al respecto.5)∗10−3 = 36 Ω 4 = 5 = 0.709 6 = 0.) It(mA) Vz(v.9 15.2)∗10−3 = 3 = (1.758 (5−3)∗10−3 13 7 3 Ω 7 0.772 = (8. 0 5. al igual que un Diodo Rectificador. la demanda de corriente total incrementa.6 15.10% 0. y que incluso decrece a medida que se incrementa la tensión de la fuente VAA. conduce en directa.3 15. VI. De la tabla con los valores del porcentaje de regulación podemos ver que este valor no es muy significativo. 15 . Exponer sus conclusiones del experimento. Para un regulador real.5 15.39 15.3 15. cuando se le coloca una carga. VAA Vz(sin carga) Vz(con carga) Porcentaje de regulación 17 17. Un buen regulado es aquel que su porcentaje de regulación es lo más pequeño posible.65 15.51 15.91% 1. esto es precisamente lo que ocasiona que la tensión en los terminales del zener disminuya.44 15.6 7.75 7.34 3.1 De la fórmula para hallar el porcentaje de regulación: %sin & − % & %=$ ' ∗ 100% %sin & Hallamos el porcentaje de regulación para cada valor distintito de VAA para el cual el Zener conduce en inversa con carga y sin carga. El Diodo Zener.34 1.3 18 2.3 6.1% Un diodo Zener ideal utilizado como regulador tendría como característica principal que la tensión entre sus terminales no variaría si es que se le coloca una carga.5 18 15.22 15.44 3.51 7.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE 17. Un diodo Zener puede ser representado en un circuito eléctrico como una resistencia muy pequeña. el Diodo Zener está diseñado para funcionar mejor en la región inversa (con polarización en inversa). 16 .Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE A diferencia del Diodo Rectificador visto en el experimento anterior. la cual tiene como valor el mismo valor que la tensión característica del Zener. conectada en serie con una fuente de tensión. hasta que la tensión en sus terminales supera la tensión característica del zener. ya que la tensión en el Zener varia cuando la carga es mayor. en ese instante la tensión en sus terminales es aproximadamente constante y es igual a la tensión característica del Zener determinada por el fabricante. El Zener se comporta como un circuito abierto cuando esta polarizado en inversa. El Diodo Zener presente una resistencia pequeña en directa. pero si queremos una tensión que no varíe al colocar una carga no es muy adecuado. El Zener utilizado como regulador tiene un buen desempeño.