CARÁCTERÍSTICA DEL DIODO ZENER(Zener diode characteristics) Manuel Iparraguirre RESUMEN: Introducción: En esta experiencia nos centraremos en uno de los componentes analizados en la experiencia previa. Debido a que posee importantes características como la estabilidad de la tensión a la que está sometido (como regulador de tensión) o poseer una resistencia dinámica y capacidad para manejar ciertos niveles de potencia, en esta oportunidad, nos enfocaremos en el manejo del diodo Zener. Materiales y Métodos: Nuestro objetivo para la elaboración de esta experiencia se centró en identificar las curvas características de la tensión-corriente, los efectos de la temperatura, y la identificación de la resistencia directa-inversa en el diodo Zener. Resultados: Al elaborar esta experiencia pudimos obtener la visualización del comportamiento de un diodo Zener al estar expuesto a polaridad tanto directa como inversa y logramos armar la curva que lo caracteriza. Conclusiones: El diodo Zener muestra características en polarización directa análogas a las del diodo de unión estudiado en la experiencia anterior, pero que en polarización inversa se comporta de manera distinta, lo que le permite tener una serie de aplicaciones que no poseía el anterior. Palabras Clave: Codo de curva, resistencia dinámica, regulador. ABSTRACT: Introduction: In this experiment we will focus on one of the components discussed in prior experience. Because it has important features such as voltage stability which is subject (such as voltage regulator) or have a dynamic resistance and ability to handle certain levels of power, this time, we focus on the management of the Zener diode. Materials and Methods: Our target for the development of this experiment was to identify the characteristic of the voltage-current, the effects of temperature, and the identification of direct-reverse resistance in the zener diode. Results: In developing this experience could get the display of the behavior of a Zener diode when exposed to both direct and reverse polarity and we build the curve that characterizes it. Conclusions: The Zener diode in forward bias shows features similar to those studied junction diode on past experience, but in reverse bias behaves differently, allowing you to have a number of applications that did not possess before. Keywords: elbow curve, dynamic resistance, regulator. 30 Ω. Tablero de conexión (PROTOBOARD). R DIRECTA = 5.2V / 1W Pistola de Soldar Multímetro Digital marca FLUKE. la corriente inversa aumenta rápidamente en tanto la caída de tensión entre sus terminales permanece constante. inicialmente mediremos el valor de la resistencia de un diodo de ruptura conectando las puntas de prueba y las polaridades del DMM o VOM como se muestra en la figura 1ª y 1b. luego realizamos la misma operación para cada uno de los valores de tensión que aparecen en la tabla anotando el valor correspondiente de corriente obtenidas en cada caso. . 1 potenciómetro de 500 Ω 2 Resistencias: 100Ω(1/2w). MÉTODOS: 1) Para la realización de esta experiencia. 270Ω (1/2 w) Alicate de punta. R INVERSA = 0 Ω 2) Implementamos el circuito de la figura 2 ajustando la fuente de tensión Vs a cero voltios y luego aumentando la tensión hasta que el voltímetro indique 1 Voltio. MATERIALES Y MÉTODOS: MATERIALES: Osciloscopio Transformador 220V / 12V 1 Diodo Zener de 6.INTRODUCCIÓN El ciclo de ruptura por efecto Zener o por avalancha presenta una alta resistencia y una corriente muy pequeña cuando está polarizado inversamente hasta que se alcanza un cierto valor de tensión inversa (codo de curva característica) a partir del cual. midiendo y anotando la corriente que pasa a través del diodo de la Tabla 1. 5) Marcamos con puntos y luego trazamos una línea continua sobre la gráfica de la Figura 3. los valores de los datos registrados en la Tabla 2. calentaremos cuidadosamente el diodo de modo que observaremos el efecto causado en sus parámetros ya conocidos. 7) Variamos adecuadamente el valor de la resistencia del potenciómetro P1. Esta configuración del circuito nos permitirá evaluar y visualizar la curva de operación característica del diodo Zener. de modo tal que se pueda observar adecuadamente la curva característica del diodo Dz. respetando la polaridad del diodo. Luego realizamos las mediciones de acuerdo a los datos enunciados en la Tabla 2. Disposición del osciloscopio: Div/time = XY CH1 = DC CH2 = DC (Centramos el haz luminoso en el punto central de los ejes X-Y). 6) Implementaremos el circuito de la Figura 5. variando la tensión Vs y tomando nota de los valores de la corriente que corresponden a cada uno de los valores de la tensión directa del diodo. . Mediremos los valores de tensión en el primer y tercer cuadrante del eje de tensiones y registraremos los valores. 8) Con la punta del cautín. y trazamos una curva continua que toca dichos puntos. Así como la tensión Vs = 12 Vac.3) Marcamos con puntos los valores registrados en la Tabla 1 sobre la gráfica de la figura mostrada. calentada previamente (ahora apagada). 4) Implementamos el circuito de la figura 4. 0 0.0 0 2.83 6.0 0 6.0 0 4.1 15.2 38.5 110.) Iz (mA) 0 0 1.30 6.0 0 5.03 6.0 -- 2) Figura 3 .75 -- 7.3 6.RESULTADOS 1) Tabla 1: TENSIÓN INVERSA CORRIENTE INVERSA Vz (Volt. De la tabla 1 obtuvimos la siguiente gráfica: Tension vs Corriente (inversas) 120 100 Corriente inversa 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 -20 Tension Inversa Mientras que de la tabla 2 obtuvimos la siguiente gráfica: Tension vs Corriente (directas) 7 6 Corriente directa (mA) 5 4 3 2 1 0 -1 0 0.6 0.3 0.5 0.1 0.4 0.8 Tension directa (V) .2 0.7 0. 65 0.6 0.4 0 0.2 0 0.55 0.) ID (mA) 0.01 A continuación observamos la curva característica del diodo zener en el osciloscopio: .75 6.5 0 0.18 0.7 1.02 0.01 0.04 0.3) Tabla 2: TENSIÓN DIRECTA CORRIENTE DIRECTA VD (Volt. (donde tenemos los datos para la polarización directa) vemos que la corriente se mantiene “estable” hasta valores de tensión directa de 6V. De acuerdo a la Tabla1. se opone a la circulación de corriente en sentido opuesto. 3) ¿Cuáles son las características que determinan la máxima condición de operación de un diodo semiconductor? Tensión inversa de ruptura: Es la máxima tensión en sentido inverso que puede soportar un diodo sin entrar en conducción (es destructiva).02) 10 3 .CUESTIONARIO: 1) ¿Qué significado tiene la polarización directa e inversa en los diodos de ruptura? Si se conecta la fuente de tensión al diodo de forma que el potencial negativo esté unido al cátodo y el positivo al ánodo. Resistencia Estática: Re Re 3k I 1 10 3 dV 3 0. 4) Utilizando las mediciones registradas en las Tablas 1 y 2.7 . Conduce en un solo sentido. La polarización inversa. (donde medimos los valores de corriente en polarización inversa del Zener) obtuvimos que la corriente se mantiene en un valor estable hasta los 6V aproximadamente. 2) ¿Qué es lo que determina la operación o funcionamiento de un diodo? .6 . luego los valores aumentan notablemente lo cual nos indica que se produjo el efecto de ruptura Zener a 6V de tensión. V 3 . Resistencia Promedio: Rprom 2.01) 10 3 3 0. es decir. el terminal negativo se conecta al ánodo mientras el positivo al cátodo. es decir.3. De la Tabla2.4k dI (1 0. se da con el proceso contrario. Indicándonos que para valores mayores a 6V de polarización directa se sobrepasa la barrera de potencial. se dirá que el diodo está polarizado directamente. asimismo las registradas en el gráfico de la curva característica del paso 3. Resistencia Dinámica: Rd Rd 2. dinámica y promedio para la corriente directa de 1mA (Tabla1).3k (1 0. y gráfico de la Fig. es decir. para valores mayores de tensión la corriente toma variaciones mayores. en cambio. ¿a qué tensión directa se sobrepasó la barrera de potencial? ¿Y a qué tensión inversa de polarización se produjo el efecto de ruptura Zener? Realice un análisis y explique cada caso. 5) Halle analíticamente los valores de la resistencia estática. Presenta tensión-corriente no lineales . Símbolo: El diodo Zener BZX79-6V2 posee una tensión de 6. el TC varia con la corriente de operación. como un diodo 1N4004. Además analizamos el coeficiente de temperatura para este diodo. vimos que al aumentar la temperatura. se comporta como un diodo del tipo 1N4004? Al polarizar directamente un diodo Zener se comporta como un diodo normal. la tensión umbral (polarización directa) variaba. en dichos diodos la tensión permanece constante una vez superada la tensión Zener. es decir.6) Analice las características del diodo BZX79-6V2 del manual. . y potencia inversa pico de disipación máxima de 40W. pues según la grafica de la señal en el osciloscopio. ¿coincide con las observadas en la experiencia realizada? Explique y exprese sus observaciones. Y efectivamente eso es lo que vimos en esta experiencia. el voltaje era casi una recta cuando llegaba al voltaje de ruptura Zener. Potencia total de disipación máxima de 500mW con dos series de tolerancia: 2V y aproximadamente 5%.4V a 75V.2Vcon una tolerancia de 5. El valor del coeficiente depende del voltaje del diodo Zener. Sin embargo. Cabe mencionar que esta característica es la razón por la cual no suele utilizarse el diodo Zener en polarización directa. es decir. empezaba a disminuir. 8) ¿Cuál es el concepto de coeficiente de temperatura de los diodos de ruptura? ¿Es positivo para los diodos de ruptura y por avalancha? El coeficiente de temperatura (TC) o “tenco” (temperatura coeficiente) se encarga de especificar la dependencia del voltaje Zener en relación con la temperatura y se expresa comúnmente en mV/ºC. al realizar una polarización inversa la forma de onda obtenida nos muestra la característica principal de un diodo Zener. la cual es la de mantener un voltaje continuo y casi constante a grandes cambios de corriente. notamos que en el caso de la polarización directa claramente se comporta como un diodo normal (como analizamos en el informe anterior). 9) Exprese sus conclusiones y observaciones del experimento Luego de visualizar la curva característica de un diodo Zener para ambos tipos de polarización. la curva se inclinaba hacia la izquierda. pues este diodo fue construido de manera tal que pueda trabajar de forma inversa a grandes cambios de corriente para una tensión casi continua. Con un rango de voltaje de trabajo de 2. 7) ¿Cuando el diodo Zener se polariza con tensión inversa. Los diodos Zener con tensiones menores a 5V muestran un TC negativo. con voltajes más elevados mostrarán valores positivos. James A. Scott. 1960 .(26/09/2011) 2.(26/05/2011) 5.CONCLUSIONES: Podemos concluir que. 2006 .(28/05/2011) 3. 1. Comprendimos claramente que el coeficiente de temperatura depende del voltaje del diodo Zener. es por eso que hemos colocado fechas del día en que fueron utilizadas. Circuitos Eléctricos. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Para la realización de este informe se han usado diferentes libros muy útiles para la electrónica.monografias. Richard C. para corrientes elevadas. 1997 . Robert L.com/trabajos11/semi/semi. Dorf.(28/09/2009) 4. Joseph A. Circuitos Eléctricos. Mahmood Nahvi. Ronald E. De modo que. este presenta una región de trabajo en la cual. 6ta edición. 1ra edición. a mayor temperatura. pero hay que tener en cuenta que estas pueden tener ediciones mas actualizadas. Análisis Introductorio de Circuitos. http://www. mayor voltaje Zener se visualizará. Boylestad. Edminister. 1978 . 3ra edición. Svoboda. Linear Circuit.shtml . Mas al polarizar inversamente un diodo Zener. la tensión permanece constante. luego de visualizar las tendencias de las curvas del diodo Zener expuesto a polarizaciones diferentes. al estar polarizado directamente se comportará como un diodo normal. Región de saturación . Se denomina configuración de emisor común porque el emisor es común tanto a las terminales de entrada como a las de salida (en este caso.13a Símbolo y notación del transistor NPN en configuración de Emisor común. es también común a las terminales de la base y del colector). Ambas se muestran en la figura 2. Figura 2. De nuevo se necesitan dos conjuntos de características para describir en forma completa el comportamiento de la configuración de emisor común: una para la entrada o circuito de la base y una para la salida o circuito del colector. .Región activa 2) Bosqueje las curvas características básica de un BJT en “Emisor común” La configuración de transistores que se encuentra con mayor frecuencia se muestra en las siguientes figuras para los transistores pnp y npn.14. INFORME PREVIO EXPERIMENTO N° 4 “ESTUDIO DE UN BJT Y SU POLARIZACION” 1) ¿Cuáles son las regiones de trabajo que tiene un BJT? Se conocen 3 regiones: .Región de corte . Figura 2.14a Características del colector un transistor BJT de Silicio en la configuración de emisor común. .Figura 2.13b Símbolo y notación del transistor PNP en configuración de Emisor común. 3) ¿Cómo Ud. ver L a ley de Ohm. Figura 2. 4) ¿Cuál de los siguientes enunciados es un enunciado verdadero? a) UN TRANSISTOR NPN PUEDE CONTROLAR LA POTENCIA A UNA CARGA EN SU CIRCUITO DE COLECTOR b) SE PUEDE USAR UN TRANSISTOR PNP COMO DISPOSITIVO DE CONMUTACION c) SE PUEDE USAR UN TRANSISTOR NPN PARA CONTROLAR LA CORRIENTE DESDE CERO HASTA ALGUN NIVEL PREDETERMINADO.14b Características de la base un transistor BJT de Silicio en la configuración de emisor común. En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es igual a cero (Ib = 0). . concluye que un BJT está en saturación? ¿Y en corte? Un transistor está saturado cuando la corriente de colector es igual a la corriente de emisor que a su vez es igual a la corriente máxima (Ic = Ie = I máxima). Y un transistor está en corte cuando la corriente de colector es igual a la corriente de emisor que a su vez es igual a cero (Ic = Ie = 0). d) TODOS LOS ANTERIORES. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande. Como no hay corriente circulando. no hay caída de voltaje (Ley de Ohm). En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de los resistores conectados en el colector o el emisor o en ambos. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. Pocos transistores usados hoy en día son PNP. debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias. La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.Teóricamente conocemos que: NPN El símbolo de un transistor NPN. debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores. . Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector. en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. El símbolo de un transistor PNP. PNP El otro tipo de transistor de unión bipolar es el PNP con las letras "P" y "N" refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector. Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares. no como un elemento ideal. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje. Ver el gráfico. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. llamada voltaje o tensión de Zener (Vz). DIODO ZENER Características El diodo zener es un tipo especial de diodo. conducen siempre en el sentido de la flecha. la corriente que pasa por el aumenta muy poco. si no como un elemento real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo. A esta región se le llama la zona operativa. Curva característica del diodo Zener Analizando la curva del diodo Zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo. puede variar en un gran rango de valores. Para este voltaje. pudiendo considerarse constante. como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa). el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño. K .cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa Se analizará el diodo Zener. Recordar que los diodos comunes. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A . . En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo.ánodo. la corriente que atraviesa el diodo Zener. Esta es la característica del diodo Zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje. pero de muy poco valor. que siempre se utiliza polarizado inversamente.