235569614 informe final de dispositivos electronicos n 4 fiee unmsm

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones

Apellidos y Nombres: Nº de Matrícula:

Realización: Entrega:

LABORATORIO EL DIODO ZENER.DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

Informe:Fechas: Nota:

Final

Número:

05 Octubre 2012 26 Octubre 201204

Grupo: Profesor:

Número: Horario:

Ing. Luis Paretto Quispe04

viernes2:00-4:00pm

Inform e del Laboratorio de Dispositivos electrónicos

FIEE

EL DIODO ZENER. CARACTERÍSTICASBÁSICAS

I. OBJETIVOS :

· Verificar e xperimentalmente las características del f uncionamiento del diodo z ener.

II. INTRODUCCIÓ N TEÓRICA:

Diodo Zener

Pequeño diodo Zener

Tipo

Semiconductor

Símbolo electrónico

Config uración Ánodo y Cátodo (se polariza inversamente, con respecto al diodo

convencional)

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Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos

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DIODO ZENER

El diodo Zener es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener. El diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independenciade que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.

Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes


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III. Materiales y equipos:

Fuente de corriente continua o voltaje ajustable

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· 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

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· Un multímetro digital

Multímetro Digital

Marca FLUKE

Modelo 175

SBN 60226443-0260

· Un Diodo Zener

· Resistencias de 148.7 Ω, 327.1 Ω y 3.916 KΩ

· Cables y conectores (cocodrilo/banano)

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IV. Procedimiento:

1. Usando el ohmím etro, medir las resistencias directa e inversa del Diodo Zener.

R. Directa R. Inversa

74.4 Ω ≥30 MΩ

2. Armar el circuit o de la figura 1.

a. Consultar con el profesor, aumentar lentamente el voltaje a fin de observar y medir los datos registrados por los instrumentos. La tabla 2 se confeccionara tomando como base el voltaje nominal de diodo zener.

Polarización Inversa .

IZ(mA.) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0

Vz(v.) 12.05 12.05 12.05 12.07 12.0812.13 12.19 12.26 12.35

12.41 12.54 12.75

Vcc (v.) 12.5 12.5 12.5 12.6 12.6 12.8 13.5 14.2 14.2 14.2 14.44 15.2

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Polarización Directa.

IZ(mA.) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0

VCC(v.) 0.72 0.76 0.84 0.85 1.02 1.16 1.46 1.82 2.00 2.22 2.54 3.20

VZ (v.) 0.69 0.72 0.74 0.75 0.77 0.78 0.80 0.81 0.81 0.82 0.83 0.84

3.- Armar el circuito de la figura.

a. Aumenta l entamente el voltaje aplicado, observaddo y anotando los valores que registran los instrumentos.

Con carga Sin carga (RL= ∞)

VAA Vz(v.) Iz(mA.) It(mA) Vz(v.) Iz(mA.) It(mA)

13 11.54 0 3.41 11.93 2.47 2.45

13.5 11.83 0.36 3.83 11.95 3.61 3.58

14 11.88 1.5 4.99 11.99 4.76 4.71

14.5 11.91 2.43 3.93 12.04 5.85 5.80

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V. CUESTIONARIO FINAL

1. Usando los datos de las Tablas 2 y 3, construir la curva característica del diodo ZENER, identificar el codo ZENER y también la corriente nominal.

IZ(mA.) VCC(v.) VZ (v.)

20 3.85 0.812

15 3.2 0.803

12 2.59 0.797

10 2.3 0.792

8 2.02 0.785

5 1.55 0.772

3 1.22 0.758

2 1.06 0.746

1 0.89 0.709

0.5 0.79 0.709

0.2 0.72 0.685

0.1 0.69 0.669

-0.1 -15.19 -15.11

-0.2 -15.21 -15.12

-0.5 -15.3 -15.3

-1 -15.4 -15.15

-2 -15.6 -15.2

-3 -15.8 -15.25

-5 -16.2 -15.35

-8 -16.8 -15.51

-10 -17.2 -15.61

-12 -17.6 -15.71

-15 -18.2 -15.81

-20 -19.2 -16.07

10

(mA)Iz

Zenerdel-18

Corriente


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Iz vs Vz25

20

15

10

5

0-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4

-5

-10

-15

-20

-25Tensión en el Zener Vz (V)

El DIODO ZENER tiene como grafica la siguiente imagen

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CODO

La corriente nominal estará dada por:

= .

: ( )

: ( )

:

2. Usando los datos de las Tablas 2 y 3 determinar las resistencias dinámicas de ZENER y de polarización directa.

Datos TABLA 2(Polarización Inversa)

Vcc(v) 15,19 15,21 15,3 15,4 15,6 15,8 16,2 16,8 17,2 17,6 18,2 19,2

Vz(v) 15,11 15,12 15,13 15,15 15,20 15,25 15,35 15,5 15,6 15,7 15,81 16,06

Iz(mA)0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 8,0 10,0 12,0 15,0 20,0

Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODOZENER polarizado inversamente.

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Usamos para esto la siguiente ecuación

=− (− 1)

− (− 1)

: ℎ

Con los datos de la tabla 2

1 =15.12−15.11

= 100 Ω 7 =15.5−15.35

= 50 Ω0.1 10∗ −3 (8.0 − 5.0) 10∗ −3

15.13−15.12 100 Ω15.6−15.5

= 50 Ω2 = = 8 =(0.5 0.2) 10∗ −3 3 (10

−8) 10∗ −3

−15.15−15.13 = 40 Ω 15.71−15.6 Ω3 = 9 = = 55

(1.0 0.5) 10∗ −3 (12 10) 10∗ −3

− −15.20−15.15 = 50 Ω 15.81−15.71 100 Ω4 = 10 = =

(2 1) 10∗ −3 (15

−12) 10∗ −3 3

−5 =15.25−15.20 = 50Ω 11 = 16.06−15.81 = 50 Ω

(3 2) 10∗ −3 (20

−15) 10∗ −3

−

15.35−15.25 6 =

(5−3) 10∗ −3 = 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.

Vcc(v) 0.69 0.72 0.79 0.89 1.06 1.22 1.55 2.02 2.30 2.59 3.20 3.85

Vz(v) 0.669 0.684 0.709 0.727 0.746 0.758 0.772 0.785 0.792 0.797 0.803 0.812

Iz(mA) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0

Datos TABLA 3(Polarización Directa)

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Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO ZENER polarizado directamente.Usamos para esto la siguiente ecuación

=− (− 1)

− (− 1)

: ℎCon los datos de la

tabla 3

1 =0.684−0.669

= 150Ω 7 =

0.785−0.772= 13 Ω

0.1 10∗ −3 (8.0 5.0) 10∗ −3 3

−0.709−0.684 250 Ω 0.792−0.785 7 Ω2 = = 8 = =

(0.5 0.2) 10∗ −3 3 (10 8) 10∗ −3 2

− −0.727−0.709 = 36 Ω 0.797−0.792 5 Ω3 = 9 = =

(1.0 0.5) 10∗ −3 (12 10) 10∗ −3 2

− −4 = 0.746−0.727 = 19 Ω 10

=0.803−0.797 = 2 Ω

(2 1) 10∗ −3 (15 12) 10∗ −3

− −5 = 0.758−0.746 = 12 Ω 11

=0.812−0.803 = 9 Ω

(3 2) 10∗ −3 (20 15) 10∗ −3 5

− −

6 =

0.772−0.758 = 7 Ω(5 3) 10∗ −3

−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.

3. Verificar el porcentaje de regulación usando los resultados de la tabla 4, haga sus comentarios al respecto.

Con los datos de la tabla

Con carga

Sin carga (RL=

∞)VAA Vz(v.) Iz(mA.) It(mA) Vz(v.) Iz(mA.) It(mA)16.5 15.05 0 3.9 15.32 3.3 3.3

17 15.22 1.03 4.95 15.39 4.6 4.6

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17.5 15.3 2.3 6.3 15.44 3.65 5.75

18 15.34 3.6 7.6 15.51 7.0 7.1

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.

VAA

Vz(sin carga)

Vz(con carga)

Porcentaje de regulación

17 15.39 15.22 1.10%

17.5 15.44 15.3 0.91%

18 15.51 15.34 1.1%

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.

Para un regulador real, cuando se le coloca una carga, la demanda de corriente total incrementa, esto es precisamente lo que ocasiona que la tensión en los terminales del zener disminuya.

Un buen regulado es aquel que su porcentaje de regulación es lo más pequeño posible.

De la tabla con los valores del porcentaje de regulación podemos ver que este valor no es muy significativo, y que incluso decrece a medida que se incrementa la tensión de la fuente VAA.

VI. Exponer sus conclusiones del experimento.

El Diodo Zener, al igual que un Diodo Rectificador, conduce en directa.


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A diferencia del Diodo Rectificador visto en el experimento anterior, el Diodo Zener está diseñado para funcionar mejor en la región inversa (con polarización en inversa).

El Diodo Zener presente una resistencia pequeña en directa. El Zener se comporta como un circuito abierto cuando esta polarizado en inversa, hasta que la tensión en sus terminales supera la tensión característica del zener, 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 utilizado como regulador tiene un buen desempeño, pero si queremos una tensión que no varíe al colocar una carga no es muy adecuado, ya que la tensión en el Zener varia cuando la carga es mayor. Un diodo Zener puede ser representado en un circuito eléctrico como una resistencia muy pequeña, conectada en serie con una fuente de tensión, la cual tiene como valor el mismo valor que la tensión característica del Zener.

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