zener

ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO EXTENCION LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

LABORATORIO DE ELECTRONICA GENERAL I


LABORATORIO N.- 3

Nivel: Cuarto.

Carrera: Ingeniería Automotriz Fecha de entrega: 29/ V / 2014

1. TEMA: Diodo Zener

2. Objetivos:

Verificar el comportamiento de los diodos Zener como reguladores de tensión.

Determinar la carga mínima para la regulación para Vin constante Determinar el voltaje de entrada mínimo para regulación para RL fija Analizar el comportamiento de los diodos Zener como rectificadores.

3. MATERIALES Y EQUIPOS Fuente de voltaje Amperímetro Voltímetro Generador de señal Diodo zener, resistencias, potenciómetro 1K Protoboard Osciloscopio

MATERIAL O EQUIPO

CÓDIGO Y CANTIDAD

CARACTERÍSTICA FIGURA

Fuente de Voltaje

4 Una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la corriente alterna, en una o varias corrientes continuas

Multímetro 1 Un multímetro, también denominado polímetro, es un

– AUTOMOTRIZ –




instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras.

Protoboard 1Una placa de pruebas, también conocida como protoboard o breadboard, es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos de circuitos electrónicos con o sin soldadura.

Cables 5 Cables para la conexión del circuito en el protoboard.

Resistencias 4 Son instrumentos que detienen el paso de la energía para así evitar averías en los circuitos.

Osciloscopio 1 Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.

Diodo Zener 1 El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente.

Potenciómetro 1 Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al

– AUTOMOTRIZ –

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osciloscopio_locomotora.jpg




conectarlo en serie.

4. TRABAJO PREPARATORIO

a. ¿Qué hace un regulador con Zener?

b. Determine la forma de onda de salida en la figura si Vin = 30Vpp y

los zener son de 6.2V. Realice también la simulación en proteus.

Figura 1.1 Zener como rectificador

Nota: Refiérase a la bibliografía: Dispositivos Electrónicos de Floyd, 8va edición, capitulo 3 página 120, Limitadores con Zener.

c. Para la siguiente figura :

Figura 1.2 Zener como regulador de tensión

Calcule Is, IL, IZ , VL para P= 1KCalcule Is, IL , Iz, VL para P = 0Calcule IS, IL, IZ VL para P= 0.5K

– AUTOMOTRIZ –




P IL ( mA) IZ (mA) IS (mA) VL (mA)Calculado

Medido

Calculado

Medido

Calculado

Medido

Calculado

Medido

1K 4,63mA 3,98mA

40,37mA

40,33mA

45mA 44,4mA

12,5V 5,096V

0.5K

8,46mA 8,3mA 36,54mA

35,8mA

45mA 44,3mA

10,97V 5,083mA

0K 45mA 44,38mA

0mA 0,62mA

45mA 46,4mA

4,69V 4,82V

1K

Il=5 ,1110

=4 ,63mA

Rl=15−5 ,1220

=45mA

Iz=Is−Il

Iz=40 ,37mA

Vl=1100 (15 )1100+220

Vl=12 ,5V0,5K

Vl= 602 ,6602,6+220

∗15

Vl=10 ,97V

V L=5 .1602 .6

=8 .46mA

IR=15−5 .1220

=45mA

– AUTOMOTRIZ –




Iz=Is−Il

Iz=45−8 .46

Iz=36 .54

0k

Vl=100 (15 )100+120

Vl=4 ,69V

Calcule RL mínima para que el zener regule RL mín=106,6Ω

5. MARCO TEORICO:

El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente.

Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común.Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante.

Curva característica del diodo Zener

Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco.Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante.

– AUTOMOTRIZ –




Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa.

Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente. Ver el gráfico.

El cálculo de la resistencia Rs está determinado por la corriente que pedirá la carga (lo que vamos a conectara a esta fuente). Esta resistencia (resistor) se puede calcular con la siguiente fórmula:

Rs = [Venmin - Vz] / 1.1 x ILmáx

donde: Ven (min): es el valor mínimo del voltaje de entrada. (acordarse que es una tensión no regulada y puede variar)

IL (max): es el valor de la máxima corriente que pedirá la carga.

Una vez que se obtuvo Rs, se obtiene la potencia máxima del diodo zener, con ayuda de la siguiente fórmula:

PD = [[ Venmin - Vz] / Rs - ILmin] x Vz

6. PROCEDIMIENTO

Implemente el circuito de la Figura 1.2 del trabajo preparatorio. Coloque el potenciómetro en su valor máximo ( 1K), total RL= 1,1K. Mida las corrientes en RS, Zener y en la carga. Mida además el voltaje de salida que es el voltaje sobre

– AUTOMOTRIZ –




el zener. Varíe el potenciómetro según los valores indicados en la tabla y mida las corrientes. Llene la tabla con los valores medidos

P IL ( mA) IZ (mA) IS (mA) VL (mA)Calculado

Medido

Calculado

Medido

Calculado

Medido

Calculado

Medido

1K 4,63mA 3,98mA

40,37mA

40,33mA

45mA 44,4mA

12,5V 5,096V

0.5K

8,46mA 8,3mA 36,54mA

35,8mA

45mA 44,3mA

10,97V 5,083mA

0K 45mA 44,38mA

0mA 0,62mA

45mA 46,4mA

4,69V 4,82V

1K

Il=5 ,1110

=4 ,63mA

Rl=15−5 ,1220

=45mA

Iz=Is−Il

Iz=40 ,37mA

Vl=1100 (15 )1100+220

Vl=12 ,5V0,5K

Vl= 602 ,6602,6+220

∗15

Vl=10 ,97V

V L=5 .1602 .6

=8 .46mA

– AUTOMOTRIZ –




IR=15−5 .1220

=45mA

Iz=Is−Il

Iz=45−8 .46

Iz=36 .54

0k

Vl=100 (15 )100+120

Vl=4 ,69V

Figura 1.2 Zener como regulador de tensión

Disminuya el potenciómetro y mida el voltaje sobre el zener, cuando deje de regular, usted ha encontrado la RL mínima para que el zener regule

RLmín = 106,6Ω

7. Análisis de resultados

– AUTOMOTRIZ –




Compare los valores medidos con los calculados en el trabajo preparatorio: Analice los resultados

Los datos calculados son valores que se aproximan a los medidos de tal manera que se pudo verificar mediante los mismos si el diodo se activa o no.

El valor calculado del VL solo nos indica para ver si se activa o el diodo zener

Mientras la medida de la resistencia sea menor entonces se cumple que la intensidad es mayor

8. Preguntas Si la potencia máxima que puede disipar sin quemarse el diodo Zener es 1W , ¿Cuál es la tensión máxima que puede tener Vin cuando no se conecta la carga RL.

Izmax=Is

ls=Vi−VzRs

ls=Vi−5 ,1220

Pmax=Izmax∗Vz

1W= vi−5 ,1220

∗5 ,1

220=5 ,1Vi−26 ,01

Vi=48 ,24V

9. CONCLUSIONES.

– AUTOMOTRIZ –




A un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico, pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo(polarización inversa), el diodo solo dejara pasar una tensión constante.

Para obtener una carga mínima de resistencia primero el diodo zener se debe activar para así tener carga, y el así se cumple que el Vz=Vl,entonces al momento de hacer esta sustitución tenemos una Mínima.

Rlmin=( vz∗RVi−Vz

)

mediante esta formula se obtine laminimaRlmin .

Para el voltaje mínimo en la práctica se logró que mediante la fórmula disertada en clases se puede obtener un voltaje mínimo para que así el diodo funcione, mediante la formula

Vimin=(Rl+R)Vz

RlY como se cumple que el vl=vz entonces el valor máximo del.

Vimax=VRmax+Vz

10.RECOMENDACIONES.

Usar los instrumentos de medición correctamente para así evitar daños de los fusibles.

Asegurar que el equipo esté en aptas condiciones para su uso.

Tener en cuenta que es lo que se está midiendo en el multímetro.

11.BIBLIOGRAFÍA.

http://godoyjuan.blogspot.com/p/uso-del-protoboard.html

https://www.google.com.ec/?gfe_rd=cr&ei=C1-HU5C3L-Hd8geLjYDQAg#q=potenciometro

– AUTOMOTRIZ –



http://godoyjuan.blogspot.com/p/uso-del-protoboard.html




http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

– AUTOMOTRIZ –

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

zener

Education