UNIVERISDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁCENTRO REGIONAL DE AZUERO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRIALICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

CIRCUITO ELECTRÓNICOS

LABORATORIO #3“Diodo Zener”

FACILITADOR:Antonio Vergara

GRUPO: 7IE-131

INTEGRANTES:

JOSUE GONZÁLEZ

ROBERTO CASTILLO 8-847-2304

MANUEL GONZÁLEZ 8 - 857-1944

Entregado el 11 de septiembre 2012

SEGUNDO SEMESTRE

INTRODUCCIÓN

En el siguiente laboratorio estudiaremos un dispositivo electrónico llamado diodo

Zener, específicamente su función y aplicaciones. Primeramente veremos la

polarización que utiliza el diodo Zener para operar, luego observaremos algunas de

sus aplicaciones más comunes; como regulador de voltaje, como parte de un circuito

rectificador de onda completa con puente de diodo y regulador de voltaje integrado y

como recortador polarizado.

INSTRUMENTOS Y EQUIPO

1. Simulador de circuitos para computadora (Livewire).

OBJETIVOS

1. Observar el comportamiento de los diodos Zener mediante un simulador de

computadora.

2. Observar los distintos tipos de circuitos con diodos Zener(regulador de voltaje,

rectificador de onda completa, recortador polarizado)

3. Medir los efectos de la polarización directa e inversa en la corriente por el diodo

Zener.

4. Determinar experimentalmente y representar la característica corriente-tensión

en el diodo Zener.

5. Construir un regulador de tensión Zener y determinar experimentalmente el

rango en el cual el Zener mantiene constante la tensión de salida.

MARCO TEÓRICO

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

independencia de 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.

Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica de ánodo al cátodo

(polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico.

Pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo, el diodo solo dejara

pasar un voltaje constante.

En conclusión: el diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su

característica de regulador de tensión.

Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene 2 terminales a los lados. Este

diodo se comporta como un diodo convencional en condiciones de alta corriente,

porque cuando recibe demasiada corriente se quema.

Caracterización del Zener

El diodo zener viene caracterizado por:

1. Tensión Zener Vz.

2. Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: ±5%)

3. Máxima corriente Zener en polarización inversa Iz.

4. Máxima potencia disipada.

5. Máxima temperatura de operación del zener.

PROCEDIMIENTO Y RESOLUCIÓN DE LA EXPERIENCIA

EXPERIMENTO 1

CARACTERIZACIÓN DE UN DIODO ZENER EN POLARIZACIÓN INVERSA.

a) Seleccione el diodo Zener de 10 volts y construya el circuito que se muestra en

la figura.

b) Partiendo de 0 volts, realice incrementos de voltaje en la fuente V1 hasta alcanzar

los 15 volts, y obtenga los valores VAB indicados en la parte superior de la tabla 4 y

anote los valores de la corriente ID correspondiente a cada voltaje VAB indicado.

c) Partiendo de 0 volts, realice incrementos de voltaje en la fuente V1 hasta alcanzar

los 15 volts, y obtenga los valores ID indicados en la parte media de la tabla 4 y anote

los valores de voltaje VAB correspondiente a cada valor de la corriente ID indicado.

Voltaje de fuente VAB ID (mA) RZ

V1

0 0 0 0

9 9 17.97u 8.98

10 9.09 905.3u 9.09

11 9.12 1.88m 9.12

12 9.13 2.87m 9.13

13 9.14 3.86m 9.14

14 9.14 4.86m 9.14

15 9.15 5.85m 9.15

c) Para cada valor de VAB y su correspondiente ID, calcule la resistencia RZ del diodo

(RZ = VAB/ID), anote sus resultados en la columna correspondiente.

d) Grafique la resistencia del diodo en función del voltaje Vab tanto para polarización

Directa.

0 17.97u 905.3u 1.88m 2.87m 3.86m 4.86m 5.85m0

8.98 9.09 9.12 9.13 9.14 9.14 9.15

Resistencia del diodo ZenerVDz (V)

IDz (mA)

EXPERIMENTO 2

EL DIODO ZENER COMO REGULADOR DE VOLTAJE.

a) Seleccione el diodo Zener de 3 volts y construya el circuito de la figura 6.

b) Partiendo de cero volts, varié el voltaje de la fuente de alimentación hasta obtener

una corriente de 20 mA en el diodo Zener, para cada incremento del voltaje de

alimentación mida el voltaje en la resistencia de carga, mida la corriente en el diodo

Zener y en la resistencia de carga, y anote los resultados.

c) Calcule el intervalo de variación de VAB en la resistencia de carga, el cual es

constante dentro del rango de +/- 0.1 volts de su valor regulado.

d) Mida la corriente IZ en el diodo Zener y la corriente total IT dentro de este intervalo

de variación de VAB.

e) Repita los incisos b), c) y d) para diodos Zener de 9 y 12 volts.

f) invierta el diodo y observe como funciona.

Diodo Zener Polarizado en Directa (3V)

Voltaje (fuente) ID (mA) IL (mA) VL (V)0 0 0 02 0 1 14 0 2 26 0 3 38 0.278 3.86 3.86

10 2.16 3.92 3.9212 4.12 3.94 3.9414 6.1 3.95 3.9516 8.08 3.96 3.9618 10.07 3.96 3.9620 12.06 3.97 3.9722 14.05 3.97 3.9724 16.04 3.98 3.9826 18.04 3.98 3.9828 20.03 3.98 3.9830 22.03 3.99 3.9932 24.02 3.99 3.9934 26.02 3.99 3.99

Diodo Zener Polarizado en Inversa (3V)

Voltaje (fuente) ID (mA) IL (mA) VL (V)0 0 0 02 1.2 0.4 0.44 3.14 0.427 0.4276 5.12 0.4418 7.1 0.451 0.451

10 9.08 0.456 0.45612 11.07 0.463 0.46314 13.06 0.468 0.46816 15.05 0.472 0.47218 17.04 0.476 0.47620 19.04 0.479 0.47922 21.03 0.482 0.48224 23.02 0.484 0.48426 25.02 0.487 0.48728 27.01 0.489 0.48930 29.01 0.491 0.49132 31 0.493 0.49334 33 0.495 0.495

Diodo Zener Polarizado en Directa (9V)

Voltaje (fuente) ID (mA) IL (mA) VL (V)0 0 0 02 0 0.182 1.824 0 0.364 3.646 0 0.545 5.458 0 0.727 7.27

10 0.075 0.902 9.0212 1.97 0.912 9.1214 3.95 0.914 9.1416 5.94 0.915 9.1518 7.93 0.916 9.1620 9.92 0.916 9.1622 11.91 0.917 9.1724 13.91 0.917 9.1726 15.9 0.918 9.1828 17.9 0.918 9.1830 19.9 0.918 9.1832 21.89 0.919 9.1934 23.89 0.919 9.19

Diodo Zener Polarizado en Inversa (9V)

Voltaje (fuente) ID (mA) IL (mA) VL (V)0 0 0 02 0.768 0.039 0.394 1.75 0.041 0.416 2.75 0.042 0.428 3.74 0.043 0.43

10 4.74 0.044 0.4412 5.73 0.044 0.4414 6.73 0.045 0.4516 7.73 0.045 0.4518 8.73 0.046 0.4620 9.72 0.046 0.4622 10.72 0.046 0.4624 11.72 0.046 0.4626 12.72 0.047 0.4728 13.72 0.047 0.4730 14.72 0.047 0.4732 15.76 0.047 0.4734 16.71 0.048 0.48

EXPERIMENTO 3

Rectificador de onda completa con puente de diodo y regulador de voltaje

integrado.

Con el osciloscopio observe, dibuje y mida las señales que se obtienen entre los

canales 1 y 2.

Con el osciloscopio, Medir el factor de rizo en la señal de salida en la resistencia de

carga.

R. El voltaje de rizo es igual 1V, por lo tanto el factor de rizo es 12. 34

¿Qué pasa si se aumenta el valor de los capacitores?

R. La señal tiende a ser más lineal.

Cambie el regulador al 7805 y observe la grafica.

Remplace el regulador 7805 por un diodo Zener de 5v.

EXPERIMENTO 4

RECORTADOR POLARIZADO

a) Arme este circuito y analice su comportamiento en el osciloscopio variando el

sw1 y sw2 y luego varíe el potenciómetro a +o- del 50%,

CIRCUITO DEL EXPERIMENTO 4 CON GRÁFICA

INVESTIGACIÓN

1. Los reguladores lineales de tensión, también llamados reguladores de voltaje,

son circuitos integrados diseñados para entregar una tensión constante y

estable.

Estos dispositivos están presentes en la gran mayoría de fuentes de

alimentación, pues proporcionan una estabilidad y protección sin apenas

necesidad de componentes externos haciendo que sean muy económicos.

2. La identificación del modelo es muy sencilla. Las dos primera cifras

corresponden a la familia:

78xx para reguladores de tensión positiva

79xx para reguladores de tensión negativa

Las dos cifras siguientes corresponden al voltaje de salida:

xx05 para tensión de 5v

xx12 para 12v

xx24 para 24v

etc. etc.

Los modelos más comunes son:

Modelo 7803 7805 7806 7808 7809 7810 7812 7815 7818 7824

Vout 3.3V 5V 6V 8V 9V 10V 12V 15V 18V 24V

Modelo 7903 7905 7906 7908 7809 7910 7912 7915 7918 7924

Vout -3.3V -5V -6V -8V -9V -10V -12V -15V -18V -24V

3. Como ventaja de este regulador es posible mencionar su bajo costo en cuanto a

complejidad del circuito y precio. Como desventaja es posible decir que

únicamente es posible mencionar que solo es útil para regular corrientes

relativamente bajas. Para poder regular corrientes más altas es necesario

incluir una resistencia y un diodo Zener que soporten mayor potencia. Estos

son generalmente difíciles de conseguir en el mercado y suelen tener un costo

muy alto.

RECOMENDACIONES

No hay recomendaciones ni sugerencias del laboratorio N° 2

CONCLUSIÓN

Esta experiencia nos ayudó a conocer más acerca del dispositivo electrónico llamado diodo Zener, aprendimos sobre su funcionamiento y aplicaciones.

El diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión. y su símbolo es como un diodo normal pero tiene 2 terminales a los lados. Este diodo no es normal, porque cuando recibe demasiada corriente este no se quema sino que se apaga.

BIBLIOGRAFÍA

Allan R. Hambley. Electrónica. 2a edición, Editorial Pearson, 2006.