TRABAJO PRÁCTICO Nº 4 EL DIODO ZENER

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1 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS TABAJO PÁCTCO Nº 4 EL DODO ENE 1) ntroducción Teórica El ener es un diodo semiconductor que presenta en polarización directa, una característica exactamente idéntica a la de un diodo semiconductor normal. En cambio, en la zona de polarización inversa, pueden circular por él corrientes inversas intensas, si la tensión inversa supera un valor llamado tensión ener. Esta característica es absolutamente controlada y la misma tensión es prácticamente independiente de la corriente. Por lo tanto el diodo ener se polariza normalmente en inversa, de modo que la tensión en sus bornes se mantenga constante e igual a la tensión ener. Su uso más común es como regulador de tensión. Dicha característica se representa en la figura 1. figura 1 Página 1 de 11

2 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS ) Objeto de la Experiencia El objeto de esta experiencia es analizar el comportamiento del diodo zener en su polarización directa e inversa. 3) Elementos a utilizar 1 Fuente de corriente continua variable de 0 a 1 1 Miliamperímetro 1 oltímetro 1 Protoboard 1 Diodo ener 1N4738 con su respectiva hoja de datos 1 esistencia de 1KΩ x ¼ W 1 Potenciómetro lineal de 10KΩ Alambre para realizar los puentes 4) Desarrollo de la experiencia a) Polarización directa Armar el circuito de acuerdo a la figura. figura Página de 11

3 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS ariar la tensión aplicada, leyendo los valores de tensión sobre el diodo y la corriente que circula por él. olcar estos valores en el siguiente cuadro de valores. D [] D[mA] epresentar los valores en un gráfico D en función de D. Utilizar papel milimetrado. b) Polarización inversa Armar el circuito de acuerdo a la figura 3. figura 3 ariar la tensión aplicada, leyendo los valores de tensión sobre el diodo y la corriente que circula por él. olcar estos valores en el siguiente cuadro de valores. D [] D [ma] epresentar los valores en un gráfico milimetrado. D en función de D. Utilizar papel Página 3 de 11

4 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS 5) Cuestionario a) Calcular la resistencia directa e inversa en base a los valores medidos y comparar los resultados. En inversa hacerlo antes y después de la ruptura. b) A qué tensión se produce la conducción de corriente en cada sentido de polarización? c) Por qué le parece que el diodo zener cumple la función de regulador de tensión? d) En qué parte de la curva característica inversa se produce el efecto de regulación? Por qué? 6) Conclusiones Página 4 de 11

5 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Apéndice 1 Diodo ener cómo regulador De Tensión Circuito de estabilización El circuito debe estabilizar la tensión de salida frente a cambios en la tensión de entrada (entre MN y MAX ) o variaciones en la resistencia de carga que provocará la variación en la corriente que por esta circula (entre LMN e LMAX ). Página 5 de 11

6 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Cálculo de (alor comercial para ) Aplicando la º Ley de Kirchoff: + (1) Aplicando la Ley de Ohm:. () Aplicando la 1º Ley de Kirchoff: + L (3) eemplazando (3) en () y () en (1): ( + L ). + Despejando: L Tenemos: MN MN MAX LMAX MAX MN MN + LMAX MAX MAX MN LMN MN MAX MAX + LMN MN MN + LMAX MAX MAX + LMN Página 6 de 11

7 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Cálculo de P (alor comercial de la potencia del la resistencia) Aplicando la º Ley de Kirchoff: + (1) Despejando: () Aplicando la definición de potencia eléctrica: P (3) eemplazando () en (3): ( ) P Tenemos: P MAX ( ) MAX P > ( ) MAX Página 7 de 11

8 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Cálculo de P (alor comercial de la potencia del diodo zener) Aplicando condiciones de diseño: 4. MAX LMAX MN 10 MAX Aplicando la definición de potencia eléctrica: P. Tenemos: P. MAX MAX a) Si el fabricante suministra la potencia máxima de trabajo ( P tot ): Donde: P P tot P > P MAX b) Si el fabricante suministra la temperatura de juntura ( thja ) y la resistencia térmica de juntura ambiente ( T ) j T j T thja a > P MAX Donde: T a Temperatura ambiente Página 8 de 11

9 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Ejemplo Se desea regular una tensión a 8,, sabiendo que la corriente que circulará por la carga estará entre 10mA y 0mA y qué la tensión de entrada fluctuará entre 10 y 16. Calcular los valores necesarios para la resistencia en serie y el diodo zener. Entonces tenemos los siguientes datos: 8, LMAX 0mA y LMN 10mA MN 10 y MAX 16 Calculamos: 1) MAX 4. LMAX 4. 0mA 80mA 10 80mA 10 MAX MN 8 ma MN MN + LMAX MAX MAX + LMN 10 8, 8mA + 0mA 16 8, 80mA + 10mA 64,9Ω 86, 67Ω 75Ω Página 9 de 11

10 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS ) P > ( ) MAX P > ( 16 8,) 75Ω P 1W 3) P. MAX MAX P > 8,. 80mA P 1W De acuerdo a lo calculado necesitaremos un Diodo ener con una 8, por lo que podemos utilizar el Diodo ener 1N4738A. P 1W y una Armar el circuito del regulador con los valores calculados, variar la tensión de alimentación y la resistencia de carga dentro del rango con un potenciómetro y sacar conclusiones. Página 10 de 11

11 E.T. Nº 17 - D.E. X eg. PÁCTCAS UNFCADAS Apéndice alores Normalizados De esistencias [ Ω ] alores Normalizados De Diodos ener Página 11 de 11