Informe #5 - Diodos Regulador Zener.docx

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Diodos: Regulador ZENER 

1 INTRODUCCIÓN

El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Recibe este nombre gracias a 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. Si 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, es decir, adopta la característica de regulador de tensión. Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además, si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo éste no puede hacer su regulación característica.

tensión inversa aplicada a través del diodo zener excede la tensión nominal del dispositivo, se alcanza la tensión de ruptura del diodo, llamada también de avalancha, que hace que una corriente comience a fluir a través del diodo, aumentando bruscamente para limitar este aumento de voltaje. [1]

2 MARCO TEORICO Diodo Zener El diodo Zener también llamado diodo de ruptura o avalancha, es un diodo que se polariza inversamente, pero que está especialmente diseñados para tener un bajo voltaje de ruptura (Vz) que se aprovecha para obtener una tensión constante de referencia. El diodo Zener es el más simple de los reguladores de voltaje siendo el componente principal de otros reguladores más complejos.

Fig. 2 Gráfica del funcionamiento del diodo Zener.

3 METODOLOGÍA Inicialmente, se necesitan los siguientes materiales para montar los circuitos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Una resistencia de 150 ½ W. Una resistencia de 470 ½ W. Una resistencia de 4.7k ½ W. Una resistencia de 47 ½ W. Dos capacitores de 1f / 50 V. Un diodo zener 1N960. Un diodo zener 1N4001. Una tarjeta de prototipado (Protoboard). Un transformador de 12V (12-0-12). Un multímetro. Un osciloscopio. Caimanes y conectores.

Con los materiales del laboratorio, se procede a realizar los siguientes circuitos. Fig. 1 Símbolos del Diodo Zener. Cuando se polariza directamente, se comporta como un diodo de señal normal que pasa la corriente nominal, pero tan pronto como una

Primeramente, medimos la resistencia directa e inversa del diodo

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Calculamos el valor de entrada y de salida de voltaje del diodo Zener. Luego se procedió a montar el circuito, tal y como se muestra en la figura 1.

Fig3 .Circuito regulador. (Fuente Guía de laboratorio) Se calcula los voltajes de salida del circuito para cada uno de los valores de resistencia listados en la tabla de la guía. Mida Vo, en el circuito para cada valor de resistencia dado en la tabla de la guía.

4 RESULTADOS Inicialmente, hay que resaltar que obtenemos datos experimentales en el laboratorio, después, se corroboran haciendo los cálculos teóricos con fórmulas. Para hallar el porcentaje de regulación, se emplea la siguiente fórmula: 𝑉𝑖 − 𝑉𝑜 𝑃𝑟 = 𝑉𝑧 El voltaje DC de entrada es igual a: 2𝑣𝑝 2(14 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ √2) 𝑣𝐷𝐶 = = 𝜋 3,1416 Vdc=12,6V La fórmula para hallar el Vi (Voltaje de entrada sin el diodo Zener) es: 𝑅𝛺 𝑉𝑖 = 12,6𝑉 ∗ (150 + 𝑅)𝛺 La fórmula para encontrar el voltaje rizado es igual a: 𝐼 𝑉𝑟 = 𝑓𝐶

Ahora aplicamos la atenuación del risado, que por cada una de las resistencias, se va a obtener el risado del valor pico pico, a través de un capacitor, y hacemos el mismo procedimiento para la salida positiva. Luego por cada resistencia de carga listada en la tabla se mide y se anota el rizado pico a pico en la entrada y salid del regulador zener positivo. Para obtener todas estas medidas, se coloca el osciloscopio en la carga, la cual vendría siendo la resistencia, esto con el fin de mostrar como es la señal de onda al quitar o agregar el capacitor, y la visualización de tener una señal alterna a una señal directa.

470 Ω

Tabla I Valores experimentales y teóricos con la resistencia de 470 Ω Vo calculado Vo medido Vi calculado Vi medido

Regulador

9,1V

9,33V

9,55V

9,6V

Porcentaje de regulación

4,94%

2,96%

0%

0%

(Fuente propia)

Rizado

354,6 mV

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4.7 kΩ

Tabla II Valores experimentales y teóricos con la resistencia de 4.7 kΩ Vo calculado Vo medido Vi calculado Vi medido

Regulador

9,1 V

9,34 V

12,21V

15V

Porcentaje de regulación

34,17%

62,19%

0%

0%

Rizado

36,34mV

(Fuente propia)

47 kΩ

Tabla III Valores experimentales y teóricos con la resistencia de 47 kΩ Vo calculado Vo medido Vi calculado Vi medido

Regulador

9,1V

9,39V

12,55V

18V

Porcentaje de regulación

37,91%

94,61%

0%

0%

Rizado

3,54 mV

(Fuente propia)

5 CONCLUSIONES Conclusiones del tema: El diodo Zener es un dispositivo electrónico de vital importancia, su utilización nos permite tener en nuestros circuitos un voltaje estable en función del tiempo. Una de las mayores aplicaciones del regulador Zener es en amplificadores de potencia de audio, ya que permite tener un voltaje fijo que alimenta los transistores de potencia (en tal caso el amplificador se le conoce como “La Zener”), otra de sus grandes aplicaciones es en fuentes de alimentación, etc. Conclusiones de la práctica: Se armaron los circuitos experimentales correspondientes al diodo Zener y se pudo observar de manera práctica los valores correspondientes a la teoría del circuito armado tal como se puede ver en las tablas de los resultados. En la primera parte cuando la resistencia de carga es de 470Ω se puede ver un voltaje que es aproximado al del diodo Zener, es decir, que con y sin el Zener el voltaje en la resistencia es parecido, a medida que se aumenta la resistencia de carga (4.7kΩ y 47kΩ) se puede ver que el voltaje sin el diodo Zener no es el mismo ni se acerca, esto se

debe porque al aumentar la resistencia, el voltaje que cae en ella es mayor y por tanto más grande que el del Zener (9.1V). El voltaje de rizado aumenta cuando hay mayor demanda de corriente.

6 REFERENCIAS [1]. “Funcionamiento del Diodo Zener” [Online]. Available: http://electronicateoriaypractica.com/como-funciona-un-diodozener/. [Accessed: 16-04-2018].