Reporte de practica-Diodo zener.doc

7/23/2019 Reporte de practica-Diodo zener.doc

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE LEN

INGENIERIA ELECTROMECNICA

TEMA: DIODO ZENER

ELECTRNICA ANALGICA

PROFESOR.

ING. ZAMARRN RAMREZ ANTONIO.

ALUMNOS

PALOMARES HORTA RICARDO ANTONIOROBLEDO PREZ JORGE ALBERTO

MARTNEZ AGUILAR ALDO

PREZ RODRGUEZ JORGE

10/Se!"e#$%e/&01' Le() G!*.


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Resumen

Durante la prctica se calcular tericamente los valores necesarios para el buenfuncionamiento del circuito con el diodo zener en conexin. En esta prctica sehar uso de un diodo zener IN4733 conectado en inversa. !as resistencias "ue

emplearemos necesitan soportar una potencia relativamente #rande$ por lo "ue esindispensable efectuar los clculos para evitar "ue los componentes se da%en. &earmar un circuito ' posteriormente se har la comparacin de los valores reales 'los ideales obtenidos dentro de la prctica.

Introduccin

El diodo zener es un diodo de silicio$ "ue se ha construido para "ue funcione enlas zonas de ruptura$ recibe ese nombre por su inventor el Dr. clerence alvin zener.Este diodo es la parte esencial de los re#uladores de tensin casi constantes con

independencia de "ue se presenten #randes variaciones de la tensin de red$ deresistencia de car#a ' temperatura.

El diodo (ener puede usarse para aplicaciones de re#ulacin de volta)e$ tal 'como se muestra en el circuito de la Figura 1. Esto es posible #racias a "ue suvolta)e de ruptura es casi constante sobre un amplio intervalo de corrientes depolarizacin inversa.

Figura 1*ircuito re#ulador de volta)e con diodo (ener.

En esta fi#ura se observa "ue la corriente de car#a i! varia conforme cambia el

valor de la resistencia de car#a +!. ,ara "ue este circuito opere como re#uladordel volta)e -!$ se re"uiere "ue el dise%o del mismo contemple al diodo operandoen su re#in zener el cual es de ./ volt a /01 2att de potencia. En este punto$ elvolta)e en las terminales del diodo se mantiene casi constante en un valor -(.


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un"ue en esta i#ura no sea visible$ se considera "ue el valor de la fuente devolta)e tambin var5a dentro del si#uiente intervalo -s 6min 8 -& 8 -& 6max . Elob)etivo principal durante el dise%o de este tipo de circuitos es seleccionar un valoradecuado de resistencia +i "ue permita al diodo mantener un volta)e de salida casiconstante$ aun ' cuando var5en$ tanto el volta)e de entrada -&$ como la resistencia

de car#a +!.

Esta resistencia +i limita la corriente a travs del diodo (ener ' recibe el volta)eexcedente entre -& ' -(. 9na vez seleccionado el valor de la resistencia +i esimportante considerar la potencia mxima "ue esta disipa cuando por ella circulela corriente mxima considerada en el dise%o. ,or otro lado$ el diodo (enerseleccionado$ satisface el volta)e de re#ulacin del dise%o$ ' adems soporta loscambios en las corrientes de polarizacin inversas "ue se presenten al variar laresistencia de car#a o el volta)e de la fuente -&. s5 "ue$ se debe considerar lapotencia mxima "ue soportar el dispositivo semiconductor. ,or lo tanto$ se

deben realizar los clculos correctos para determinar los parmetros defuncionamiento ms importantes ' las limitaciones del circuito.

Es importante aplicar los conocimientos como una herramienta al momento devisitar el taller$ demostrar en la prctica con hechos tan#ibles ' poder comprobarexitosamente con el uso de clculos "ue el circuito no corre ries#o de "ue seda%e. En este reporte de prctica se presentar un al#oritmo detallado esbozandoa detalle$ cada uno de los clculos$ aunado a una breve explicacin para "ue elconocimiento se refuerce en su totalidad.

.


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Marco Terico

9n diodo es un componente electrnico 6semiconductor "ue permite el paso de lacorriente :solo en un sentido:. -eamos el diodo real ' su s5mbolo.

*omo vemos para "ue la corriente pase a travs de diodo debe conectarse elnodo al positivo ' el ctodo al ne#ativo.

*uando el diodo permite el paso de la corriente decimos "ue est polarizado

directamente. &i est conectado de forma "ue la corriente no pasa por l decimos"ue est polarizado inversamente. -eamos "ue ocurre cuando conectamos undiodo con una lmpara en serie.

No vamos hablar ms del diodo$ si "uieres saber ms te recomendamos esteenlace; Diodo.

hora vamos a conocer al Diodo (ener.
http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/SEMICONDUCTORES.htmhttp://www.areatecnologia.com/electronica/el-diodo.htmlhttp://www.areatecnologia.com/electronica/el-diodo.htmlhttp://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/SEMICONDUCTORES.htm


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Qu es un Diodo Zener?

!os diodos zener$ zener diodo o simplemente zener$ son diodos "ue estn

dise%ados para mantener un volta)e constante en su terminales$ llamado -olta)eo


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Caractersticas del diodo Zener

El diodo zener es un tipo especial de diodo$ "ue siempre se utiliza polarizado

inversamente. +ecordar "ue los diodos comunes$ como el diodo rectificador 6endonde se aprovechan sus caracter5sticas de polarizacin directa 'polarizacin inversa$ conducen siempre en el sentido de la flecha.

En este caso la corrientecircula en contra de la flecha "ue representa el diodo. &iel diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como undiodo rectificador com?n. *uando el diodo zener funcionapolarizado inversamente mantiene entre sus terminales un volta)econstante.

&e analizar el diodo (ener$ no como un elemento ideal$ si no como un elemento

real ' se debe tomar en cuenta "ue cuando ste se polariza en modo inverso siexiste una corriente "ue circula en sentido contrario a la flecha del diodo$ perode mu' poco valor.

Curva caracterstica del diodo Zener

nalizando la curva del diodo zener se ve "ue conforme se va aumentandone#ativamente el volta)e aplicado al diodo$ la corriente "ue pasa por elaumenta mu' poco.

,ero una vez "ue se lle#a a un determinado volta)e$ llamada volta)e o tensin

de (ener 6-z$ el aumento del volta)e 6siempre ne#ativamente es mu' pe"ue%o$pudiendo considerarse constante.

,ara este volta)e$ la corriente "ue atraviesa el diodo zener$ puede variar en un#ran ran#o de valores. esta re#in se le llama la zona operativa. Esta es lacaracter5stica del diodo zener "ue se aprovecha para "ue funcione
http://unicrom.com/Tut_diodo.asphttp://unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://unicrom.com/Tut_diodo.asphttp://unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://unicrom.com/Tut_voltaje.asp


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como re#ulador de volta)e$ pues el volta)e se mantiene prcticamente constantepara una #ran variacin de corriente.

"u5 puedes ver una la curva caracter5stica de un zener;

,ara el zener de la curva vemos "ue se activar5a para una -z de - 6zona deruptura$ l#icamente polarizado inversamente$ por eso es ne#ativa. En la curvade la derecha vemos "ue ser5a conectado directamente$ ' conduce siempre$ comoun diodo normal.

&us dos caracter5sticas ms importantes son su


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!a +s ser5a la resistencia de drena)e ' la +l la *ar#a a la salida del zener. A


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Nota; En las fuentes de volta)e ideales 6al#unas utilizan$ entre otros elementosel diodo zener$ el volta)e de salida no var5a conforme var5a la car#a. ,erolas fuentes no son ideales ' lo normal es "ue el volta)e de salida disminu'aconforme la car#a va aumentado$ o sea conforme la demanda de corriente de lacar#a aumente.

Ti!os

ctualmente se pueden encontrar diodos zener de valores -z desde $1- hasta1- ' de ,z hasta los vatios.

Ga' principalmente dos variedades de zener$ los (D o (D, "ue son los

europeos ' los /N "ue son americanos.

!os (D, por e)emplo el (,D/1 si#nifica "ue tienen una tensin zener de /1-.,ara el resto tendremos "ue mirar sus caracter5sticas en la tabla de fabricante$aun"ue normalmente su tensin de ruptura viene impreso sobre el mismo diodozener.

Material

/ Diodos zener H IN4733

1 uentes de volta)e variable.

/ resistencia elctrica de /$1 =hms 61 Jatts.

/ resistencia elctrica de 17 =hms 6 Jatts.

/ Kult5metro Di#ital.

1 ,inzas de corte.

/ ,rotoboard.


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IN&


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$)aso /

Kedir la corriente de cada rama del circuito 6Is $ I!$ Izobservando "ue los valores reales sean idnticos a loscalculados. 6i#. E

IN&


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Resultados

Los valores fueron obtenidos con la ayuda del multmetro digital, el cual se nos

proporcion en la institucin.

Medida

Valores

Real Calculado Simulado

Vmax (Volts) 32 32.7045 32 Vmin (Volts) 0.5 !.2475 !.4

Ismax

(Amperios)

0."" 0.022 0.000

Ismin (Amperios) 0.00!5 0.0042 0.005

ILmax

(Amperios)

0.0045 0.0045 0.0042

ILmin (Amperios) 0.0045 0.0045 0.004

#ig. $Voltaje mnimo requerido por la


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fuente para que el diodo comiencea funcionar.

#ig. 2$Medida de corriente IL (0.004 A).

#ig. 3$Medida de

corriente Iz max.(0.094 A)

#ig. 4$Voltaje mximo requerido en el !ircuito ante" de quemar"e el diodo.

Fuentes de voltaje

conectadas en

serie.


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3so de %imulador

%imulacin 14 5olta6e mnimo necesario !ara 7ue el diodo 8uncione9

%imulacin ,4 Corriente Is mnima9

%imulacin -4 Corriente I( mnima9


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%imulacin .4 Corriente I# mnima9

%imulacin .4 Corriente Is m:;ima9

9


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%imulacin /4 Corriente I( m:;ima9

%imulacin 4 Corriente I# m:;ima9

C:lculos

!o primero "ue tuvimos "ue hacer es calcular los volta)es ' corrientes mximospara ver hasta cuanto podemos subir el volta)e con la fuente variable$ adems desaber si las resistencias con las "ue contamos podr5an resistir las corrientesmximasP para lo cual se hacen los si#uientes clculos;

,ara sabes la corriente mxima "ue pasa por el diodo se determina de la si#uientemanera;

*omo el volta)e en +1 es el mismo "ue el del diodo zener por lo tanto estaintensidad no cambiara ' ser la si#uiente;

,or lo tanto Isseria


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Esta corriente es la "ue pasa por +/ ' es la mxima "ue permite el diodo 'a "uede contrario se "uemar5aP por lo tanto el volta)e mximo aplicable en el circuito seobtiene de la si#uiente manera;

Despe)ando -f

9na vez obtenido los valores de corrientes ' volta)es mximos calculadosdebemos de saber la potencia "ue disipara cada resistencia para "ue en laprctica no se va'an a "uemar$ para el clculo de la potencia se utiliza la si#uiente

formula;

&ustitu'endo valores en cada una resistencia con su corriente correspondiente setiene;

*omo se observa ,smaxno supera la potencia de la resistencia "ue es de 2. , !ser constante 'a "ue el volta)e no va a cambiar ni tampoco la resistencia ' comoel valor calculado no supera el del dise%o "ue es de 12 nuestro circuito funcionarsin ries#o de calentarse los componentes.

hora el si#uiente paso para los clculos necesitamos saber el volta)e m5nimo "uese debe aplicar para "ue empiece a funcionar el diodo ' para esto se necesitaraun divisor de volta)e

Despe)ando -f


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&i se le aplica un volta)e menor el diodo no cumple su funcin dentro de estecircuitoP a partir de este volta)e m5nimo se puede calcular la corriente m5nima "uepasa a travs de +/con la si#uiente formula

Esta es la misma corriente "ue pasa por +1"ue esto tericamente con un diodozener as5 deber5a de ser$ pero en la realidad tiene "ue superar un corriente derodilla para "ue conduzca un volta)e constante por eso en la prctica debimosaumentar el volta)e a ms de lo calculado por este efecto.

Conclusiones

En la presente prctica hemos lo#rado comprender el comportamiento de losdiodos zener ' hemos podido observar por"ue razn es "ue estos componentesson utilizados en los re#uladores de volta)es pues han sido dise%adosespecialmente para traba)ar en la zona de ruptura.

*uando un zener esta polarizado de manera directa$ se comportar como undiodo normal$ ' cuando esta polarizado de manera inversa$ mientras el volta)e seamenor al indicado en la ho)a de datos del zener ?nicamente pasar una m5nimacorriente por el diodo$ sin embar#o cuando el volta)e de entrada a superado alvolta)e del zener este se mantendr constante entre sus terminales.

Es importante colocar una resistencia entre la fuente ' el diodo zener para limitar

la corriente por la rama$ de lo contrario toda la descar#a de corriente se escapar5aal diodo sufriendo da%os irreversibles.

&e desarroll el circuito mostrado ' utilizamos dos resistencias de bastantepotencia 'a "ue fueron los valores obtenidos tericamente lo cual fue de #rana'uda a la hora conectar el circuito por"ue el desarrollo de prctica transcurri sinanomal5as. 9no de los problemas "ue entorpecieron el curso de la prctica fue elmal estado del mult5metro proporcionado por la institucin$ 'a "ue los valores decorriente medidos por el aparato no coincid5an con los calculados$ por ello nosdimos a la tarea de efectuar las mediciones con un mult5metro de ma'or calidadcoincidiendo por un porcenta)e de error m5nimo los valores ideales respecto a los

reales$ por otro lado la fuente de volta)e ten5a una capacidad mxima de 1Q.-oltios$ "uedando corto al volta)e mximo calculado el cual era 31. voltios por lo"ue la solucin inmediata ante ese problema fue conectar dos fuentes en serie.

De acuerdo al traba)o realizado se obtuvieron valores con#ruentes. De la mismamanera colocamos los datos tericos obtenidos ' tambin los prcticos.

nte esta prctica$ los estudiantes de in#enier5a podemos relacionarnosP 'a "uese#uimos enri"ueciendo ' ampliando nuestros conocimientos ' continuamos


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nuestras curiosidades e inters por la electrnica con la infinidad de aplicarlo enpro'ectos futuros.

simismo el avance ' crecimiento tecnol#ico nos impulsa a se#uir adelante conestas prcticasP 'a "ue son un medio para lle#ar un fin$ un fin "ue puede sercontribuir a la ciencia ' a sus diferentes reas. Es por eso el inters en el estudiode la electrnica anal#ica.

Fuentes +i

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