235569614 Informe Final de Dispositivos Electronicos N 4 FIEE UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones Apellidos y Nombres: Nº de Matrícula:         Realización: Entrega: LABORATORIO EL DIODO ZENER. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Informe: Fechas: Nota: Final Número: . 05 Octubre 2012 26 Octubre 2012 04 . Grupo: Profesor: Número: Horario: Ing. Luis Paretto Quispe 04 viernes . 2:00-4:00pm . Inform e del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE EL DIODO ZENER. INTRODUCCIÓ N TEÓRICA: Diodo Zener . CARACTERÍSTICAS BÁSICAS OBJETIVOS : Verificar e xperimentalmente las características del f uncionamiento del diodo z ener . Pequeño diodo Zener Tipo Semiconductor Símbolo electrónico Config uración Ánodo y Cátodo (se polariza inversamente. con respecto al diodo . convencional) 1 . Clarence Melvin Zener. de la resistencia de carga y temperatura. Son mal llamados a veces diodos de avalancha. el Dr. pues presentan comportamientos similares a estos.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE DIODO ZENER El diodo Zener es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. 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. recibe ese nombre por su inventor. pero los mecanismos involucrados son diferentes . 2 Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE 3 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE . . 4 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE . Materiales y equipos: .  Fuente de corriente continua o voltaje ajustable 5 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Voltímetro analógico de CC Voltímetro analógico MarcaYokogawa Modelo No: 201139 84AA2175 Sensibilidad 1 mA .1K Ω/V . Dos miliamperímetros analógicos de CC Miliamperímetro Analógico Marca YOKOGAWA Modelo 205103 No: 85BA0036 . Sensibilidad 100 Ω/V 6 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Un multímetro digital Multímetro Digital MarcaFLUKE Modelo 175 SBN 60226443-0260 Un Diodo Zener . 1 Ω y 3.Resistencias de 148.7 Ω.916 KΩ Cables y conectores (cocodrilo/banano) . 327. 7 . Inform e del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE IV. Procedimiento: Usando el ohmím etro, medir las resistencias directa e inversa del Diodo Zener. R. Directa R. Inversa 74.4 Ω ≥30 MΩ Armar el circuit o de la figura 1. Consultar con el profesor, aumentar lentamente el voltaje a fin de observar y medir los datos registrados por los instrumentos. La tabla 2 se confeccionara tomando como base el voltaje nominal de diodo zener. Polarización Inversa . IZ(mA.) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0 Vz(v.) 12.05 12.05 12.05 12.07 12.08 12.13 12.19 12.26 12.35 12.41 12.54 12.75 5 12.) 12.Vcc (v.8 13.2 .6 12.6 12.2 14.44 15.5 12.2 14.2 14.5 12.5 14. 8 . 0 2.0 10.2 0.0 8.) 0.1 0.0 3.0 15.5 1. IZ(mA.0 5.0 .0 12.Inform e del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Polarización Directa.0 20. 82 2.46 1.) 0.22 2.02 1.72 0.) .16 1.00 2.84 0.20 VZ (v.VCC(v.85 1.54 3.76 0. 84 3.82 0.0.69 0.81 0.80 0.77 0.78 0.83 0.Armar el circuito de la figura.81 0.74 0.75 0. .72 0.. observaddo y anotando los valores que registran los instrumentos. .Aumenta l entamente el voltaje aplicado. ) It(mA) .Con carga Sin carga (RL= ∞) VAA Vz(v.) Iz(mA.) Iz(mA.) It(mA) Vz(v. 47 2.58 .5 11.45 13.95 3.83 11.83 0.41 11.54 0 3.61 3.93 2.13 11.36 3. 91 2.80 .71 14.76 4.5 4.93 12.85 5.99 4.88 1.43 3.5 11.04 5.99 11.14 11. 9 . Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE CUESTIONARIO FINAL Usando los datos de las Tablas 2 y 3. construir la curva característica del diodo ZENER. identificar el codo ZENER y también la corriente nominal.) VCC(v.) VZ (v.) . IZ(mA. 797 10 2.59 0.3 .803 12 2.85 0.2 0.20 3.812 15 3. 55 0.22 0.758 2 .02 0.785 5 1.0.772 3 1.792 8 2. 06 0.709 0.5 0.69 .1.685 0.746 1 0.79 0.2 0.709 0.89 0.1 0.72 0. 11 -0.4 -15.15 -2 -15.25 .3 -1 -15.19 -15.8 -15.2 -15.3 -15.669 -0.12 -0.21 -15.0.2 -3 -15.6 -15.5 -15.1 -15. 51 -10 -17.2 -16.-5 -16.2 -15.8 -15.81 -20 -19.6 -15.61 -12 -17.2 -15.35 -8 -16.2 -15.07 .71 -15 -18. 10 (mA)Iz Zenerdel-18 Corriente . Info rme del 10 Labo rato rio de Disp ositi vos elect rónic 5 os FIE E Iz v s V z 25 0 -16 -14 20 -12 -10 -8 -6 -4 15 -2 0 2 4 . -15 -5 -20 -25 -10 Tensión en el Zener Vz (V) El DIODO ZENER tiene como grafica la siguiente imagen 11 . : ( ) .Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE CODO La corriente nominal estará dada por: . 3 15.6 15.19 15.21 15.8 17. Datos TABLA 2(Polarización Inversa) Vcc(v) 15.6 .2 17.8 16.2 16.4 15.: ( ) : Usando los datos de las Tablas 2 y 3 determinar las resistencias dinámicas de ZENER y de polarización directa. 2 19.12 15.2 Vz(v) 15.20 15.7 15.11 15.25 15.15 15.81 .35 15.13 15.18.5 15.6 15. 0 10.0 2.0 15.0 5.16.06 Iz(mA) 0.0 .0 8.5 1.0 3.0 12.2 0.0 20.1 0. Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO . ZENER polarizado inversamente. 12 . 11 = 100 Ω .12−15.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Usamos para esto la siguiente ecuación = − (− 1) − (− 1) : ℎ Con los datos de la tabla 2 1 = 15. 0 − 5.0)∗10 −3 .35 = 50 Ω 0.5−15.1∗10 −3 (8.7 = 15. 13−15.6−15.12 100 Ω 15.15.5 = 50 Ω 2 = = . 8 = (0.2)∗10−3 3 (10 − 8)∗10 −3 − .5 0. 15.13 = 40 Ω .15−15. 15.5)∗10−3 .6 Ω 3 = 9 = = 55 (1.71−15.0 0. (12 10) ∗10 −3 − − . 15.81−15.15 = 50 Ω 15.71 100 Ω 4 = 10 = .20−15. = (2 1)∗10−3 (15 − 12) ∗10 −3 3 − . 81 = 50 Ω (3 2)∗10−3 .5 = 15.20 = 50Ω 11 = 16.06−15.25−15. (20 − 15) ∗10 −3 − . 59 3. Vcc(v) 0.35−15.15.79 0.22 1.69 0.02 2.85 .20 3.30 2.55 2.89 1.25 6 = (5−3)∗10−3 = 50 Ω Haciendo un análisis podemos ver que la resistencia del Zener polarizado inversamente se mantiene en un valor casi constante a pesar que a través de él circula cada vez más y más corriente.72 0.06 1. 727 0.669 0.812 .746 0.709 0.803 0.684 0.785 0.Vz(v) 0.792 0.797 0.758 0.772 0. 0 10.0 5.5 1.0 8.0 15.2 0.0 12.0 20.0 2.1 0.0 3.0 .Iz(mA) 0. Datos TABLA 3(Polarización Directa) 13 . Usamos para esto la siguiente ecuación = − (− 1) .Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO ZENER polarizado directamente. − . (− 1) . : . ℎ Con los datos de la tabla 3 . 785−0.1 = 0.1∗10−3 .684−0.669 = 150Ω 7 = 0.772 = 13 Ω 0. 0)∗10−3 3 − .0 5.(8. 709−0.792−0.684 250 Ω 0.785 7 Ω 2 = = .0. 8 = = (0.2)∗10−3 3 (10 8)∗10 −3 2 .5 0. − − . 797−0.727−0.792 5 Ω 3 = 9 = .709 = 36 Ω 0.0. 0 0.5)∗10−3 (12 10) ∗10 −3 2 − .= (1. 746−0.727 = 19 Ω 10 = .− 4 = 0. 797 =2Ω (2 1)∗10−3 (15 12) ∗10 −3 − .803−0.0. 746 = 12 Ω 11 = 0.758−0.812−0.803 = 9 .− 5 = 0. Ω (3 2)∗10−3 (20 15) ∗10 −3 . 5 − − . 758 =7Ω .6 = 0.772−0. (5 3)∗10−3 . − . Verificar el porcentaje de regulación usando los resultados de la tabla 4.Podemos ver que conforme aumenta el voltaje y la corriente su resistencia disminuye y se comporta del mismo modo que un diodo normal polarizado directamente.5 15.) Iz(mA.) It(mA) 16.05 0 . Con los datos de la tabla Con carga Sin carga (RL= ∞) VAA Vz(v.) It(mA) Vz(v.) Iz(mA. haga sus comentarios al respecto. 39 4.6 4.03 4.9 15.32 3.3.95 15.6 14 .22 1.3 17 15.3 3. Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE . 65 5.5 15.75 .17.3 2.44 3.3 15.3 6. 51 7.18 15.1 De la fórmula para hallar el porcentaje de regulación: %= sin − ∗ 100% .34 3.6 7.0 7.6 15. 10% . VAA Vz(sin carga) Vz(con carga) Porcentaje de regulación 17 15.39 15.22 1.sin Hallamos el porcentaje de regulación para cada valor distintito de V AA para el cual el Zener conduce en inversa con carga y sin carga. 17. y que incluso decrece a medida que se incrementa la tensión de la fuente VAA. De la tabla con los valores del porcentaje de regulación podemos ver que este valor no es muy significativo. Un buen regulado es aquel que su porcentaje de regulación es lo más pequeño posible. esto es precisamente lo que ocasiona que la tensión en los terminales del zener disminuya.44 15. cuando se le coloca una carga.51 15.5 15.1% Un diodo Zener ideal utilizado como regulador tendría como característica principal que la tensión entre sus terminales no variaría si es que se le coloca una carga.3 0. . Para un regulador real.91% 18 15.34 1. la demanda de corriente total incrementa. conduce en directa. 15 .VI. Exponer sus conclusiones del experimento. al igual que un Diodo Rectificador. El Diodo Zener. pero si queremos una tensión que no varíe al colocar una carga no es muy adecuado. conectada en serie con una fuente de tensión. . en ese instante la tensión en sus terminales es aproximadamente constante y es igual a la tensión característica del Zener determinada por el fabricante. Un diodo Zener puede ser representado en un circuito eléctrico como una resistencia muy pequeña. el Diodo Zener está diseñado para funcionar mejor en la región inversa (con polarización en inversa). la cual tiene como valor el mismo valor que la tensión característica del Zener.Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos FIEE A diferencia del Diodo Rectificador visto en el experimento anterior. El Zener se comporta como un circuito abierto cuando esta polarizado en inversa. El Diodo Zener presente una resistencia pequeña en directa. El Zener utilizado como regulador tiene un buen desempeño. hasta que la tensión en sus terminales supera la tensión característica del zener. ya que la tensión en el Zener varia cuando la carga es mayor. 16 .