FISICA
2013
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA AREA DE LA ENERGIA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS Nombres: Jorge Luis Rivera Jiménez, Paralelo: Mod.1 “B” Sistemas. Fecha: 2013/05/ Docente: Ing. Henry Cueva. ENSAYO 1. TEMA: DIODO ZENER 2. ANTECEDENTES. La presente investigación nos permitirá conocer el comportamiento de un diodo Zener; polarizado inversamente y en que regiones trabaja el diodo zener.
3. DESCRIPCIÓN. Concepto: Un diodo zener es un diodo que generalmente se utiliza como regulador de tensión. Lo que hace es mantener una tensión constante. El diodo zener funciona o trabaja en las zonas de ruptura o zona inversa, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. D r. Clarence Melvin Zener.
Caracteristicas:
Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo
(polarización directa) toma las características de un diodo un diodo rectificador básico, pero básico, pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo (polarización inversa), 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.
Curva característica del diodo Zener: 1.
VZ nom, V Z : Tensión nominal del zener (tensión en cuyo entorno trabaja adecuadamente el zener). 2. IZ min Mínima corriente inversa que tiene que atravesar al diodo a partir de la cual se garantiza el adecuado funcionamiento en la zona de disrupción (V Z min). 3. IZ max Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el dispositivo se destruye (V Z max). 4. PZ : Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se corresponde con el producto de V Z nom Y Iz max.
Cuando usamos un diodo zener en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante): 1. Para un correcto funcionamiento, por el zener debe circular una corriente inversa mayor o igual a IZ min• 2. La corriente máxima en sentido inverso ha de ser siempre menor que I Z
max•
3. La potencia nominal PZ que puede disipar el zener ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar en el circuito.
APLICACIONES DEL DIODO ZENER: El diodo zener como regulador de tensión: Una de las aplicaciones más extendida del diodo Zener es como estabilizador de tensión para f uentes de alimentación. Esto se consigue aprovechando la propiedad que poseen dichos diodos de conducir con tensiones de polarización inversa, manteniendo la tensión entre sus extremos prácticamente constante, aunque se modifique apreciablemente la intensidad de corriente inversa que fluye por los mismos. El diodo internamente varía su corriente para poder mantener el voltaje constante.
EJERCICIOS DE APLICACIÓN: Ejemplo N°1: Calcular la corriente zener (Iz) ¿Se activara el diodo Zener? Solución: Primeramente se deben calcular las caídas de tensión de cada resistencia del circuito, utilizaremos la fórmula del divisor de tensión para evitar cálculos, la cual consiste en:
Continuando con el análisis del circuito: Al estar conectado el diodo Zener en paralelo con la resistencia RL, el voltaje que alimenta a RL, será el mismo para el diodo Zener para este caso. Por lo tanto el voltaje que estaría llegando al diodo Zener correspondería a 8v, mientras que su voltaje mínimo de activación corresponde a 10v, por lo tanto el diodo Zener no se activaría.
Ejemplo N°2: Calcular la corriente zener (Iz). ¿Se activará el diodo? Solución: Circuito semejante al anterior, con la diferencia que se varió el valor de la resistencia conectada en paralelo con el diodo zener RL, Utilizando el mismo procedimiento anterior.
Recaen 12v en la resistencia RL, por lo cual en el diodo zener recaen más de los 10v para su activación, por lo cual el diodo se activa, estabilizando el voltaje en 10v permanentes, por ello la resistencia en vez de tener los 12v, tendrá 10v, debido a que el diodo zener está funcionando como voltaje de referencia para la carga RL.
Recordando la ley de Kirchhoff para el cálculo de las corrientes Todas las corrientes entrantes a un nudo son positivas, mientras que las salientes son negativas al ser igualadas a cero.
Conclusiones:
En polarización directa, el zener se comporta como un diodo semiconductor cualquiera.
El diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión.
