Electronica 2 PRACTICA 4. EL DIODO ZENER

PRACTICA 4. EL DIODO ZENER

Ana María Osorio Velazco Cód. 1092359767

Pedro José Duarte Chinchilla Cód. 1091676259

Edwin José Galindo Villamizar Cód. 1067719674

Wainder Peinado Regalado Cód. 97012217700

Universidad de Pamplona

Facultad De Ingenierías y Arquitectura-Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones

Electrónica I

Docente: Ing. Carlos Arturo Vides Herrera

Pamplona, Colombia

2016

PRACTICA 4. EL DIODO ZENER

OBJETIVOS

• Conocer los diodos zener, sus parámetros más importantes y las pruebas de detección de averías.
• Comprobar las condiciones que se cumplen en una unión pn de un diodo polarizado en directa y polarizado en inversa.
• Trazar la curva característica del diodo de manera teórica y práctica y analizar sus diferencias.
• Entender el funcionamiento del diodo en su circuito básico así como sus parámetros máximos.
• Apreciar la primera, segunda y tercera aproximación del diodo.

MARCO TEORICO

Lo primero, antes de explicar el diodo zener y para los que todavía no lo saben, vamos a explicar que es un diodo. Un diodo es un componente electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente "solo en un sentido". Veamos el diodo real y su símbolo.

[pic 5]

Como vemos para que la corriente pase a través de diodo debe conectarse el ánodo al positivo y el cátodo al negativo. Cuando el diodo permite el paso de la corriente decimos que está polarizado directamente. Si está conectado de forma que la corriente no pasa por él decimos que está polarizado inversamente. Veamos que ocurre cuando conectamos un diodo con una lámpara en serie.

[pic 6]  

   ¿Qué es un Diodo Zener?

Los diodos zener, zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa. Un zener en conexión con polarización inversa siempre tiene la misma tensión en sus extremos (tensión zener).

[pic 7]

Aquí tienes la imagen de un diodo zener real:

[pic 8]
  

Cómo Funciona un Diodo Zener

Cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz constante aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz). Se llama zona de ruptura por encima de Vz. Antes de llegar a Vz el diodo zener NO Conduce.  Como ves es un regulador de voltaje o tensión. Fijate en la gráfica de funcionamiento del zener más abajo. Cuando está polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal. Pero OJO mientras la tensión inversa sea inferior a la tensión zener, el diodo no conduce, solo conseguiremos tener la tensión constante Vz, cuando esté conectado a una tensión igual a Vz o mayor. Aquí puedes ver una la curva característica de un zener:

[pic 9]

Para el zener de la curva vemos que se activaría para una Vz de 5V (zona de ruptura), lógicamente polarizado inversamente, por eso es negativa. En la curva de la derecha vemos que sería conectado directamente, y conduce siempre, como un diodo normal. Este diodo se llamaría diodo zener de 5V, pero podría ser un diodo zener de 12V, etc.

Sus dos características más importantes son su Tensión Zener y la máxima Potencia que pueden disipar = Pz (potencia zener). La relación entre Vz y Pz nos determinará la máxima corriente inversa, llamada Izmáx. OJO si sobrepasamos esta corriente inversa máxima el diodo zener puede quemarse, ya que no será capaz de disipar tanta potencia. Para evitar que nunca pasemos de la corriente inversa máxima, los diodos zener se conectan siempre con una resistencia en serie que llamamos "Resistencia de Drenaje".
Vamos a ver cómo sería la conexión básica de un diodo zener en un circuito:

[pic 10]
La Rs (resistencia en serie con el zener) sería la resistencia de drenaje que sirve para limitar el flujo de corriente por el zener y la Rl es la Carga a elemento de salida que va a tener la tensión zener constante por estar en paralelo con el diodo zener.

¿Te das cuenta que la conexión es inversa? Así se conectan siempre el zener diodo. En el circuito anterior la tensión de salida se mantendrá constante, siempre que sea superior a la Vz, y además será independiente de la tensión de entrada Vs. Esto nos asegura que la carga siempre estará a la misma tensión. Si aumentamos por encima de Vz la tensión de entrada Vs a la salida tendremos siempre la tensión constante igual a Vz.
La Rs absorbe la diferencia de tensión entre la entrada y la salida. ¿Cómo se calcula la Rs? Rs = (Vs- Vo)/ (Il + Iz) Siendo Vs la tensión de entrada del regulador, Vo la tensión de salida, que será igual a Vz,  Il es la intensidad de carga máxima e Iz la intensidad o corriente a través del diodo zener. Esta última se escoge siempre de un valor del 10% o del 20% de la corriente máxima.

¿Para qué sirve un diodo Zener? estos diodos se utilizan como reguladores de tensión o voltaje para determinadas tensiones y resistencias de carga. Con un zener podemos conseguir que a un componente (por ejemplo un altavoz) siempre le llegue la misma tensión de forma bastante exacta. 
Otro uso del zener es como elemento de protección de un circuito para que nunca le sobrepase una determinada tensión a la carga del circuito.
OJO los zener deben diseñarse para que sean capaces de soportar la potencia de la carga, de otra forma podrían llegar a bloquearse o incluso quemarse.  Para manejar tensiones elevadas se debe utilizar junto con un transistor, que se encargará de transportar la corriente d carga sin alterar la tensión aplicada a ella. Pero para eso tendríamos que entender el transistor..

TIPOS DE DIODOS ZENE Actualmente se pueden encontrar diodos zener de valores Vz desde 0,2V hasta 200V y de Pz hasta los 50 vatios. Hay principalmente dos variedades de zener, los ZD o ZDP que son los europeos y los 1N que son americanos. Los ZDP por ejemplo el ZPD12 significa que tienen una tensión zener de 12V. Para el resto tendremos que mirar sus características en la tabla de fabricante, aunque normalmente su tensión de ruptura viene impreso sobre el mismo diodo zener.

RESULTADOS

TABLA 1: Valores obtenidos para la curva característica TEÓRICA en directa.

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