Diodo zener y fuentes reguladas Boyacá. Yeison; Rosas. Jhonatan; Sierra, Michel.

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Diodo zener y fuentes reguladas

Boyacá. Yeison; Rosas. Jhonatan; Sierra, Michel.

[email protected]; [email protected]; [email protected]

Abstract — Zener diode as electronic element

presents a variation of other elements used up to now in the practices, the diode is a nonlinear semiconductor element. The zener diode presents a great difference in comparison with the other ones because it works in the inverse polarization. For the development of the practice, diode is used in various circuits of analogue electronics and where they usually are located because the functionality that comply on these circuits, keep the voltage constant at its output terminals.

Along the document will see: through graphics and simulations, the function of a diode inside circuits such as regulated sources and DC regulated sources by this type of diodes.

Key words — Diode, Rectifier, Variable resistor, Tolerance, Zener.

Resumen — El diodo zener como elemento

electrónico presenta una variación del resto de elementos utilizados en las prácticas; el diodo es un elemento semiconductor no lineal. El zener presenta una diferencia más notoria respecto a los otros diodos este se polariza inversamente, es decir que funciona cuando el cátodo tiene una tensión positiva.

Para el desarrollo de la práctica se utilizará el diodo en varios circuitos comunes de electrónica análoga y donde generalmente se localizan debido a la funcionalidad que cumplen en estos circuitos, como es mantener la tensión constante en sus terminales de salida.

A lo largo del documento podrá observar mediante gráficas y simulaciones la función de un diodo zener dentro de circuitos como: fuentes reguladas y fuentes DC reguladas por este tipo de diodos.

Palabras clave —Diodo, Rectificador, Resistencia dinámica, Tolerancia, Zener.

I.

I

ntroducción

L diodo zener como elemento no lineal posee una característica que lo hace muy útil, este tipo de diodo funciona en polarización inversa, es decir sus terminales están conectados en configuración contraria respecto a un diodo normal. En esta oportunidad se maneja el zener gracias a las características que este posee y que llegan a ser útiles en circuitos comunes de electrónica analógica, características como mantener una tensión de salida casi constante, un mejor rendimiento en cuanto a potencia, costo y demás implicaciones de un circuito, realizando una comparación respecto a otros elementos en una configuración específica para estabilizar una salida tal caso como resistencias y diodos normales.

Las aplicaciones del diodo zener tienen múltiples utilidades, mediante las dos aplicaciones: fuente regulada y fuente DC regulada por zener, se observara como se pueden manipular señales generalmente sinusoidales acompañados de resistencias y condensadores, para obtener una salida mucho más estable.

II. Marco teórico

1. Diodo zener

Diodo zener: el diodo zener es un diodo que está diseñado para mantener una tensión constante en sus terminales, llamado tensión zener 𝑉𝑍 cuando este se

polariza inversamente [1]

Figura 1, símbolo del diodo zener [2]

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La peculiaridad en el funcionamiento del diodo zener ocurre cuando este esta polarizado inversamente, es decir el cátodo está a una tensión positiva y el ánodo a una tensión negativa; cuando esto ocurre y se iguala o sobrepasa 𝑉_𝑍 el diodo conduce y mantiene una tensión constante igual a 𝑉𝑍.[1]

Figura 2, curva característica del diodo zener [3]

En las especificaciones del fabricante, se dan la tensión 𝑉_𝑍 y la potencia 𝑃_𝑍, para los cuales está diseñado el diodo, estos dos aspectos son los tenidos en cuenta para saber que diodo zener utilizar dependiendo del circuito al cual se quiere integrar este elemento.

Para encontrar la corriente máxima que soporta el diodo zener se utiliza la ley de ohm, los valores incluidos en esta ecuación son los especificados por el fabricante, esto se observa en la ecuación 1

𝐼

𝑍𝑀á𝑥

=

𝑃_𝑉𝑧

𝑧 (1)

Para el cálculo de 𝐼𝑍𝑚í𝑛, se debe tener en cuenta

si la resistencia de drenaje es variable o fija, en el caso de que la resistencia sea fija, el valor de 𝐼𝑍𝑚í𝑛 se halla

como se muestra en la ecuación 2

𝐼

𝑍𝑚í𝑛

=

𝑉𝑆𝑚á𝑥_𝑅 − 𝑉𝑍

𝐿+𝑅𝑆 (2)

Cuando se utiliza un diodo zener en un circuito se debe tener en cuenta ciertas consideraciones (estas consideraciones se pueden encontrar en la hoja de características suministrada por el fabricante):

a) Para el correcto funcionamiento por el diodo zener, debe circular una corriente inversa mayor o igual a 𝐼𝑍𝑚í𝑛

b) La corriente inversa máxima que circule por el diodo zener, debe ser menor que 𝐼𝑍𝑚á𝑥

c) La potencia nominal 𝑃𝑍 que puede disipar el

diodo zener, debe ser mayor que la máxima que este va a soportar en el circuito (del orden de dos veces mayor). [4]

2. Diodo zener como regulador de tensión

El diodo zener se puede utilizar como un regulador de una fuente de tensión, para esto se debe tener en cuenta la potencia máxima que puede disipar 𝑃𝑍𝑚á𝑥 y la corriente 𝐼𝑍𝑚á𝑥 que soporta el diodo antes

de dejar de funcionar, con estos datos obtenidos se puede conectar la fuente junto con el diodo zener y convertir el circuito en un regulador de tensión.

Para el regulador de tensión con un diodo zener se asocia siempre el termino de resistencia de drenaje, la cual se encarga de moderar la corriente que va a circular por el diodo, el cálculo de esta resistencia está relacionado directamente con la diferencia de tensión en sus terminales e inversamente con la corriente que pasa por el diodo, el cálculo de la resistencia de drenaje se representa en la ecuación 3

𝑅

𝑆

=

𝑉_𝐼𝑆−𝑉𝑍

𝐿+𝐼𝑍

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Donde 𝑅𝑆 es la resistencia de drenaje, 𝑉𝑆 la

tensión de la fuente, 𝑉𝑍 la tensión del diodo zener, 𝐼𝑍

la corriente por el diodo y 𝐼𝐿 la corriente por la carga,

cuando se desea analizar el circuito sin ponerle carga, la corriente de carga se debe asumir como cero.

III. Metodología

 Para poder desarrollar la práctica número 5, se realizaron las debidas consultas para familiarizarse con los términos y elementos a conocer.

 Buscando la facilidad de llevar a término la práctica, se realizaron tanto las simulaciones como los montajes de los diferentes circuitos propuestos en la guía.

 La práctica estaba diseñada para realizarse en tres partes, consistía en las mediciones de tensiones de los circuitos montados y diseñados previamente a la clase.

 El desarrollo de la práctica requirió de los siguientes materiales:

o 1 Osciloscopio de 2 Canales. o 2 Multímetros digitales. o 1 Fuente DC.

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o 3 Sondas. o Fusibles de 1 A. o Portafusibles.

o Conectores caimán- caimán. o Conectores banana-caimán. o Diodos 1N4004, 1N4036, 1N4732A, 1N4733A, 1N4740. o Resistencias de 50 Ω, 82 Ω, 120 Ω, 150 Ω y 560 Ω. o Potenciómetro de 500Ω y 1k Ω. o Condensador de 4700 µF a 50 V.

o Transformador con tap central y salidas de 6V, con corriente no mayor a 1A.

 Se comenzó con el circuito para caracterizar el diodo Zener, el cual consistía en una fuente DC de un valor de 18.7 V conectada en serie con un potenciómetro de 1 kΩ, una resistencia de 82 Ω y un diodo Zener de 6.7 V (1N4036); se tomaron 10 mediciones de la tensión y corriente del diodo variando el valor del potenciómetro, luego se procedió a dibujar una gráfica (VD VS ID) con los datos obtenidos anteriormente y por último se calcula el valor de la resistencia dinámica del diodo en IZ0.

 Luego seguimos con el segundo circuito (fuente regulada por diodo Zener con variación en la carga) el cual consta de una fuente de 20 V conectada en serie con una resistencia de 120Ω y en paralelo con el diodo Zener (1N4733A) y con una carga (compuesta por una resistencia de 50Ω en serie con un potenciómetro de 500Ω); se procede a tomar las mediciones de tensión en la carga así como la corriente que suministra la fuente y la que llega a la carga cuando el valor de la carga es 50Ω y 550Ω, luego de eso se procede a comparar los resultados conseguidos con los obtenidos analíticamente.  El tercer circuito (fuente regulada por diodo Zener

con variación en la tensión de entrada) está compuesto por una fuente variable de 16v-25v conectada en serie con una resistencia de 120Ω y en paralelo con un diodo Zener (1N4732A) y con una carga (compuesta de una resistencia de 150Ω); se dispone a tomar las mediciones de tensión en la carga y la entrada así como la corriente que suministra la fuente y la que llega a la carga, luego

de eso los datos que se obtuvieron se comparan con los de las simulaciones

 El cuarto circuito (Fuente de alimentación DC regulada por diodo Zener) es una fuente de señal sinodal de 115VRMS conectada a un transformador

de relación (10:1), esta va conectada a un puente de diodos que rectifica la señal, tiene en paralelo un condensador de 4700 µF y en la salida una resistencia de 50Ω o 100Ω, un diodo (1N4740) y la carga (que puede ser de 150Ω o 560Ω), se procede a medir la tensión en la entrada y salida del transformador, en la salida del puente rectificador y en la salida de la fuente así como la corriente que entrega la fuente, luego se compara con los resultados obtenidos analíticamente.

 En esta parte del procedimiento (mediciones) se tomaron evidencias (datos) de las salidas para demostrar que se verificaron cada uno de los montajes.

IV. Circuitos Características del diodo zener:

Simulación

Para el diseño de la figura, se tuvieron en cuenta algunos parámetros consignados en el Datasheet del Diodo Zener 1N4736A, como son:

 IZK = 1mA(Corriente Mínima)  VZ = 6.8 V (Voltaje Zener)  PD = 1W (Potencia disipada)  IMÁX = PD / VZ = 147 mA (Corriente máxima)  IZT = 37 mA (Corriente de test)  RZ = 3.5 Ω

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Tenemos que el voltaje del zener en el punto

es:

𝑉𝑧𝑜= 𝑉𝑧− 𝑅𝑧 ∗ 𝐼𝑍𝑇 = 6,8𝑉 − 3,5Ω(37𝑚𝐴)

𝑉𝑧𝑜= 6,67 𝑉

𝑉𝑆= 𝑉𝑍+ 12𝑉 = 6,8𝑉 + 12𝑉 = 18,8 𝑉

Ahora calculamos el valor de la resistencia y lo normalizamos para efectos del montaje

𝑅𝑆=

𝑉𝑆− 𝑉𝑂

𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥

𝑅𝑆=18.8𝑉 − 6.8𝑉_{0.147 𝐴}

𝑅𝑆= 81.6Ω

La resistencia normalizada se tendría de 100Ω 𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥=𝑃_𝑉𝑍 𝑍 𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥= 1 𝑊 6.8 𝑉 𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥= 0.147 𝐴 𝐼𝐿=0 𝑉𝑆= (𝐼𝐿+ 𝐼𝑍) ∗ 𝑅𝑆+ 𝑉𝑍 𝑉𝑆= 𝑉𝑍 𝑉𝑆𝑀𝑖𝑛 = 6.8 𝑉 𝑉𝑆𝑚𝑎𝑥 = 18.8 𝑣

Para la variación y la mayor resistencia del potenciómetro se obtuvo:

Simulación con potenciómetro máxima resistencia Parte Fuentes reguladas

I, Fuente regulada con variación de carga

Simulación con potenciómetro mínima resistencia

Para el diseño del circuito de esta parte de la práctica se nos pedía, Calcular R1 y seleccionar un diodo zener adecuado para un regulador, que permita mantener un voltaje de salida de 5.1 V cuando la resistencia variable fuera de 0 hasta 500Ω, con una tensión de entrada fija de 20 V.

Para lo anterior se escogió un Diodo Zener 1N4733A, que según la información del Datasheet se tiene que:

 IZK = 1mA(Corriente Mínima)  VZ = 5.1 V (Voltaje Zener)  PD = 1W (Potencia disipada)  IMÁX = PD / VZ = 196 mA (Corriente máxima)  IZT = 49 mA (Corriente de test)  RZ = 7 Ω

Usando un 60% de IZmáx para los cálculos tenemos:

(60% * 196mA= 117.65mA) 𝐼𝑅𝑆= 𝐼𝑍𝑇+ 𝐼𝐿= 9𝑚𝐴 + 117,65𝑚𝐴 = 126,65𝑚𝐴 𝑉𝑅𝑆= 𝑉𝐿− 𝑉𝑍 = 20𝑉 − 5,1 𝑉 = 14,9 𝑉 𝑅𝑆= 𝑉𝑅𝑆 𝐼𝑅𝑆 = 14,9 𝑉 126,65𝑚𝐴= 117,64𝛺 Normalizada sería una resistencia de 120Ω

𝑃𝑅𝑆= 14,9𝑉 ∗ 126,65𝑚𝐴 ≈ 2 𝑊 𝑅𝐿𝑚í𝑛=𝑉_𝑉𝑍∗ 𝑅𝑆 𝑖− 𝑉𝑍= 595,272 14,9 𝑉 ≈ 40𝛺 𝑃𝑅𝐿𝑚í𝑛= 𝑉𝑍2 𝑅𝐿𝑚í𝑛= (5,1𝑉)2 40𝛺 = 650 𝑚𝑊 𝐼𝑅𝐿𝑚í𝑛= 𝑉𝑅𝐿𝑚í𝑛 𝑅𝐿𝑚í𝑛 = 5,1 𝑉 40𝛺 = 127,6 𝑚𝐴 𝑅𝐿𝑚á𝑥= 𝑉𝑍 𝐼𝐿 = 5,1 𝑉 9 𝑚𝐴≈ 567𝛺 𝑃𝑅𝐿𝑚á𝑥= 𝐼𝑅∗ 𝑉𝐿= 9𝑚𝐴 ∗ 5,1 𝑉 = 45,9 𝑚𝑊

Por lo tanto para la resistencia máxima en el potenciómetro tenemos la siguiente respuesta:

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Simulación con potenciómetro máxima resistencia

II, Fuente regulada con variación de tensión

Simulación con tensión mínima 16V

Para el diseño del circuito de esta parte de la práctica se nos pedía, diseñar un regulador que permitiera mantener la tensión de salida en 4,7V con una variación en la tensión de entrada entre 16V y 25V.

Para lo anterior se escogió un Diodo Zener 1N4732A, que según la información del Datasheet se tiene que:

 IZK = 1mA(Corriente Mínima)  VZ = 4.7 V (Voltaje Zener)  PD = 1W (Potencia disipada)  IMÁX = PD / VZ = 213 mA (Corriente máxima)  IZT = 53 mA (Corriente de test)  RZ = 8 Ω 𝐼𝑅𝐿= 𝑉𝑍 𝑅𝐿= 4,7 𝑉 150𝛺= 31,33 𝑚𝐴 𝑃𝑅𝐿= 4,7𝑉 ∗ 31,33𝑚𝐴 ≈ 147,25 𝑚𝑊 𝑅𝑚í𝑛= 𝑉𝑖𝑚á𝑥− 𝑉𝑍 𝐼𝑍𝑚á𝑥+ 𝐼𝐿𝑚í𝑛 𝑅𝑚í𝑛= 24𝑉 − 4,7𝑉 212,77𝑚𝐴 + 31,33𝑚𝐴= 79𝛺 𝑅𝑚á𝑥= 𝑉𝑖𝑚í𝑛− 𝑉𝑍 𝐼𝑍𝑚í𝑛+ 𝐼𝐿𝑚á𝑥 𝑅𝑚í𝑛 = 15 𝑉 − 4,7𝑉 27,277𝑚𝐴 + 31,33𝑚𝐴= 195,8𝛺

Normalizada la resistencia se tienen dos valores 120Ω y/o 150Ω 𝑃𝑅𝑚í𝑛 = 𝑉𝑍2 𝑅𝑚í𝑛= (19,8𝑉)2 120𝛺 = 3,1 𝑊 𝑃𝑅𝑚í𝑛 = 𝑉𝑍2 𝑅𝑚í𝑛= (19,8𝑉)2 150𝛺 = 2,5 𝑊 Por lo tanto para la resistencia elegida es de 150Ω gracias a que su potencia es más baja respecto a la de 120Ω.

Simulación con tensión máxima 25V Fuente DC Regulada por zener

Por último se nos pide que implementemos y probemos una fuente de alimentación DC regulada por diodo zener con las siguientes especificaciones:

 Conexión a la red eléctrica domestica de 110VRMS ≤ Vp ≤ 120VRMS

 Tensión de suministro Vo = 10V DC. con una tolerancia inferior al 5%

 Suministrar hasta IO = 70mA de manera

continua.

Para cumplir con esto se da un plano electrónico de como debiera quedar el circuito, para el cual se necesitaran los siguientes elementos:

 Transformador de: Entrada 115VAC 50/60 Hz con Salida de 12 - 0 - 12 VAC

 4 Diodos 1N4004

 Condensador de buena capacitancia por ejemplo 4700uF

 Diodo Zener 1N4740.  Resistencia 50ohm a 2W Estos elementos son escogidos por:

 Transformador: para bajar la tensión de la red eléctrica domestica de 110-120VAC a

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10VDC, en este caso será un voltaje de salida

de 12VAC.

 4 Diodos 1N4004: Estos son los diodos para crear un puente rectificador y poder hacer la conversión de voltaje AC a DC

 Condensador de 4700uF: Este es utilizado para eliminar la tensión de rizado que se genera en la rectificación de la señal sinusoidal que nos entrega el transformador a 12VDC. Y es de este valor porque Se sabe

que el voltaje pico (Vp) de una división del devanado central es 12 menos el voltaje de los dos diodos del puente rectificador (0.7 + 0.7 = 1.4V), a una frecuencia f de 60Hz, una resistencia R de 200Ω, y suponiendo que se quiere un voltaje de rizado Vr inferior a 0.5 V que es la tolerancia del 5 por ciento del voltaje exigido, el valor C del condensador bajo estas condiciones es:

𝐶 = 𝑉𝑃 𝑉𝑟∗ 𝑅 ∗ 𝑓=

12 ∗ 2 − 1,4 0,5 ∗ 60 ∗ 200 𝐶 = 2595µ𝐹

Lo que nos dice que un condensador de 4700µF será más que suficiente.

 Diodo zener 1N4740A, se escogió un diodo con la siguiente información (obtenida del DataSheet): o IZK = 0,25 mA (Corriente Mínima) o VZ = 10 V (Voltaje Zener) o PD = 1W (Potencia disipada) o IMÁX = PD / VZ = 100 mA (Corriente máxima) o IZT = 25 mA (Corriente de test) o RZ = 7 Ω

Ahora para determinar el valor de las resistencias

determinamos V

DC

:

𝑉

𝐷𝐶

=

12√2 − 1,4

_𝜋

= 15,57𝑉

Ahora el valor de la resistencia será:

𝑅 =𝑉𝐷𝐶− 𝑉𝑍 𝐼𝑍+ 𝐼𝑅𝐿 = 15,57𝑉 − 10𝑉 25𝑚𝐴 + 70𝑚𝐴= 58,9𝛺 𝑃 =𝑉 2 𝑅 = (15,57 − 10)2 56 = 0,62 𝑊

Normalizada es una resistencia de 56Ω a 1W Para las demás condiciones se tiene que:

RL=_{0,07 A}10V = 143Ω (Normalizada 150Ω)

Para las otras dos condiciones se tiene que realizar un cambio en la resistencia de 56Ω por una de 100Ω a la misma potencia para que el diodo zener no termine viéndose afectado por el paso de corriente que pasaría con la resistencia de 56Ω, así se tendría que la segunda condición nos da una resistencia de aproximadamente 500Ω (Normalizada 560Ω) y la otra debe ser una resistencia grande, por la escala de los kΩ.

Simulación fuente DC con zener y 70mA de salida

Simulación fuente DC con zener y 20mA de salida

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V. Tablas y resultados

Caracterización del diodo zener

Tras realizar la variación de la resistencia en el potenciómetro y realizar la medición de VD e ID los

datos obtenidos fueron:

RPOTENCIÓMETRO (Ω) VD (V) ID (mA) 2,4 7,12 122,2 130,6 6,78 49,5 197,5 6,71 40,3 311,6 6,66 29,48 431,8 6,63 22,69 560 6,62 18,52 617 6,60 17,10 694 6,587 15,49 760 6,580 14,25 911 6,570 12,17 1000 6,573 11,16

Gráfica 1, Curva característica diodo zener

Se observa trazando la curva tangente al punto Iz = 37mA que el punto de intersección con el eje x (Vo) es 6,7V, con dicho valor se calcula la resistencia dinámica la cual da como resultado 2,8Ω.

Fuentes reguladas Variación de carga RPOT (Ω) Tensión salida (V) Corriente de fuente (mA) Corriente de carga (mA) 0 5,227 116,7 28,47 500 5,095 151,8 9,49 Variación de tensión Tensión (V) T. entrada multímetro (V) T. Salida (V) Corriente entrada (mA) Corriente salida (mA) 16 16,21 4,851 91,1 31,13 25 25,29 4,945 161,6 31,63

Fuente DC Regulada por zener

 Tensión de entrada al transformador:

175,78V (Voltaje pico)

 Tensión de salida del transformador: 14,22V  Tensión de salida del puente rectificador:

16,52V

 Tensión de salida de la fuente: o Parte I: 9,60V o Parte II: 10,3V o Parte III: 19,72V

 Corriente suministrada por la fuente: o Parte I: 67,5 mA

o Parte II: 18,97 mA o Parte III: 0,1 mA

Gráfica 2, Tensión de salida fuente de alimentación DC regulada por Zener parte I

Gráfica 3, Tensión de salida fuente de alimentación DC regulada por Zener parte II

0 50 100 150 200 6,4 6,6 6,8 7 7,2 I D (m A ) VD(V)

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Gráfica 4, Tensión de salida fuente de alimentación DC regulada por Zener parte III

Los resultados obtenidos se evidenciaron muy cercanos a los de las simulaciones, se evidencio pequeñas diferencias que pueden deberse a las condiciones a las que se encontraban sometidos los diferentes circuitos especialmente los elementos como el diodo zener, el cual es muy sensible con la temperatura. Los valores de la curva característica da un poco desfasada y su aproximación muestra tocando muy pocos puntos esto se debe a que en medio de la práctica el multímetro fallo en mediciones. Además es importante reconocer la característica que se obtuvo en las fuentes DC reguladas con diodo zener al obtener un valor de rizado muy cercano a cero, hecho que permite obtener una salida constante y con eficiencia alta.

VI. Respuestas a las preguntas sugeridas

¿Qué nivel de tolerancia le otorgaría a cada uno de los diodos utilizados?

El nivel de tolerancia que le otorgamos a los zener trabajados en la práctica está dado por el error porcentual de los voltajes de salida para los cambios en el circuito, pero como estos errores no son más grandes que los mostrados en el data chip de los componentes el valor de tolerancia será definido por el mismo data chip. Se le deben otorga niveles de tolerancia del orden del pico-amperio (± 1 pA) ya que la corriente máxima que puede circular por los diodos elegidos es del orden de los 0.147 A, si la tolerancia del diodo Zener está en el orden del miliamperio se correrá el riesgo de quemar el diodo.

¿Qué aplicaciones prácticas tiene el diodo zener?

El diodo zener tiene en general muchas aplicaciones prácticas, como lo son: elemento de

protección, circuito recortador, anti paralelo y regulador de tensión E.O. Para efectos de esta práctica el diodo zener se utilizó como regulador de tensión ya que independientemente de la variación de la corriente en el circuito, el diodo zener tendía a mantener una tensión constante. Este se utiliza básicamente en esta aplicación debido a sus propiedades en la zona de ruptura las cuales se puede aproximar a una fuente de tensión con una salida VOUT=VZ. También se puede También se puede

utilizar como elemento de protección de un circuito conectándolo en paralelo al circuito a proteger, pues el diodo limita la entrada de voltaje al valor de VZ; sin

embargo, se debe tener en cuenta que el voltaje de entrada no sea mayor que VZ para evitar dañar el

zener.

Para implementar un divisor de tensión regulado, ¿Cuál de las dos topologías presentadas en la figura resulta mejor? Considere los siguientes escenarios y necesidades:

a. La salida del divisor debe tener una tensión constante con solo un 5% de tolerancia, si la tensión de entrada no es constante y posee variaciones cercanas al 20%

Para este primer ítem el circuito que más se acopla a las necesidades requeridas, es el circuito que contiene el diodo zener, ya que este mantendrá la tensión constante entre sus terminales siempre y cuando la variación de los valores de tensión no sean menores que 𝑉𝑍, ni la corriente que circule por el

diodo sea mayor a 𝐼_{𝑍𝑚á𝑥}, para así garantizar que el diodo conduzca.

b. Economía

Por economía se debe implementar el primer circuito, o el circuito con las dos resistencias y el capacitor, ya que, las resistencias tiene menor valor económico que los diodos zener, en teoría este circuito funciona muy parecido al circuito donde

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aparece el diodo zener, sus diferencias yacen en que si la tensión de entrada no es constante, la tensión de salida verá pequeñas variaciones debidas a la carga y descarga del capacitor sumado a eso las variaciones de tensión en la resistencia en paralelo con el capacitor, cabe destacar que la diferencia de costos no es muy elevada por lo que si se prefiere una inversión mayor se puede obtener mejores resultados al considerar las ventajas que ofrece este tipo de diodos.

c. Eficiencia energética (potencia)

En el caso de la potencia se podrá asegurar que el circuito con el diodo zener resulta mejor debido a que el diodo zener puede soportar una mayor potencia comparada con una resistencia aclarando que existe la limitación de que el valor de dicha potencia no debe sobrepasar el valor de la impedancia del diodo zener.

d. Mejor funcionamiento independiente de la frecuencia de la señal de entrada.

El circuito que mejor funciona independiente de la frecuencia de la señal de entrada es el circuito que contiene al diodo zener, ya que, recordando las características del diodo, siempre y cuando en la corriente que circula por el diodo zener se cumpla la siguiente desigualdad 𝐼_{𝑍𝑚í𝑛}≤ 𝐼_𝑍≤ 𝐼_{𝑍𝑚á𝑥} el diodo conducirá y la tensión en sus terminales será constante, además el capacitor en paralelo con el diodo se cargará constantemente otorgando así una señal de salida con una muy buena aproximación en DC (valor de rizado bajo).

VII. Conclusiones

1. Observamos experimentalmente la característica del diodo zener que permite mantener un voltaje casi fijo a pesar de las grandes variaciones en la resistencia de carga o el voltaje de entrada, lo cual ayuda en la etapa de regulación de señales en los circuitos. 2. Por medio del diodo zener en la etapa de

regulación se elimina de forma eficiente el rizado de la señal obtenido después de la etapa de filtro conformada por el condensador.

3. Como la fuente no es ideal algo normal y natural es que la tensión de salida disminuya un poco conforme a la carga va aumentando, o sea a mayor demanda de corriente de la carga por aumento de esta la fuente sufrirá una pequeña caída de tensión.

VIII. Publicaciones

Este informe se encuentra publicado en la página web: http://tatanrosas.jimdo.com/unal/publicaciones

IX. Referencias

[1] Teoría del funcionamiento del diodo zener; SDA; SFP;

http://www.areatecnologia.com/electronica/diod o-zener.html

[2] Imagen obtenida de:

http://troncosfamily2o.blogspot.com.co/2015/03 /caracteristicas-de-los-componenetes.html

[3] Imagen obtenida de:

http://proton.ucting.udg.mx/materias/tecnologia/ Dispositivos.htm

[4] Resumen de las características de funcionamiento del diodo zener; SDA; SFP; http://proton.ucting.udg.mx/materias/tecnologia/ Dispositivos.htm