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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL. CAMPUS SANTO DOMINGO

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA Abril – Agosto 2017 CARRERA

NIVEL

Ingeniería Electromecánica

Quinto

PRÀCTICA No. 2

INTEGRANTES  Jonathan Jirón  Ricardo centeno  Kevin Salazar  Hipólito Llerena  Turhan Vargas

LABORATORIO Laboratorio de Electrónica

FECHA 24/06/2017

ASIGNATURA Electrónica Básica y Laboratorio I

TIEMPO 3h

1. TEMA: Experimento 2: “CARACTERÍSTICAS DEL DIODO ZENER” 2.    

3.

OBJETIVOS. (competencias) Medir los efectos de las polarizaciones directa e inversa en un diodo Zener. Determinar y graficar las características de voltaje-corriente de un diodo Zener. Construir un regulador de voltaje Zener y determinar, de manera experimental, el intervalo dentro del cual el diodo Zener produce un voltaje constante. Comprobar de manera práctica la función que cumple el diodo Zener como regulador de voltaje.

FUNDAMENTO TEÒRICO

DIODO ZENER Es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, su característica es tal que una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a través de un determinado valor mínimo, la tensión en bornes del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula por él. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo Zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo Zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante.

En el gráfico se ve el símbolo de diodo Zener (A – ánodo, K – cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa. Se analizará el diodo Zener, no como un elemento ideal, si no como un elemento

real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor.

Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico, pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo (polarización inversa), el diodo solo dejara pasar una tensión constante.

El diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión.

Un regulador con diodo Zener ideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga. Nota: En las fuentes de voltaje ideales (algunas utilizan, entre otros elementos el diodo Zener), el voltaje de salida no varía conforme varía la carga. Pero las fuentes no son ideales y lo normal es que el voltaje de salida disminuya conforme la carga va aumentado, o sea conforme la demanda de corriente de la carga aumente. RESISTENCIA: Una resistencia también llamado resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje La máxima cantidad de corriente que puede pasar por una resistencia, depende del tamaño de su cuerpo. Los valores de potencia comunes de las

resistencias son: 1/4, 1/2, 1 watt, aunque hay de valores mayores. Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).

4. RECURSOS EQUIPO NECESARIO MATERIAL DE APOYO  Protoboard  Guía de práctica y laboratorio impresa  Circuito simulado (Multisim)  Fuente de alimentación DC variable  Computador 30V  Equipos de medición (2 Multímetros digital), trazador de curvas  Resistores: 3300 Ω, 2W  Diodo de zener: IN3020(9V)  Interruptor de un polo un tiro

5.

ESQUEMAS DE CONEXIÓN

6. 6.1

PROCEDIMIENTO Identificamos los extremos del ánodo y cátodo de un diodo de silicio lN41S4 y armamos el circuito mostrado en la figura 1-13, estando el diodo en polarización directa.

6.2

Ajustamos la salida de la fuente de cada variable de manera que el voltaje en el diodo (VAK) mida 0.7 V. Medimos y anotamos, en la tabla 1-1, la corriente del diodo (ID).

6.3

Armado del circuito

6.4

Conexión del circuito I

Invertimos el diodo y medimos ID', luego anotamos los resultados en la tabla 1-1. Los resultados deberán confirmar la predicción hecha en la pregunta 2.

Medimos VAK con el diodo en polarización inversa, anotamos la lectura en la tabla 1-1. Calculamos la resistencia del diodo (VAK dividido entre ID) para configuraciones de un diodo con polarización directa y con polarización inversa.

6.5

Comprobar el funcionamiento

Quitamos el diodo del circuito y medimos su resistencia. Invertimos las puntas de conexión y comprobamos de nuevo la resistencia del diodo. Dado que la batería del medidor empleado para medir la resistencia tiene una polaridad, las puntas de prueba del medidor también estarán polarizadas.

6.6

Características de voltaje-corriente

Cambiamos la posición del diodo en el circuito de manera que tenga polarización directa. Ajustando la fuente de cada variable de acuerdo con los valores de VAK que se muestran en la tabla 1-2. Medimos la corriente ID para cada valor de VAK.

6.7

Invertimos la posición del diodo de manera que tenga polarización inversa, se fija la fuente de cada variable de acuerdo con los valores indicados en la tabla 1-2. Medimos el valor de ID.

6.8

Trazamos la curva característica de un diodo en Excel; para ello, graficamos VAK en el eje x e ID en el eje y.

80

Comportamiento del diodo 60 40

Corriente (mA)

20

-50

0 -40

-30

-20

-10

-20

0

10

-40 -60

Voltaje (V)

6.9

-80

Calculamos la resistencia másica (rB) de su diodo mediante dos puntos localizados en la parte lineal de la porción de polarización directa de la curva obtenida para los valores VAK e ID. Sustituimos estos valores en la fórmula.

7. LECTURA Y TABULACIÓN DE DATOS TABLAS

Tabla 2-1. Polarización inversa Paso 2 3 4 4 4 5

𝑉𝐴𝐵 0,0 2,0 6,0 7,0 8,0 10,0

I, mA 0 -1 -1 -1 -1 2,0

Paso

𝑅𝑍 0 -2000 -6000 -7000 -8000 5000

Tabla 2-2. Polarización directa Paso 𝑉𝐴𝐵 : 0 0,1 0,2 8 I, mA -1 -1 -1 RF 0 -100 -200

6 6 6 6 6 6

9.51 9.57 9.68 9.83 10 10.15

𝑉𝐴𝐵

11 12 12 GRÁFICAS:

𝑉𝐴𝐵 𝑉𝐴𝐵

𝑉𝐴𝐵 + 0.1 -0,1

25 mA 26 mA 24 mA

5 10 20 30 40 50

0,4

0,5

0,6

0.7

0.73

0,74

-1 -300

-1 -400

-1 -500

-1 -600

-1 -700

-2 -365

-3 -370

𝐼𝑍 ,mA 20 21 19

𝐼𝑇 ,mA -1 -1 -1

𝑉𝐴𝐴 0v 0v 0v

𝑅𝑍 1902 957 484 327.6 250 203

0,3

Tabla 2-3. Regulación de voltaje. Paso

I, mA

𝑉𝐴𝐵

Comportamiento del diodo Polarización Directa 80 70

Corriente (A)

60 50 40 30 20 10

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Voltaje (V)

Comportamiento del diodo Polarización Inversa 10 0 -40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

-10

Corriente (A)

-45

0

-20 -30 -40 -50

-60 -70

Voltaje (V)

Comportamiento del diodo

80 60 40

Corriente (mA)

20

-45

0

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0 -20 -40 -60

Voltaje (V)

-80

5

8.

CUESTIONARIO 1. Compare la polarización de un diodo de unión (experimento 1) con la del diodo Zener en una aplicación normal. 2. Compare la característica Voltaje-corriente de la gráfica del diodo Zener del paso 9 a) De este experimento con la de la figura 2-2. Explique las diferencias

3. ¿Qué parte de las características de un diodo Zener es la más útil en las aplicaciones de regulación de voltaje? ¿Por qué?

4. a) ¿Cuál es la importancia de la gráfica del paso 9b)? b) ¿Cómo se utiliza la gráfica del paso 9b) en el diseño de un regulador que emplea un diodo Zener de 10v?

5. Con base en la tabla 2.3 explique cómo funciona este circuito regulador.

6. ¿En el circuito regulador de la figura 2-5 permite compensar los cambios en el voltaje de entrada, VAA, Así como los de la corriente de carga IL?, explique.

8.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:  En la polarización se comprobó la curva característica del diodo a medida de que se iba aumentando el voltaje iba trazando la misma curva.  El voltaje de polarización de un diodo de zener oscila entre 0.6 y 0.8 voltios.  El voltaje en los terminales del diodo cuando este se encuentre polarizado inversamente equivale al nivel de voltaje de la fuente que lo alimenta, ya que su comportamiento es similar a un circuito abierto. RECOMENDACIONES:  Al momento de registrar en la tabla los valores de operación del diodo, tanto como el voltaje del diodo (VD) y la corriente del diodo (ID) emplear un rango amplio de mediciones, para que las conclusiones obtenidas sean las más exactas posible.  Verificar mediante un multímetro el funcionamiento de los elementos a emplear dentro del circuito (Resistencias y diodos) se encuentran operando de acuerdo a sus propiedades. 10.

BIBLOGRAFÍA  ROBERT L.BOYLESTAD LOUIS NASHELSKY, Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, Decima Edición, PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009

__________________________________________ M.Sc. HENRY HERIBERTO IZA TOBAR