Zener

Laboratorio de Electrónica de Dispositivos

Práctica 4.- Característica del diodo Zener
A.- Objetivos 1.-Medir los efectos de la polarización directa e inversa en la corriente por el diodo zener. 2.-Determinar experimentalmente y representar la característica corriente-tensión en el diodo zener. 3.-Construir un regulador de tensión zener y determinar experimentalmente el rango en el cual elzener mantiene constante la tensión de salida. B.- Introducción Comportamiento del Zener Existe otro tipo de diodo, el llamado diodo Zener, cuyas características en polarización directa son análogas a las del diodo de unión estudiado en la practica anterior (figura 2 a), pero que en polarización inversa se comporta de manera distinta (figura 2 b), lo que le permite tener una serie de aplicacionesque no poseía el anterior. El símbolo circuital se muestra en la figura 1 y su característica tensión-corriente en la figura 3.
Anodo Cátodo

Fig. 1.- Diodo Zener. Cuando el diodo esta polarizado inversamente, una pequeña corriente circula por él, llamada corriente de saturación Is, esta corriente permanece relativamente constante mientras aumentamos la tensión inversa hasta que el valor de éstaalcanza Vz, llamada tensión Zener (que no es la tensión de ruptura zener), para la cual el diodo entra en la región de colapso. La corriente empieza a incrementarse rápidamente por el efecto avalancha. En esta región pequeños cambios de tensión producen grandes cambios de corriente. El diodo zener mantiene la tensión prácticamente constante entre sus extremos para un amplio rango de corrienteinversa. Obviamente, hay un drástico cambio de la resistencia efectiva de la unión PN.

a)

b)

Figura 2.- Característica I-V de un diodo Zener en polarización directa e inversa.

1

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Fig. 3.- Característica I-V de un diodo Zener. Si ahora vamos disminuyendo la tensión inversa se volverá a restaurar la corriente de saturación Is, cuando latensión inversa sea menor que la tensión zener. El diodo podrá cambiar de una zona a la otra en ambos sentidos sin que para ello el diodo resulte dañado, esto es lo que lo diferencia de un diodo de unión como el que estudiamos en la practica anterior y es lo que le da al diodo zener su característica especial. El progresivo aumento de la polarización inversa hace crecer el nivel de corriente y no debesobrepasarse un determinado nivel de tensión especificado por el fabricante pues en caso contrario se dañaría el diodo, además siempre debemos tener en cuenta la máxima potencia que puede disipar el diodo y trabajar siempre en la región de seguridad. Caracterización del Zener El diodo zener viene caracterizado por: 1. Tensión Zener Vz. 2. Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: ±5%) 3. Máximacorriente Zener en polarización inversa Iz. 4. Máxima potencia disipada. 5. Máxima temperatura de operación del zener. Aplicación: Regulador Zener. Una de las aplicaciones más usuales de los diodos zener es su utilización como reguladores de tensión. La figura 4 muestra el circuito de un diodo usado como regulador.
R

+
IT VAA IZ IL VZ RL

+

VOUT

-

-

Fig. 4.- Circuito regulador.Este circuito se diseña de tal forma que el diodo zener opere en la región de ruptura, aproximándose así a una fuente ideal de tensión. El diodo zener está en paralelo con una resistencia de carga RL y se 2

Laboratorio de Electrónica de Dispositivos encarga de mantener constante la tensión entre los extremos de la resistencia de carga (Vout=VZ), dentro de unos limites requeridos en el diseño, apesar de los cambios que se puedan producir en la fuente de tensión VAA, y en la corriente de carga IL. Analicemos a continuación el funcionamiento del circuito. Consideremos primero la operación del circuito cuando la fuente de tensión proporciona un valor VAA constante pero la corriente de carga varia. Las corrientes IL = VZ/RL e IZ están ligadas a través de la ecuación: IT = IL + IZ y para...