Diodos y Reguladores de Tensión
Páginas: 21 (5045 palabras)
Publicado: 9 de noviembre de 2015
Unidad N°1 : Diodo Zener.
Introducción:
El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr.Clarence Melvin Zener.
El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de cargay temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes.
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 (polarizacióninversa), el diodo solo dejara pasar un voltaje constante. Es decir; el diodo Zener debe ser polarizado en inversa para que adopte su característica de regulador de tensión.
Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados.
Diodos comerciales:
Curva característica del diodo:
Vamos a analizar con más detalle la zona de trabajo del diodo Zener dentro de la figuraanterior:
Podemos distinguir:
1. Vz nom,Vz: 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 (Vz min).
3. Iz max: Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el dispositivo sedestruye (Vz max).
4. Pz: Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se corresponde con el producto de Vz nom y Iz max.
La localización de la región Zener puede controlarse mediante la variación de los niveles de dopado. Un incremento en el dopado, que produzca un aumento en el número de impurezas agregadas, disminuirá el potencial Zener. Los diodos Zener seencuentran disponibles con potenciales Zener desde 1.8 hasta 200 V, con rangos de potencia desde hasta 50 W. Debido a su capacidad para soportar mayor temperatura y corriente. Por lo general en la manufactura de los diodos Zener se prefiere silicio.
La siguiente figura nos da las características del diodo 1n961 de 500mW.
El coeficiente de temperatura refleja el cambio porcentual en V, con respecto ala temperatura. Se define por la ecuación:
Donde ΔVZ es el cambio que resulta en el potencial Zener debido a la variación de la temperatura. El coeficiente de temperatura puede ser positivo, negativo, o incluso hasta cero para diferentes niveles Zener. Un valor positivo reflejaría un incremento en VZ con un aumento en la temperatura, mientras que un valor negativo daría como resultado ladisminución en el valor con un incremento en la temperatura.
Análisis de un rectificador de diodos básico:
Circuito:
A- Vi y R fijas:
El voltaje de dc aplicado es fijo, así como la resistencia de carga. El análisis puede hacerse fundamentalmente en dos pasos.
1) Determinar el estado del diodo Zener mediante su eliminación de la red y calculando el voltaje a través del circuito abierto resultante.Donde:
Si V ≥ Vz, el diodo Zener está en estado "encendido". Si V< Vz, el diodo está en "apagado"
2) Sustituir el circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incógnitas deseadas.
Dado que:
La corriente en el Zener es:
La potenciadisipada por el diodo es:
El primer paso se utilizó sólo para determinar el estado del diodo Zener. Si el diodo Zener está en estado "encendido", el voltaje a través del diodo no es de V volts. Cuando el sistema se enciende, el diodo Zener se encenderá tan pronto como el voltaje a través de él sea de
V, volts. Se "atará" en este nivel y nunca alcanzará un nivel más alto de Vvolts.
Para...
Unidad N°1 : Diodo Zener.
Introducción:
El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr.Clarence Melvin Zener.
El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de cargay temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes.
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 (polarizacióninversa), el diodo solo dejara pasar un voltaje constante. Es decir; el diodo Zener debe ser polarizado en inversa para que adopte su característica de regulador de tensión.
Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados.
Diodos comerciales:
Curva característica del diodo:
Vamos a analizar con más detalle la zona de trabajo del diodo Zener dentro de la figuraanterior:
Podemos distinguir:
1. Vz nom,Vz: 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 (Vz min).
3. Iz max: Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el dispositivo sedestruye (Vz max).
4. Pz: Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se corresponde con el producto de Vz nom y Iz max.
La localización de la región Zener puede controlarse mediante la variación de los niveles de dopado. Un incremento en el dopado, que produzca un aumento en el número de impurezas agregadas, disminuirá el potencial Zener. Los diodos Zener seencuentran disponibles con potenciales Zener desde 1.8 hasta 200 V, con rangos de potencia desde hasta 50 W. Debido a su capacidad para soportar mayor temperatura y corriente. Por lo general en la manufactura de los diodos Zener se prefiere silicio.
La siguiente figura nos da las características del diodo 1n961 de 500mW.
El coeficiente de temperatura refleja el cambio porcentual en V, con respecto ala temperatura. Se define por la ecuación:
Donde ΔVZ es el cambio que resulta en el potencial Zener debido a la variación de la temperatura. El coeficiente de temperatura puede ser positivo, negativo, o incluso hasta cero para diferentes niveles Zener. Un valor positivo reflejaría un incremento en VZ con un aumento en la temperatura, mientras que un valor negativo daría como resultado ladisminución en el valor con un incremento en la temperatura.
Análisis de un rectificador de diodos básico:
Circuito:
A- Vi y R fijas:
El voltaje de dc aplicado es fijo, así como la resistencia de carga. El análisis puede hacerse fundamentalmente en dos pasos.
1) Determinar el estado del diodo Zener mediante su eliminación de la red y calculando el voltaje a través del circuito abierto resultante.Donde:
Si V ≥ Vz, el diodo Zener está en estado "encendido". Si V< Vz, el diodo está en "apagado"
2) Sustituir el circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incógnitas deseadas.
Dado que:
La corriente en el Zener es:
La potenciadisipada por el diodo es:
El primer paso se utilizó sólo para determinar el estado del diodo Zener. Si el diodo Zener está en estado "encendido", el voltaje a través del diodo no es de V volts. Cuando el sistema se enciende, el diodo Zener se encenderá tan pronto como el voltaje a través de él sea de
V, volts. Se "atará" en este nivel y nunca alcanzará un nivel más alto de Vvolts.
Para...
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