UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones

Apellidos y Nombres: Nº de Matrícula:

Realización: Entrega:

LABORATORIO EL DIODO ZENER.

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

Informe: Fechas: Nota:

Final

Número:
05 Octubre 2012 26 Octubre 2012
04

Grupo: Profesor:

Número: Horario:

viernes Ing. Luis Paretto Quispe

04
2:00-4:00pm
 Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos
FIEE

EL DIODO ZENER. CARACTERÍSTICAS

BÁSICAS
I. OBJETIVOS :

Verificar experimentalmente las

características del funcionamiento
del diodo zener.

II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

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 Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos
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Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos
FIEE

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 Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos
FIEE

DIODO ZENER

El diodo Zener es un diodo de

silicio 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 carga y temperatura.

Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos

similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes

2
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III. Materiales y equipos:

Fuente de corriente continua o voltaje ajustable

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Voltímetro analógico de CC

Voltímetro analógico

Marca Yokogawa

Modelo 201139

No: 84AA2175

Sensibilidad 1 mA - 1K Ω/V

Dos miliamperímetros analógicos de CC

Miliamperímetro Analógico

Marca YOKOGAWA

Modelo 205103

No: 85BA0036

Sensibilidad 100 Ω/V

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Un multímetro digital

Multímetro Digital

Marca FLUKE

Modelo 175

SBN 60226443-0260

Un Diodo Zener

Resistencias de 148.7 Ω, 327.1 Ω y 3.916 KΩ

Cables y conectores (cocodrilo/banano)

 IV. Procedimiento:

1. Usando el ohmímetro, medir las resistencias directa e inversa del

Diodo Zener.

R. Directa R. Inversa
74.4 Ω ≥30 MΩ

2. Armar el circuito de la figura 1.

a. Consultar con el profesor, aumentar lentamente el voltaje a

fin de observar y medir los datos registrados por los
instrumentos. La tabla 2 se confeccionara tomando como base
el voltaje nominal de diodo zener.

 Polarización Inversa.

IZ(mA.) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20

Vz(v.) 12.05 12.05 12.05 12.07 12.08 12.13 12.19 12.26 12.35 12.41 12.54 12.

Vcc (v.) 12.5 12.5 12.5 12.6 12.6 12.8 13.5 14.2 14.2 14.2 14.44 15.
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 Polarización Directa.

IZ(mA.) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 2

VCC(v.) 0.72 0.76 0.84 0.85 1.02 1.16 1.46 1.82 2.00 2.22 2.54 3

VZ (v.) 0.69 0.72 0.74 0.75 0.77 0.78 0.80 0.81 0.81 0.82 0.83 0

3.- Armar el circuito de la figura.

a. Aumenta lentamente el voltaje aplicado, observado y anotando

los valores que registran los instrumentos.

Con carga Sin carga (RL= ∞)

VAA Vz(v.) Iz(mA.) It(mA) Vz(v.) Iz(mA.) I

13 11.54 0 3.41 11.93 2.47 2

13.5 11.83 0.36 3.83 11.95 3.61 3

14 11.88 1.5 4.99 11.99 4.76 4

14.5 11.91 2.43 3.93 12.04 5.85 5

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V. CUESTIONARIO FINAL

1. Usando los datos de las Tablas 2 y 3, construir la curva

característica del diodo ZENER, identificar el codo ZENER y también
la corriente nominal.

IZ(mA.) VCC(v.)
20 3.85
15 3.2
12 2.59
10 2.3
8 2.02
5 1.55
3 1.22
2 1.06
1 0.89
0.5 0.79
0.2 0.72
0.1 0.69
-0.1 -15.19
-0.2 -15.21
-0.5 -15.3
-1 -15.4
-2 -15.6
-3 -15.8
-5 -16.2
-8 -16.8
-10 -17.2
-12 -17.6
-15 -18.2
-20 -19.2

10
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Iz vs Vz
25 2
0

1
5

1
Corriente del Zener Iz (mA)

0
-18
-14
-10
-6
-2
2

-
5

-
1
0

-
1
5

-
2
0
 -25
Tensión en el Zener Vz (V)

El DIODO ZENER tiene como grafica la siguiente imagen

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La
corrie
e
nomina
estará
dada
por:

:
(
)

:
(
)

2.
Usa
do
los
dat
de

12
12
 las Tablas 2 y 3 determinar las
resistencias dinámicas de ZENER y
de polarización directa.

Datos TABLA 2(Polarización Inversa)

Vcc(v 15,1 15,2 15, 15, 15, 15, 16, 16, 17, 17, 18, 19,2
) 9 1 3 4 6 8 2 8 2 6 2
Vz(v 15,1 15,1 15,1 15,1 15,2 15,2 15,3 15, 15, 15, 15,8 16,0
) 1 2 3 5 0 5 5 5 6 7 1 6
0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 8,0 10, 12, 15, 20,
Iz(m
0 0 0 0
A)

Ahora hallamos el valor de la

Resistencia Dinámica del DIODO
ZENER polarizado inversamente.

13
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Usamos para esto la siguiente ecuación

− ( −1)
=
− ( −1)

: ℎ

Con los datos de la tabla 2

1 = 15.12−15.11 = 100 Ω 7 = 15.5−15.35

= 50 Ω
0.1∗10−3 (8.0−5.0)∗10−3

2 = 15.13−15.12
= 100 Ω 8 =
15.6−15.5
= 50 Ω
(0.5−0.2)∗10−3 3 (10−8)∗10−3

3 = 15.15−15.13
= 40 Ω 9 = 15.71−15.6
= 55 Ω
(1.0−0.5)∗10−3 (12−10)∗10−3

4 = 15.20−15.15
−3
= 50 Ω 10 = 15.81−15.71
= 100 Ω
(2−1)∗10 (15−12)∗10−3 3

15.25−15.20 16.06−15.81

5 = (3−2)∗10−3 = 50Ω 11 = (20−15)∗10−3 = 50 Ω

15.35−15.25
6 = (5−3)∗10−3
= 50 Ω

Haciendo un análisis podemos ver que la resistencia del Zener polarizado

inversamente se mantiene en un valor casi constante a pesar que a través de
él circula cada vez más y más corriente.

Vcc(v) 0.69 0.72 0.79 0.89 1.06 1.22 1.55 2.02 2.30 2.59 3.20 3.85

Vz(v) 0.669 0.684 0.709 0.727 0.746 0.758 0.772 0.785 0.792 0.797 0.803 0.812

Iz(mA) 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0

Datos TABLA 3(Polarización Directa)

 Informe del Laboratorio de Dispositivos electrónicos
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Ahora hallamos el valor de la Resistencia Dinámica del DIODO
ZENER polarizado directamente.
Usamos para esto la siguiente ecuación

− ( −1)
=
− ( −1)

: ℎ
Con los datos de la tabla 3

1 = 0.684−0.669 = 150Ω 7 = 0.785−0.772

= 13 Ω
0.1∗10−3 (8.0−5.0)∗10−3 3

2 = 0.709−0.684
= 250 Ω 8 =
0.792−0.785
= 2Ω
7
(0.5−0.2)∗10−3 3 (10−8)∗10−3

3 = 0.727−0.709
= 36 Ω 9 = 0.797−0.792
= 5Ω
(1.0−0.5)∗10−3 (12−10)∗10−3 2

4 = 0.746−0.727
−3
= 19 Ω 10 = 0.803−0.797
=2Ω
(2−1)∗10 (15−12)∗10−3

0.758−0.746 0.812−0.803 9

5 = (3−2)∗10−3 = 12 Ω 11 = (20−15)∗10−3 = 5 Ω
0.772−0.758
6 = = 7Ω
(5−3)∗10−3

Podemos ver que conforme aumenta el voltaje y la corriente su

resistencia disminuye y se comporta del mismo modo que un diodo
normal polarizado directamente.

3. Verificar el porcentaje de regulación usando los resultados de la tabla 4,

haga sus comentarios al respecto.

Con los datos de la tabla

Con carga Sin carga (RL= ∞)

VAA Vz(v.) Iz(mA.) It(mA) Vz(v.) Iz(mA.)
16.5 15.05 0 3.9 15.32 3.3
17 15.22 1.03 4.95 15.39 4.6

14
14
 17.5 15.3 2.3 6.3 15.44 3.65
18 15.34 3.6 7.6 15.51 7.0

De la fórmula para hallar el porcentaje de regulación:

% = $%sin & − % &' ∗ 100%
%sin &

Hallamos el porcentaje de regulación para cada valor distintito de VAA

para el cual el Zener conduce en inversa con carga y sin carga.

VAA Vz(sin carga) Vz(con carga) Porcentaje de regulación

17 15.39 15.22 1.10%
17.5 15.44 15.3 0.91%
18 15.51 15.34 1.1%

Un diodo Zener ideal utilizado como regulador tendría como

característica principal que la tensión entre sus terminales no
variaría si es que se le coloca una carga.

Para un regulador real, cuando se le coloca una carga, la demanda de

corriente total incrementa, esto es precisamente lo que ocasiona que
la tensión en los terminales del zener disminuya.

Un buen regulado es aquel que su porcentaje de regulación es lo más

pequeño posible.

De la tabla con los valores del porcentaje de regulación podemos ver

que este valor no es muy significativo, y que incluso decrece a medida
que se incrementa la tensión de la fuente VAA.

VI. Exponer sus conclusiones del experimento.

 El Diodo Zener, al igual que un Diodo Rectificador, conduce en

directa.
 A diferencia del Diodo Rectificador visto en el experimento anterior,
el Diodo Zener está diseñado para funcionar mejor en la región
inversa (con polarización en inversa).
 El Diodo Zener presente una resistencia pequeña en directa.
 El Zener se comporta como un circuito abierto cuando esta polarizado
en inversa, hasta que la tensión en sus terminales supera la tensión
característica del zener, en ese instante la tensión en sus terminales
es aproximadamente constante y es igual a la tensión característica
del Zener determinada por el fabricante.
 El Zener utilizado como regulador tiene un buen desempeño, pero si
queremos una tensión que no varíe al colocar una carga no es muy
adecuado, ya que la tensión en el Zener varia cuando la carga es
mayor.
 Un diodo Zener puede ser representado en un circuito eléctrico como
una resistencia muy pequeña, conectada en serie con una fuente de
tensión, la cual tiene como valor el mismo valor que la tensión
característica del Zener.