diodo zener

GeneralidadesRegulador de tension

Analisis grafico

Diodo ZenerLeccion 03.2

Ing. Jorge Castro-Godnez

EL2207 Elementos ActivosEscuela de Ingeniera Electronica

Instituto Tecnologico de Costa Rica

I Semestre 2014

Jorge Castro-Godnez Diodo Zener 1 / 20


Analisis grafico

Contenido

1 Generalidades

2 Regulador de tensionVi y R fijosVi fijo, RL variableRL fija, Vi variable

3 Analisis grafico



Analisis grafico

Generalidades (1)

El diodo Zener es un tipo especial de diodo que opera en laregion de ruptura.

Hacen uso del efecto Zener o por avalancha.

A.K.A. diodos de ruptura.



Analisis grafico

Generalidades (2)

Smbolo de diodo

Zener

Curva caracterstica del diodo Zener ideal

Ejemplo de aplicacin:

regulador de voltaje



Analisis grafico

Vi y R fijosVi fijo, RL variableRL fija, Vi variable

Regulador de Tension (1)

+

+

replacements R

RLVin VZ VL

iL

iR

iZ



Analisis grafico



R: resistencia de limitacion de corriente.

La fuente debe ser capaz de polarizar el diodo Zener a latension de ruptura.

Corriente de operacion del diodo Zener:

IZmin 0, 1 IZmaxIZmax esta determinada por la potencia maxima del diodoZener

IZmax =PZmaxVZ



Analisis grafico



El diodo Zener permite establecer niveles de tension dereferencia, i.e., un regulador.

Un regulador es una combinacion de elementos disenados paragarantizar que la tension de salida de una fuente permanezcamas o menos constante.

Actua como un dispositivo de poteccion.

Existen 3 casos valiosos de analizar.



Analisis grafico


Vi y R fijos (1)

Se debe determinar el estado del diodo Zener eliminandolo delcircuito y calculando la tension a traves del circuito abiertoresultante.

V = VL =Vin RLR +RL

Si V VZ el diodo Zener esta encendido. Se reemplaza por elmodelo equivalente.Si V < VZ el diodo Zener esta apagado. Se reemplaza el diodopor un abierto.



Analisis grafico


Vi y R fijos (2)

Se debe tener presente que:

VL = VZ

IR = IZ + IL

La potencia disipada por el diodo Zener no debe sobrepasar elvalor indicado por el fabricante:

PZ = VZIZ



Analisis grafico


Vi fijo, RL variable (1)

Debido al valor de VZ hay un rango de valores especfico paraR, y por lo tanto de corriente, que garantiza que el diodoZener este encendido

RLmin =R VZVin VZ

RL mnima establece una IL maxima.

ILmax =VLRL

=VZ

RLmin



Analisis grafico


Vi fijo, RL variable (2)

La cada de tension en R

VR = Vin VZ

IR =VRR

IZ = IR ILSe define entonces valores de corriente mnima en a carga ypor lo tanto una resistencia maxima de carga

ILmin = IR IZM

RLmax =VZILmin



Analisis grafico


RL fija, Vi variable (1)

Debe establecerse el rango de Vin que permita al diodo Zeneroperar correctamente:

Vinmin =(RL +R)VZ

RL

IRmax = IZM + IL

Vinmax = IRmaxR + VZ



Analisis grafico


Ejemplo

Determine la tension Vin que permita al diodo Zener estarencendido. Para este diodo Zener se tiene que VZ = 20 V yIZM = 60 mA

+

+

R

RLVin VZ VL

iL

iR

iZ

220

1, 2 k



Analisis grafico

Lnea de carga (1)

Caracterstica del circuito de entrada

(fuente de voltaje no ideal)

Circuito de entrada

R

Vin

Vin

R

R

Fuente ideal

I

V



Analisis grafico

Lnea de carga (2)

RL

Vz

RL

RL

RL Diodo Zener ideal

I

V

Circuito de salida

Caracterstica del circuito de salida

IR

IZ

IRL

IR

VRL



Analisis grafico

Lnea de carga (3)

Caracterstica del

diodo Zener ideal

Caracterstica de circuito de entrada

(fuente de voltaje no ideal)

Caracterstica de

resistencia de carga RL

Caracterstica de

circuito de salida

Punto de operacin

Circuito de entrada

Circuito de salida

VR

IR



Analisis grafico

Ejemplo

Dibuje las lneas de carga en la curva caracterstica del diodoZener para el caso de maximo y mnimo voltaje de entrada ycalcule la corriente, el voltaje y la potencia en todos loselementos.Dibuje UA en funcion del tiempo.Calcule la corriente a traves de RV cuando la magnitud delvoltaje de entrada es maximo y esta conectada al circuito depolaridad opuesta.

Vz =6V



Analisis grafico

Ejemplo



Analisis grafico

Ejercicio

Para el diodo Zener del circuito considere que VZ = 10 V yPZM = 400 mW

+

+

R

RLVZ VL

iL

iR

iZ

220

20 V

Determine VL, IL e IR para el circuito si RL = 180Determine el valor de RL que establecera las condicionesmaximas de potencia para el diodo Zener.Determine el valor mnimo de RL para asegurar que el diodoZener opere en la region de ruptura.



Analisis grafico

Referencias Bibliograficas I

A. Sedra, K. Smith.Circuitos Microelectronicos.McGraw-Hill, 5ta edicion, 2006.

R. Boylestad, L. Nashelsky.Electronica: Teora de circuitos y dispositivos electronicos.Pearson, 10ma edicion, 2009.


GeneralidadesRegulador de tensinVi y R fijosVi fijo, RL variableRL fija, Vi variable

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