Laboratório de Eletrônica II 1. CONSTITUIÇÃO 2. IDENTIFICAÇÃO

Missão Salesiana De Mato Grosso - Universidade Católica Dom Bosco – Instituição Salesiana De Educação Superior
Laboratório de Eletrônica II
EXPERIÊNCIA 1: DIODO ZENER
2012B/4ºSEMESTRE
PROFESSOR: GERIEL DIAS DE LIMA
1. CONSTITUIÇÃO
Um díodo zener é constituído por uma junção PN de material semicondutor (silício
ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K).
Símbolo:
2. IDENTIFICAÇÃO VISUAL DOS TERMINAIS
O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K).
3. UTILIZAÇÃO
Se desejarmos alimentar uma carga qualquer com uma tensão invariável,
perfeitamente isenta de qualquer variação ou flutuação, com uma configuração
basica constituída por um díodo zener (polarizado inversamente), uma resistência
limitadora R, de tal modo que o díodo fique em paralelo com a carga, teremos uma
tensão continua sobre a mesma, ou seja, VRc=Vz.
1
R – Resistência que tem por
função limitar a corrente no
zener (IZ).
Rc – Resistência de carga
(receptor)
4. POLARIZAÇÃO
O díodo zener quando inversamente polarizado (ânodo a um potencial negativo em
relação ao cátodo) permite manter uma tensão constante em seus terminais (VZ),
sendo por isso muito utilizado na estabilização/regulação da tensão nos circuitos.
5. O DÍODO ZENER COMO ESTABILIZADOR DE TENSÃO
Para que o díodo zener estabilize a tensão nos seus terminais deve-se observer o
seguinte:
5.1. O díodo zener tem que se encontrar inversamente polarizado.
5.2. A tensão de alimentação do circuito tem que ser superior à tensão de zener
(Vz) do díodo.
5.3. A carga do circuito tem que estar ligadas em paralelo com o díodo zener.
Para que ocorra o efeito estabilizador de tensão é necessário que o díodo zener
trabalhe dentro da zona de ruptura, respeitando-se as especificações da corrente
máxima.
2
6. CURVA CARACTERÍSTICA
Os díodos zener são definidos pela sua tensão de zener (Vz), mas para que possa
existir regulação/estabilização de tensão, a corrente que circula pelo díodo zener (Iz)
deve manter-se entre os valores de corrente zener definidos como máximo e
mínimo, pois se I<Iz minimo, não há regulação da tensão e, se I>Iz Maximo, pode
romper a junção PN por excesso de corrente.
O gráfico de funcionamento do zener mostra-nos que, diretamente polarizado (1º
quadrante), ele conduz por volta de 0,7V, como um díodo comum. Porém, na ruptura
(3º quadrante), o díodo zener apresenta uma curva muito fechada, seguido de um
aumento elevado de corrente. A tensão é praticamente constante, aproximadamente
igual à Vz em quase toda a região de ruptura. As folhas de dados (data sheet)
geralmente especificam o valor de Vz para uma determinada corrente zener de teste
Izt.
7. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Variando-se o nível de dopagem dos díodos de silício, o fabricante pode produzir
3
díodos zener com diferentes tensões de zener.
A utilização do díodo zener é limitada pelos seguintes parâmetros:

Vz – Tensão de zener (este valor é geralmente especificado para uma
determinada corrente de teste IZT)
 Izmáx – Corrente de zener máxima
 Izmin – Corrente de zener mínima
 Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ)
Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro da
zona de ruptura sem ser danificado.
Modelo
ideal
modelo
real
8. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO
O diodo zener exibe praticamente a mesma propriedade, exceto que o dispositivo é
desenhado de forma a possuir uma tensão de ruptura bem baixa, esta tensão é
chamada de tensão zener. O diodo zener é construído de forma a ter uma junção
“PN” altamente dopada de forma que a tensão de avalanche seja controlada, com
isto a tensão reversa fica restrita a valor bem definido. Por exemplo, o diodo zener
com tensão zener de 3,2V quando inversamente polarizado apresenta uma queda
de tensão de 3,2V entre os seus terminais, no entanto a corrente não é ilimitada,
mas determinada pela potência do diodo e deve ser controlada pelo circuito externo,
normalmente um resistor.
9. Material utilizado





Software EWB;
1 fonte de tensão CC regulável;
1 diodo zener 1n4739;
1 resistor de 200Ώ/5W;
2 multímetros;
4
10.
OBJETIVOS
Entender o modo de operação do diodo zener.
10.1.
Traçar a curva aproximada de TENSÃO x CORRENTE na região de
ruptura.
10.2.
Calcule Rz e Adote R2 =120 Ohms
10.3.
Preencha a Tabela A
R1
seguir
Vin
Iz
Vout
V1
D1
1N4739A
1V
R2
2V
3V
4V
5V
6V
10.4.
Calcule
o
VinMin
e
VinMax.
10.5.
Faça gráfico Vin x Iz.
7V
8V
9V
10V
11V
12V
13V
14V
15V
16V
17V
18V
19V
20V
𝑅𝑧𝑀𝑖𝑛 =
𝑉𝑖𝑛−𝑉𝑧
𝑅𝑧𝑀𝑎𝑥 =
𝑉𝑖𝑛𝑀𝑖𝑛−𝑉𝑧
𝐼𝑧𝑀𝑎𝑥
𝐼𝑧𝑀𝑖𝑛
𝐼𝑧𝑀𝑎𝑥 = 𝑃𝑧𝑀𝑎𝑥/𝑉𝑧
𝐼𝑧𝑀𝑖𝑛 = 0,1 × 𝐼𝑧𝑀𝑎𝑥
𝑉𝑖𝑛𝑀𝑖𝑛 = 𝑅𝑧 𝐼𝑧𝑀𝑖𝑛 + 𝐼𝑙 + 𝑉𝑧
𝑉𝑖𝑛𝑀𝑎𝑥 = 𝑅𝑧 𝐼𝑧𝑀𝑎𝑥 + 𝐼𝑙 + 𝑉𝑧
5
=
=
=0,10989A
,
=
1 0
= 0,0
+
=
+
=
10
0,0
=
,1
+ 0,10
0
0,0
= , 0
,1
+ 0,010
=
10, 0
=1
0,0
1
,
Rmedio=(4,30+125,55)/2=64,9328 Ohms
Rcomercial = 68 Ohms
Lembrando que o Rmin é para a tensão de 10V de entrada e o Rmax é para Tensão
de entrada de 20V, o Rmedio garante que a corrente Zener não vai ultrapassar a
Izmax de 100mA, em 20 Volts.
6