Símbolo: O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K).

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1 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

2 R Resistência que tem por função limitar a corrente no zener (I Z ). 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 A tensão de alimentação do circuito tem que ser superior à tensão de zener (Vz) do díodo 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

3 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

4 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

5 10. OBJETIVOS Entender o modo de operação do diodo zener Traçar a curva aproximada de TENSÃO x CORRENTE na região de ruptura Calcule Rz e Adote R2 =120 Ohms Preencha a Tabela A seguir R1 Vin Iz Vout 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V 15V 16V 17V 18V 19V 20V V Calcule o VinMin e VinMax Faça gráfico Vin x Iz. RzMin = Vin Vz IzMax RzMax = VinMin Vz IzMin IzMax = PzMax/Vz D1 1N4739A R2 IzMin = 0,1 IzMax VinMin = Rz IzMin + Il + Vz VinMax = Rz IzMax + Il + Vz 5

6 = =, =0,10989A = 1 0 = 0,0 + = 10,1 0,0 + 0,10 =, 0 = + = 0,1 0,0 + 0,010 = 10, 0 0,0 1 = 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