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Guias e Dicas
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Diodo zener, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

Diodo zener

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 26/10/2010

caio-augusto-barretta-10
caio-augusto-barretta-10 🇧🇷

4.2

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Baixe Diodo zener e outras Notas de estudo em PDF para Tecnologia Industrial, somente na Docsity! DIODO ZENER OBJETIVOS: Analisar o funcionamento de um diodo zener; entender o conceito de regulação de tensão. INTRODUÇÃO TEÓRICA O diodo zener é equivalente a uma fonte de tensão CC, quando operando na região de ruptura, isto é, podemos considerá-lo como uma fonte CC com uma pequena resistência interna. Sua principal vantagem é manter a tensão nos seus terminais aproximadamente constante. Seu símbolo é mostrado abaixo: A figura abaixo mostra a curva característica de um diodo zener (gráfico I -V), onde na região de polarização direta, começa a conduzir por volta de 0,7V, como se fosse um diodo comum. Na região reversa, observa-se que na ruptura o joelho (VZ) é bastante pronunciado, seguido de um aumento de corrente praticamente vertical. Podemos observar também que a tensão é praticamente constante (aproximadamente igual a VZ em quase toda a região de ruptura. O valor de VZ é geralmente especificado para uma determinada corrente de teste IZT. A potência dissipada por um diodo zener é dada pela fórmula: PZ = VZIZ Por exemplo, se VZ = 6,2V e IZ = 12mA, então: PZ = 6,2V x 12mA = 74,4mW. Desde que a potência não seja ultrapassada, o diodo zener pode operar dentro da região de ruptura sem ser destruído. Muitas vezes na especificação do fabricante inclui-se também a corrente máxima que um diodo pode suportar, em função da máxima potência que o mesmo pode suportar. Assim: IZM = PZM / VZ onde: IZM = máxima corrente de zener especificada PZM = potência especificada VZ = tensão de zener Se quisermos saber a corrente especificada de um diodo zener de 6,2V com uma especificação de potência de 500mW, então: IZM = 500mW / 6,2v = 80,6mA Isto significa que, se houver uma resistência limitadora de corrente suficiente para manter a corrente de zener abaixo de 80,6mA, o diodo zener pode operar dentro da região de ruptura sem se danificar. 1 LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA GERAL – DIODO ZENER Prof. Edgar Zuim Levando-se em conta uma tolerância de 10% (por exemplo), acima ou abaixo do valor de 6,2V, então é aconselhável para maior segurança recorrer ao procedimento abaixo: IZM = 500mW / 6,2V(x 1,1) = 73,3mA Quando um diodo zener está operando na região de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento na tensão. Isto significa que o diodo zener tem uma pequena resistência, que também é denominada impedância zener (ZZT), também referenciada à corrente de teste IZT para medir VZ. Assim por exemplo, para um diodo fictício 1NZX45, com as especificações VZT = 12V; IZT = 20mA e ZZT = 5F 05 7 , indica que o diodo zener tem uma tensão de 12V e uma resistência de 5F 05 7 para uma corrente de 20mA. REGULAÇÃO DE TENSÃO Para que ocorra o efeito regulador de tensão é necessário que o diodo zener opere dentro da região de ruptura, respeitando-se as especificações da corrente máxima. Considere o circuito abaixo: A corrente que circula por RS que é a própria corrente que circula pelo diodo zener é dada pela fórmula: IRS = (VE - VZ) / RS Para entender como funciona a regulação de tensão, suponha que a tensão VE varie para 9V e 12V respectivamente. Devemos então obter o ponto de saturação (interseção vertical), fazendo com que VZ = 0. a) obtenção de q1 (VZ = 0), temos: I = 9/500 = 18mA b) obtenção de q2 (VZ = 0), temos: I = 12/500 = 24mA Para obter o ponto de ruptura (interseção horizontal), fazemos IZ = 0. a) obtenção de q1 (IZ = 0), temos: VZ = 9V b) obtenção de q2 (IZ = 0), temos: VZ = 12V O gráfico então fica com o aspecto a seguir: Analisando o gráfico acima, observa-se que embora a tensão VE varie para 9V e 12V respectivamente, haverá mais corrente no diodo zener implicando nas interseções q1 e q2. Portanto embora a tensão VE tenha variado de 9 a 12V, a tensão zener ainda é aproximadamente igual a 6V. Basta para isso comparar a diferença entre q1 e q2, onde observa-se que a tensão de saída permaneceu praticamente constante mesmo que a tensão de entrada tenha variado. Essa é a idéia de regulação de tensão. DIODO ZENER IDEAL (1ª aproximação) E DIODO ZENER REAL ( 2ª aproximação) 2 LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA GERAL – DIODO ZENER Prof. Edgar Zuim Diodo aberto RS aberto Diodo invertido PROJETO: 13- Projete um resistor para limitar a corrente do zener em 16,5mA para uma tensão de entrada de 14V. Anote o valor projetado na parte superior da tabela 4. Monte o circuito com o valor de RS projetado. Meça e anote a tensão de saída para cada valor listado na tabela 4. 14- Calcule e anote a corrente zener para cada tensão de entrada listada na tabela 4. Calcule e anote a resistência zener para cada valor de tensão de entrada (VE). TABELA 4 Rs = ___________________ VE Vout (medida) IZ (calculada) RZ (calculada) 10V s/anotação 12V 14V s/anotação QUESTÕES: 1 - No circuito montado, a corrente no zener e no resistor de 180F 05 7 são: a) iguais b) quase iguais c) muito diferentes 2 - O diodo zener começa a conduzir quando a tensão de entrada é aproximadamente: a) 4V b) 6V c) 8V d) 10V 3 - Quando VE é menor do que 6V, a tensão de saída é: a) aproximadamente constante b) negativa c) a mesma da entrada 4 - Quando VE é maior do que 8V, a tensão de saída é: a) aproximadamente constante b) negativa c) a mesma da entrada 5 - A resistência de zener calculada foi próxima de: a) 1F 05 7 b) 2 F 0 5 7 c) 7 F 0 5 7 d) 20 F 0 5 7 6 - Explique porque o diodo zener é também chamado de dispositivo de tensão constante: _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 5 LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA GERAL – DIODO ZENER Prof. Edgar Zuim _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 7 - Assinale: para qual das alternativas abaixo você utilizaria um diodo zener? a) para regulagem de altas correntes b) para regulagem de baixas correntes c) para regulagem de potência d) para regulagem de tensão e) para regulagem de tensão e corrente 6 LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA GERAL – DIODO ZENER Prof. Edgar Zuim
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