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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD CULHUACAN
INGENIERIA EN COMUNIACIONES Y ELECTRONICA
DISPOSITIVOS
PROFESORA: ING. RODRIGUEZ PEÑA SOFIA
GRUPO: 5EM1
REGULADOR ZENER
GONZALEZ MEJIA LUIS ALBERTO
MALDONADO GUTIERREZ JESSICA
PRUDENTE TIXTECO MARIA DEL CARMEN
FECHA DE ENTREGA:
31/AGOSTO/2006
En la siguiente figura podemos apreciar la salida de una fuente de alimentación conectada a
una resistencia en serie con un diodo zener.
Este circuito se utiliza cuando se desea una tensión de salida menor que la de la fuente
de alimentación. Un circuito como éste recibe el nombre de REGULADOR ZENER
DE TENSIÓN o simplemente REGULADOR ZENER.
CORRIENTE EN SERIE
Suponemos que el diodo zener esta funcionando en la zona de ruptura, la corriente que
circula por la resistencia en serie esta dada por:
Esta es la ley de Ohm aplicada a la resistencia limitadora de corriente. Es la misma haya o
no una resistencia de carga; es decir, si se desconecta la resistencia de carga, la corriente en
Rs seguirá siendo igual a la tensión en la resistencia dividida por la resistencia.
CORRIENTE ZENER
Por la Ley de corriente de Kirchoff:
Idealmente, la tensión en la carga es igual a la tensión zener, ya que la resistencia de carga
esta en paralelo con el diodo zener. Matemáticamente:
Por lo tanto:
CORRIENTE POR LA CARGA
Idealmente, la tensión en la carga es igual a la tensión zener, ya que la resistencia de carga
esta en paralelo con el diodo zener. Matemáticamente:
Esto permite aplicar la Ley de Ohm, para calcular la corriente por la carga:
El diodo zener funciona en la zona de ruptura y mantiene constante la tensión en la carga.
Incluso cuando la tensión en la fuente cambie o la resistencia de carga varié, la tensión en
la carga sigue estando fija e igual a al tensión zener.
¿COMO SE PUEDE SABER SI EL DIODO ZENER ESTA
TRABAJANDO EN LA ZONA DE RUPTURA?
Por medio del divisor de tensión, el voltaje de Thevenin que se encuentra en el diodo está
expresado por la siguiente expresión matemática:
Esta es la tensión que hay cuando el diodo zener esta desconectado del circuito. Esta
tensión de Thevenin tiene que ser mayor que la tensión zener; en caso contrario, el
diodo no llegaría a polarizarse en la zona de ruptura.
CONCLUSIONES
Un diodo zener puede recibir el nombre de diodo regulador de tensión por que mantiene
la tensión entres sus terminales constante, sin importar que la tensión sufra cambios.
En condiciones normales el diodo debe tener polarizacion inversa, como se aprecia en la
figura.
Para trabajar en la zona zener, la tensión de la fuente Vs debe ser mayor que la tensión de
ruptura Vz. Es necesario emplear una resistencia en serie Rs, para limitar la corriente a un
valor menor de su limitación máxima de corriente; por que de no hacerlo el diodo se quemaría,
como cualquier dispositivo que disipase excesiva potencia.
ZENER COMO REGULADOR
Vi fija, RL variable
Debido al voltaje Vz, existe un rango específico de valores de resistencia (y por tanto de
corriente de carga) que asegurará que el Zener se encuentre en el estado "encendido". Una
resistencia de carga RL demasiado pequeña ocasionará un voltaje V
L
a través de la
resistencia de carga menor que Vz, y el dispositivo Zener estará en el estado "apagado".
Para determinar la resistencia mínima de carga de la figura
del ejemplo anterior que
encenderá el diodo simplemente se calcula el valor de RL que ocasionará un voltaje de carga
V L = V z.
Cualquier valor de resistencia de carga mayor que RL obtenido de la ecuación anterior
asegurará que el diodo Zener se encuentre en el estado "encendido" y que el diodo se
pueda reemplazar por su fuente Vz equivalente.
La condición definida por la ecuación anterior establece la RL mínima pero a cambio
especifica la IL máxima como
Una vez que el diodo se encuentra en el estado "encendido", el voltaje a través de R
permanece fijo en
e IR permanece fijo en :
La corriente Zener
Dando como resultado un Iz mínimo cuando 14 es un máximo y un Iz máximo cuando 14 es un
valor mínimo dado que IR es constante.
Dado que Iz está limitado a IZM como se proporciona en la hoja de datos, afectará el rango
de RL y por tanto IL. Sustituyendo IZM por Iz se establece la IL mínima como
y la resistencia de carga máxima es:
Ejemplo
(a) Para la red de la figura siguiente, determine el rango de RL y de IL que ocasionan que
VRL se mantenga en 10 V.
(b) Determine el valor nominal máximo de la potencia en watts del diodo.
Solución
(a) Para determinar el valor de RL que encenderá el diodo Zener, se aplica la ecuación
-Figura Regulador de voltaje.
El voltaje a través de la resistencia R está entonces determinado por la ecuación
El nivel mínimo de IL está determinado entonces por la ecuación
con la ecuación se determina el valor máximo de RL:
Una gráfica de V L en función de RL aparece en la figura siguiente y una para VL en
función de IL
RL fija y Vi variable
1Para los valores fijos de RL y Vi debe ser suficientemente grande como para encender el
diodo Zener. El voltaje mínimo de encendido Vi = Vi min se determina por:
El valor máximo de Vi está limitado por la corriente Zener máxima IZM. Dado que IZM
Que IL está fija en VziRL e IZM es el valor máximo de Iz, la Vi máxima se define por
Determine el rango de valores de Vi que mantendrá el diodo Zener de la figura siguiente en
el estado “encendido”.
En la figura siguiente se proporciona una gráfica de V L en función de Vi.
PROBLEMA
a) Para la red del diodo zener de la figura A, determine VL, VR, IZ, PZ.
Figura A
SOLUCION
a) La red se vuelve a dibujar como se muestra en la siguiente figura B.
Figura B
Aplicamos la formula y resulta:
Dado que V=8.73v es menor que VZ=10v, el diodo esta en el
estado “apagado” como lo demuestran las características de la
figura (1). Al sustituir el equivalente de circuito abierto dara como
resultado la misma red de la figura (b),donde encontramos que:
Figura 1
b) Aplicando la misma ecuación ahora tenemos:
Dado que V=12V es mayor que VZ=10v, el diodo esta en el estado “encendido” y resultara
la red de la figura C. Y resulta:
Con
Y
así que
Potencia disipada,
PZ=VZIZ = (10V)(2.67mA)=26.7mW
lo cual es menor que la especificación PZM = 30mW
Figura C
Ejercicios

Determine VL, IL, Iz e IR para la red de la figura siguiente si RL = 180 ohms.
(b) Repita el inciso (a) si RL = 470 ohms
(c) Determine el valor de RL que establecerá las condiciones de potencia máxima para el
diodo Zener.
(d) Determine el valor mínimo de RL para asegurar que el diodo Zener se encuentra en el
estado de "encendido".

Diseñe un regulador de voltaje que mantendrá un voltaje de salida de 20 Va través
de una carga de 1 kΩ con una entrada que variará entre 30 y 50 V. Esto es,
determine el valor apropiado de Rs y la corriente máxima IZM
BIBLIOGRAFIA
ROBERT BOYLESTAD, ELECTRÓNICA, TEORIA DE CIRCUITOS,
ED. PRENTICE HALL, 2000.