5.7: Regulador de Voltaje
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PARTES Y MATERIALES
- Cuatro baterías de 6 voltios
- Diodo Zener, tipo 1N4742 de 12 voltios (Radio Shack catálogo # 276-563 o equivalente)
- Una resistencia de 10 kΩ
Cualquier diodo zener de bajo voltaje es apropiado para este experimento. El modelo 1N4742 listado aquí (voltaje zener = 12 voltios) no es más que una sugerencia. Sea cual sea el modelo de diodo que elija, le recomiendo encarecidamente uno con una clasificación de voltaje zener mayor que el voltaje de una sola batería, para una experiencia de aprendizaje máxima. Es importante que veas cómo funciona un diodo zener cuando se expone a un voltaje menor que su clasificación de avería.
Referencias cruzadas
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 3, Capítulo 3: “Diodos y Rectificadores”
Objetivos de aprendizaje
- Función de diodo Zener
Diagrama esquemático
Ilustracion
INSTRUCCIÓN
Construya este circuito simple, asegurándose de conectar el diodo en forma de “polarización inversa” (cátodo positivo y ánodo negativo), y mida el voltaje a través del diodo con una batería como fuente de alimentación. Registre esta caída de voltaje para referencia futura. Además, mida y registre la caída de voltaje a través de las resistencias de 10 kΩ.
Modifique el circuito conectando dos baterías de 6 voltios en serie, para un voltaje total de fuente de alimentación de 12 voltios. Vuelva a medir la caída de voltaje del diodo, así como la caída de voltaje de la resistencia, con un voltímetro:
Conecte tres, luego cuatro baterías de 6 voltios juntas en serie, formando una fuente de alimentación de 18 y 24 voltios, respectivamente. Mida y registre las caídas de voltaje del diodo y la resistencia para cada nuevo voltaje de fuente de alimentación. ¿Qué nota acerca de la caída de voltaje del diodo para estos cuatro voltajes de fuente diferentes? ¿Ves como el voltaje del diodo nunca supera un nivel de 12 voltios? ¿Qué nota sobre la caída de voltaje de la resistencia para estos cuatro niveles de voltaje de fuente diferentes?
Los diodos Zener se utilizan frecuentemente como dispositivos reguladores de voltaje porque actúan para sujetar la caída de voltaje a través de ellos mismos a un nivel predeterminado. Cualquier exceso de voltaje que suministre la fuente de alimentación se reduce a través de la resistencia en serie. Sin embargo, es importante señalar que un diodo zener no puede suplir una deficiencia en el voltaje de la fuente. Por ejemplo, este diodo zener de 12 voltios no baja 12 voltios cuando la fuente de alimentación es de solo 6 voltios de potencia. Es útil pensar en un diodo zener como un limitador de voltaje: establecer una caída de voltaje máxima, pero no una caída de voltaje mínima.
SIMULACIÓN COMPU
Un diodo zener puede simularse en SPICE con un diodo normal, el parámetro de ruptura inversa (bv=12) ajustado al voltaje de ruptura zener deseado.