Experimento Regulador de Voltaje con Diodo Zener de 12 Voltios

Componentes y Materiales

• Cuatro baterías de 6 V (total 24 V conectadas en serie)
• Diodo Zener 12 V (ej. 1N4742, Radio Shack #276-563 o equivalente)
• Resistencia de 10 kΩ

Para este experimento, cualquier diodo Zener de bajo voltaje funcionará. Recomendamos un diodo cuyo voltaje Zener exceda el voltaje de una sola batería para observar su comportamiento bajo condiciones sub-ruptura.

Referencias Cruzadas

Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, Capítulo 3: "Diodos y Rectificadores"

Objetivos de Aprendizaje

• Comprender cómo un diodo Zener regula voltaje
• Reconocer el papel de una resistencia en serie en un circuito Zener
• Analizar caídas de voltaje a través de componentes en diferentes niveles de alimentación

Diagrama Esquemático

 

 

Ilustración

 

 

Instrucciones

Construye el circuito mostrado arriba, asegurando que el diodo Zener esté cableado en polarización inversa (cátodo a positivo, ánodo a negativo). Usa una sola batería de 6 V como fuente de alimentación y mide el voltaje a través del diodo. Registra esta lectura base.

A continuación, agrega una segunda batería de 6 V en serie para crear una fuente de 12 V. Re-mide la caída de voltaje del diodo y la caída de voltaje de la resistencia con un multímetro.

Continúa agregando una tercera y cuarta batería, generando fuentes de 18 V y 24 V respectivamente. Para cada nivel de alimentación, registra el voltaje a través del Zener y la resistencia. Observa que el voltaje del Zener nunca excede su valor de ruptura (≈12 V), mientras que la resistencia absorbe el voltaje excedente.

Conclusiones clave:

• El diodo Zener sujeta el voltaje a través de sí mismo a su valor nominal.
• No puede crear voltaje; si la alimentación está por debajo del voltaje Zener, la caída del diodo iguala el voltaje de alimentación.
• La resistencia en serie limita la corriente y absorbe el voltaje sobrante.

Simulación por Computadora

Esquemático con números de nodo SPICE:

 

 

Netlist (copia lo siguiente en un archivo de texto):

Diodo Zener
v1 1 0
r1 1 2 10k
d1 0 2 mod1
.model mod1 d bv=12
.dc v1 18 18 1
.print dc v(2,0)
.end

Un modelo SPICE usa un diodo estándar con el parámetro de ruptura inversa (bv=12) ajustado al voltaje Zener deseado.

 

Hojas de Trabajo Relacionadas

• Hoja de Trabajo de Diodos Zener
• Hoja de Trabajo de Fuentes de Alimentación Reguladas