Relatório Diodo Zener Ishedale

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Professor: André Murilo Dias de Souza 
 
Prática de Laboratório: DIODO ZENER. 
 
Nome: Ishedale de Oliveira de Sousa 
RA: 106120 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O diodo Zener, assim nomeado em referência ao físico americano Clarence 
Melvin Zener (1905-1993), o qual foi o primeiro a descrever o mecanismo de ruptura 
de isoladores elétricos, é um tipo de diodo comumente denominado diodo de ruptura, 
empregado em circuitos referências (reguladores) de tensão, os quais tem propósito 
de manter a tensão da carga praticamente constante apesar das variações na tensão 
de linha e da resistência da carga, respeitando-se obviamente os limites construtivos 
do componente. 
Diferentemente da maioria das aplicações, onde o diodo retificador atua na 
região de condução, o Zener opera polarizado reversamente. 
Simbologia: 
 
Figura 1. 
 
 
 
 Aplicações práticas: 
- Fontes estabilizadas, referência/regulação de tensão 
 
- Circuitos clipadores. Os circuitos clipadores são circuitos que permitem a 
passagem do sinal sem nenhuma modificação até se atingir um valor de tensão 
especificado, e limitam a saída a este valor sempre que a entrada ultrapassar este 
limiar. 
- Geração de ruído branco é uma aplicação menos frequente, porém não 
menos importante do diodo zener. 
 
OBJETIVO: Estudar o comportamento de um diodo zener, quanto ao aspecto 
regulador de tensão. 
 
 MONTAGEM PRÁTICA 
Realize a montagem do circuito abaixo, utilizando uma fonte DC em série com 
um resistor limitador Rs, cujos valores serão calculados em virtude das limitações de 
corrente pretendidas, e um diodo Zener. A este circuito temos uma carga RL 
conectada em paralelo a qual varia entre 150 a 2k ohms. 
 
 
 
 Figura 2 
Especificações Zener: 
Tensão = 12 V, Corrente Zener Máxima = 250 mA , Corrente Zener Mínima = 23 mA 
 
1- Adote a tensão da fonte de entrada Vfonte = 20 V 
2- Considere o ripple em 3 V gerando influências direta na fonte de tensão, 
calculando Vfonte Máximo e mínimo. 
3- Calcule os valores de corrente relaciondos a carga RL, sendo 150 ohms o valor 
minimo e 2k ohms o valor máximo. 
4- Calcule os valores máximos e mínimos para nossa resistência limitadora dada 
como Rs no circuito. 
5- Considere estabilização de nossa fonte em 12 V. 
6-Calcule a potência dissipada por Rs na pior situação. 
 
PROJETO: 
 Defina a faixa de valores que o resistor Rs (resistor regulador) se enquadra 
afim de estabilizarmos a tensão em 12 V e eliminarmos o ripple de 3 V presente, 
após encontrar a faixa de valores, selecione um resistor comercial e realize a 
montagem do circuito no simulador afim de verificar os dados encontrados e conclua 
sobre o funcionamento do diodo zener, plotando o resultada da simulação e o 
interpretando, como circuito de referência (regulador) de tensão. 
 
Introdução: 
O diodo zener, também conhecido como diodo regulador de tensão, recebe este nome 
em referência ao físico americano Clarence Melvin Zener, ele foi o primeiro a 
descrever que o mecanismo de ruptura de isoladores elétricos são um tipo de diodo, 
que diferentemente da maioria das aplicações para os diodos, que operam na região 
de condução, o zener opera sempre polarizado reversamente. 
Comparando o diodo zener com o diodo comum, podemos concluir que o diodo zener 
é fabricado justamente para trabalhar com a polarização reversa, desse modo, quando 
a tensão de ruptura do diodo zener é atingida a mesma torna-se praticamente 
constante independentemente da corrente que passa pelo diodo. 
Quanto trabalhamos como diodo zener devemos levar em consideração alguns 
parâmetros como por exemplo, sua tensão de regulagem, corrente mínima e corrente 
máxima de operação.A tensão de regulagem do diodo zener é a tensão que 
permanecerá praticamente constante durante todo o tempo em que o diodo estiver 
em operação. 
A corrente mínima é a mínima corrente capaz de garantir com que o diodo zener esteja 
operando corretamente, ou seja, valores abaixo da corrente mínima fazem com que o 
componente não tenha a capacidade de entregar a sua principal característica como 
regulador de tensão.A corrente máxima do diodo zener é o valor máximo de corrente 
que o diodo zener pode suportar, isto é, este valor de corrente não poderá ser 
ultrapassado, caso isto aconteça componente ser danificado. 
Devido às características do diodo zener ele pode ser usado como regulador de 
tensão, sendo utilizado em circuitos de fontes estabilizadas, também podendo ser 
usado na implementação de circuitos clipadores. 
 
Cálculos: 
𝐼𝑅𝐿𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 = 𝐼𝑍𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 =
𝑉𝑧
𝑅𝐿𝑚𝑖𝑛
=
12
150
= 80𝑚𝐴 
𝑉𝑧𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝑉𝑧 =
𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒
2
= 20 −
3
2
= 18,5𝑉 
𝑅𝑠𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 =
18,5 − 12
(23 + 80) × 10−3
=
6,5𝑉
103 × 10−3
= 63,11Ω 
𝐼𝑅𝐿𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝐼𝑍𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 =
12
2000
= 6𝑚𝐴 
 
𝑉𝑧𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 = 𝑉𝑒 +
𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒
2
= 20 +
3
2
= 21,5𝑉 
𝑅𝑠𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 =
21,5 − 12
(250 + 6) × 10−3
=
9,5𝑉
256 × 10−3
= 37,10Ω 
37,10 ≤ 𝑅𝑠 ≤ 63,11Ω 
Vamos supor que: 
 
𝑅𝑠 = 47Ω(Comercial) 
𝑃𝑅𝑆𝑀 =
(𝑉𝑅𝑆𝑀)^2
𝑅
=
(21,5−12)^2
47
=1,92w 
 
 
 
Discussão sobre polarização reversa: 
No uso do diodo, quando você alimenta e insere uma polaridade inversa em seus 
terminais colocando positivo no catodo e negativo no anodo, ele irá se comportar como 
um isolante elétrico, atingindo resistências de milhões de Ohms, e atuando como 
chave aberta no circuito onde está inserido. 
Na polarização reversa ao atuar como isolante elétrico e como se fosse uma chave 
aberta no circuito, a corrente elétrica na malha em que o diodo está inserido será 
próxima a 0 A, ou seja, qualquer carga ou equipamento que estiver em série com o 
diodo retificador irá parar de funcionar devido a estas características citadas 
anteriormente. 
Mas é claro, como nem tudo é perfeito, mesmo quando o diodo retificador bloqueia a 
passagem dos elétrons circula pelo circuito eletrônico uma corrente elétrica bem 
baixa, com valor praticamente desprezível, chamada de corrente de fuga, e segundo 
o datasheet, tem valor de microampères, sendo quase que insignificante na maioria 
dos casos. 
Portanto, se o usuário inverteu a polaridade da alimentação de uma placa eletrônica 
que possuía um diodo em série com a alimentação, esta PCB/PCI será protegida pela 
polarização reversa deste componente. 
 
Anexos 
 
 
 
Figura 1 – Resultado do experimento 
 
Figura 2 - Referência 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 REFERÊNCIAS 
 
1. SEDRA, ADEL S.; SMITH, KENNETH C. Microeletrônica. 5. Ed. São 
Paulo:Pearson Prentice Hall, 2007 
2. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos.; BOYLESTAD, ROBERT L. e 
NASHELSKY LOUIS. 11. Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,2013 
3. Eletrônica de Potência: Análise e Projetos de Circuitos.; HART, DANIEL W. 
AMGH; 1ª Edição. 
https://www.amazon.com.br/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_1?ie=UTF8&field-author=Robert+L.+Boylestad+e+Louis+Nashelsky&text=Robert+L.+Boylestad+e+Louis+Nashelsky&sort=relevancerank&search-alias=digital-text
https://www.amazon.com.br/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_1?ie=UTF8&field-author=Robert+L.+Boylestad+e+Louis+Nashelsky&text=Robert+L.+Boylestad+e+Louis+Nashelsky&sort=relevancerank&search-alias=digital-text