DIODOS ZENER SCR

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DIODOS ESPECIALES 
Daniel González Rojas 
dargonzalezr@correo.udistrital.edu.co
Daniel Moreno Arias
dieamorenoa@correo.udistrital.edu.co
RESUMEN: La práctica consistió en el ensamblaje de varios circuitos que nos observar el comportamiento de varios elementos, como el diodo zener y el rectificador controlado de silicio, confrontando la teoría con la práctica.
 PALABRAS CLAVE: Osciloscopio, diodo, zener, SCR.
ABSTRACT: The practice consisted in the assembly of several circuits that observe the behavior of several elements, such as the zener diode and the silicon controlled rectifier, confronting theory with practice.
 
KEY WORDS: Oscilloscope, diode, zener, SCR.
1. INTRODUCCIÓN: 
 En este documento se pretende recopilar informacion sobre los diodos zener y de los rectificadores controlados de silicio, confrontando la información recopilada en la teoría con los datos recopilados en la práctica de laboratorio.
2. OBJETIVOS:
· Realizar un análisis de los que usan diodos zener y SCR.
· Tabular los datos recopilados variando el valor de los potenciometros.
· Analizar los datos obtenidos en el osciloscopio. 
3. MARCO TEORICO:
Diodo zener: El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Ilustración 1 Símbolo diodo zener.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo éste no puede hacer su regulación característica.
Ilustración 2 Gráfica característica del Zener.
Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico, pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo (polarización inversa), el diodo solo dejara pasar una tensión constante.
En conclusión: el diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión.
Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados. Este diodo se comporta como un diodo convencional en condiciones de alta corriente porque cuando recibe demasiada corriente se quema.
El diodo zener puede ser polarizado de las siguientes maneras:
Polarización directa: de esta manera funciona como un diodo normal, comienza a conducir a los 0.7 v en caso de ser de silicio.
Ilustración 3 Polarización directa del Zener.
Polarización inversa: En esta zona, circula solamente una pequeña corriente inversa.
Ilustración 4 Polarización inversa del Zener.
Zona de ruptura: En la zona de ruptura, tiene un codo muy pronunciado, seguido de un aumento casi vertical de la corriente (como se puede observar en la gráfica). Es importante observar que el voltaje es casi constante igual al voltaje zener en la mayor parte de la zona de ruptura.
Ilustración 5 Zona de ruptura del Zener.
SCR (Silicon controlled rectifier): El SCR (Silicon Controled Rectifier / Rectificador controlado de silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal.
Funcionamiento básico:
El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente para comprender su funcionamiento. Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.
Ilustración 6 Gráfico del SCR.
A = ánodo, G = compuerta o Gate y C = K = cátodo
IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1, y … este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.
Ilustración 7 Funcionamiento del SCR.
Los parámetros son:
· VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)
· VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)
· IF: Máxima corriente directa permitida.
· PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.
· VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado
· IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR
· dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.
· di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR.
Curva característica:
En la figura inferior de muestra la dependencia entre el voltaje de conmutación y la corriente de compuerta. Cuando está polarizado en inversa se comporta como un diodo común (ver la corriente de fuga característica que se muestra en el gráfico). En la región de polarización en directo, se comporta también como un diodo común, siempre que ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E. Para valores altos de corriente de compuerta (IG) (ver punto C), el voltaje de ánodo a cátodo es menor (VC).
Ilustración 8 Curva característica.
Si la IG disminuye, el voltaje ánodo-cátodo aumenta. (Ver el punto B y A, y el voltaje ánodo-cátodo VB y VA). Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, el voltaje ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes de que conduzca (se ponga en On / esté activo).
4. METODOLOGÍA: 
Materiales utilizados:
· Multímetro.
· Osciloscopio.
· Transformador.
· Diodos Zener.
· SCR D106.
· Resistencias variadas.
· Potenciómetro 25º kΩ.
· Fuente DC regulada.
Procedimiento:
Se realizó el primer montaje y se tomaron las medidas correspondientes en los componentes variando el valor del potenciómetro.
Ilustración 9 Montaje 1.
Tabla 1 Valores montaje 1
	Rp (kΩ)
	98,4
	75,1
	50
	25,2
	10
	IT
	198µA
	258,5µA
	387,2µA
	769µA
	1.98mA
	IL
	45.3µA
	45.3µA
	46.2µA
	46.2µA
	46.2µA
	IZ
	152µA
	213,3µA
	342,2µA
	724µA
	1,89mA
	VL
	4,56 V
	4.57 V
	4,63 V
	4,6 V
	4.62 V
Ilustración 10 Simulación Montaje 1.
Ilustración 11 Montaje 2.
	Rp (kΩ)
	98,4
100 %
	75,1
76,3%
	50
50,8%
	25,2
25,6%
	10
10,2%
	VL
	5,015V
	4,24V
	4,45V
	4,63V
	4.73V
Ilustración 12 Simulación Montaje 2
Ilustración 13 Simulación montaje 2.
Ilustración 14 Simulación montaje2.
Ilustración 15 Simulación montaje 2.
Ilustración 16 Montaje 3.
	CX \ PX 
	100 k.
	50 k.
	20 k.
	10 k.
	C1
	537 µV
	740 µV
	1,6 mV
	1,8mV
	1 µF
	
	
	
	
	C2
	484 µV
	216 µV
	432 µV
	1,2mV
	10µF
	
	
	
	
	C3
	1,56mV
	477µV
	678 µV
	441 µV
	100µF
	
	
	
	
5. CONCLUSIONES:
· Durante esta práctica hemos logrado comprender el comportamiento de los diodos zener, y hemos podido observar por qué razón es que estos son utilizados en los reguladores de voltajes pues han sido diseñados especialmente para trabajar en la zona de ruptura.
Cuando un zener esta polarizado de manera directa, se comportará como un diodo normal, y cuando está polarizado de manera inversa, mientras el voltaje sea menor al voltaje indicado en la hoja de datos del zener únicamente pasará una mínima corriente por el diodo, sin embargo, cuando el voltaje de entrada a superado al voltaje del zener el voltaje del zener se mantendrá constante en sus terminales. Es importante colocar una resistencia en serie entre la fuente y el diodo zener para limitar la corriente a un valor menor al de la limitación, pues de no ser así el diodo zener se quemaría.
6. REFERENCIAS:
[1] Fabiola Lizárraga. (2017). Práctica No. 5. – Diodo Zener. [online] Available at: https://lizarragablog.wordpress.com/2014/05/09/practica-no-5-diodo-zener/ [Accessed 13 Mar. 2017].
[2] Electrónica Unicrom. (2017). SCR (Silicon Controled Rectifier) - Electrónica Unicrom. [online] Available at: http://unicrom.com/scr-silicon-controled-rectifier/ [Accessed 13 Mar. 2017].