1r ciclo Circuito con Diodo Zener

[siuxoes]

Hola,

Espero haber puesto el topic en el lugar correcto.

Estoy realizando un ejercicio, que la verdad no se por donde agarrarlo.

Es este:


Dado el circuito de la figura y considerando el diodo Zener como semi-ideal, con tensión umbral Vϒ = 0,4 V, se
pide:
1) Determinar el valor de la corriente I1 , proporcionada por el generador.
2) Los valores de la corriente I2 y la resistencia R2 .
3) Calcular las potencias generadas y consumidas, verificando que se cumple el equilibrio de potencias.
Resolver el problema en los dos casos siguientes:
a) Cuando la tensión del generador vale VG = + 12V; Vz = 6V; Vϒ = 0,4 V; Iz = 2 mA; R1 = 2KΩ.
b) Cuando la tensión del generador vale VG = - 12V; Vz = 6V; Vϒ = 0,4 V; Iz = 2 mA; R1 = 2KΩ.

Tengo varios problemas. Sé que si el diodo Zener está polarizado directamente deja circular la corriente en sentido Ánodo-Cátodo.

Pero no sé, cómo resolver los primeros apartados solo teniendo el valor de la tensión umbral.

Alguna idea?

Muchas gracias

[Marce_]

Re: Circuito con Diodo Zener

Hola Siuxoes,

La tensión umbral la tenes que usar cuando te piden que resuelvas los items en el caso b), ya que el zener se encuentra polarizado en directa, y en cae únicamente la tensión umbral.

Si tenes alguna duda no dudes en postearla nuevamente.

Un abrazo.-

[siuxoes]

Re: Circuito con Diodo Zener

Entonces en el caso a), la I1 sería simplemente Vg/R1? Y entonces, I1+Iz=I2, y luego de ahí podría sacar la R2. Eso estaría bien?

[inakigarber]

Re: Circuito con Diodo Zener

Buenas noches.

A mi me sale, para el primer caso un valor de $6K\Omega$ y de $83\Omega$ en el segundo. ¿os coincide?

Un saludo

[Marce_]

Re: Circuito con Diodo Zener

Que tal muchachos. En este momento me tengo que ir, pero -si quedan algunas dudas-, prometo resolverlo a la noche.

PD: Mi noche es la noche argentina, así que probablemente la mayoría de ustedes estén en plena etapa REM .

Saludos.-

[siuxoes]

Re: Circuito con Diodo Zener

La verdad es que no he podido resolver ninguna parte del problema. No llego a entenderlo.

[Marce_]

Re: Circuito con Diodo Zener

Veamos:
Partiendo del circuito en cuestión, podemos realizar un análisis por mallas y nodos. Es posible diferenciar tres mallas:

$$V-I_{1}R_{1}-I_{2}R_{2}=0.$$

$$I_{2}R_{2}-V_{z}=0.$$

$$V-I_{1}R_{1}- V_{z}=0.$$

Además, sabiendo que las sumas de las corrientes en el nodo A deben ser cero:

$$I_{1}= I_{2}+ I_{z}.$$

De (3) podemos conocer $\dst I_{1}$

$$\boxed{I_{1}=\frac{V-V_{z}}{R_1}=3mA}.$$

Reemplazando en (4)

$$\boxed{I_{2}=1mA}.$$

Reemplazando $\dst I_{2}$ en (2)

$$\boxed{R_{2}=\frac{V_{z}}{I_2}=6k\Omega}.$$

Para realizar el cálculo de las potencias, basta saber que la fuente es la que genera potencia, mientras que los elementos pasivos la disiparán. Los valores son:

Potencia generada = 36mW.

$\dst P_{R_1}$= (-)18mW.

$\dst P_{R_2}$= (-)6mW.

$\dst P_{zener}$= (-)12mW.

Luego en el apartado b), al “dar vuelta” la fuente de tensión, el diodo zener se comportará como un diodo común, cayendo en su resistencia interna la tensión umbral. Asumiendo que por el diodo todavía circula $\dst I_{z}$ :

$$-V+I_{1}R_{1}+I_{2}R_{2}=0.$$

$$-I_{2}R_{2}+V_{u}=0.$$

$$-V+I_{1}R_{1}+ V_{u}=0.$$

Además, sabiendo que las sumas de las corrientes en el nodo A deben ser cero:

$$I_{1}= I_{2}+ I_{z}.$$

De (7) podemos conocer $\dst I_{1}$

$$\boxed{I_{1}=\frac{V-V_{u}}{R_1}=5.8mA}.$$

Reemplazando en (8)

$$\boxed{I_{2}=3.8mA}.$$

Reemplazando $\dst I_{2}$ en (6)

$$\boxed{R_{2}=\frac{V_{u}}{I_2}=\frac{2000}{19}\Omega }.$$

Y las potencias son:

Potencia generada = 69.6mW.

$\dst P_{R_1}$= (-)67.28mW.

$\dst P_{R_2}$= (-)1.52mW.

$\dst P_{zener}$= (-)0.8mW.

Espero que sea útil. No me convence mucho que al estar polarizado en directa circule la misma corriente que al ser utilizado como zener, pero no es dato la corriente en directa o la potencia máxima admisible.

Un abrazo.-

[inakigarber]

Re: Circuito con Diodo Zener

Buenas tardes;
En mi anterior post se me escapo un gazapo. la resistencia en el caso 2º no es de $83K\Omega$ como erróneamente puse, sino de $105.26\Omega$ como acertadamente ha aclarado Marce.

Un saludo desde este rincón del atlántico oriental.