Um diodo zener cuja tensão nominal é de 10 V com 10 mA tem uma resistência dinâmica de 50 Omega e corrente zener de joelho de 0,15 mA. Qual o valor de tensão VD Z ? Qual será o novo valor de VZ se o valor da corrente dobrar? E se o valor da corrente cair pela metade do valor inicial? Qual será a regulação de tensão para estes últimos dois casos?

Passo 1

Beleza, olha só o que o enunciado está pedindo: a gente tem um diodo Zener com tensão nominal de 10 V quando a corrente que passa nele é de 10 mA. Além disso, ele tem uma resistência dinâmica interna de 50 Ω e a corrente de joelho é 0,15 mA (mas essa só diz quando ele começa a regular direito).
Conteúdo da matéria: modelo linear do diodo Zener (tensão ≈ tensão nominal + resistência dinâmica vezes variação de corrente).
O que vamos precisar:
• A fórmula do modelo linear:
VZ = VZ0 + rz,(IZ - IZ0)
• Calcular V_Z em três pontos de corrente: 10 mA, 20 mA e 5 mA.
• Definir e calcular regulação de tensão para os dois casos fora do nominal.

Passo 2

Primeiro, vamos achar a tensão Zener no ponto nominal, ou seja, em VZ = VZ0 + rz,(IZ - IZ0) .
Pela fórmula do modelo linear:
VDZ = 10,V + 50,Omega times 0 = 10,V
Como , a diferença , então

Passo 3

Agora dobraremos a corrente para VZ = 10,V + 50,Omega times (20,mA - 10,mA) = 10,V + 50,Omega times 10,mA .
Usando de novo
VZ = 10,V + 50,Omega times 0,01,A = 10,5,V
Lembrando que , isso dá

Passo 4

Agora cortamos a corrente pela metade: VZ = 10,V + 50,Omega times (5,mA - 10,mA) = 10,V + 50,Omega times (-5,mA) .
De novo na fórmula:
VZ = 10,V - 50,Omega times 0,005,A = 10,V - 0,25,V = 9,75,V
Ou seja,

Passo 5

Vamos definir a regulação de tensão como a variação percentual em relação ao valor nominal de 10 V:
Regulação = VZ - VZ0VZ0times 100% çã
• Para a corrente dobrada ( Regdobro = 10,5 - 1010times100% = 0,5/10 times100% = 5% ):
Regmeio = 9,75 - 1010times100% = -0,25/10 times100% = -2,5%
• Para a corrente pela metade ( ):
(O sinal negativo só indica queda de tensão.)

Resposta

V_DZ no ponto nominal (10 mA) = 10 V
V_Z com corrente dobrada (20 mA) = 10,5 V
V_Z com corrente pela metade (5 mA) = 9,75 V
Regulação para dobro de corrente = +5 %
Regulação para meia corrente = −2,5 %

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