Spannungsregler

TEILE UND MATERIALIEN

• Vier 6-Volt-Batterien
• Zenerdiode, 12 Volt – Typ 1N4742 (Radio Shack Katalog # 276-563 oder gleichwertig)
• Ein 10 kΩ Widerstand

Für dieses Experiment ist jede Niederspannungs-Zenerdiode geeignet. Das hier aufgeführte Modell 1N4742 (Zenerspannung =12 Volt) ist nur ein Vorschlag.

Egal für welches Diodenmodell Sie sich entscheiden, ich empfehle dringend eines mit einer höheren Zener-Spannung als die Spannung einer einzelnen Batterie, für ein maximales Lernerlebnis. Es ist wichtig, dass Sie sehen, wie eine Zenerdiode funktioniert, wenn sie einer Spannung weniger als . ausgesetzt wird seine Pannenbewertung.

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 3, Kapitel 3:„Dioden und Gleichrichter“

LERNZIELE

• Zenerdiodenfunktion

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Bauen Sie diese einfache Schaltung auf, indem Sie die Diode in "Sperrvorspannung" (Kathodenpositiv und Anodennegativ) anschließen und die Spannung an der Diode mit einer Batterie als Stromquelle messen. Notieren Sie diesen Spannungsabfall für zukünftige Referenzen.

Messen und notieren Sie außerdem den Spannungsabfall an den 10 kΩ-Widerständen. Ändern Sie die Schaltung, indem Sie zwei 6-Volt-Batterien in Reihe schalten, um eine Gesamtspannung der Stromquelle von 12 Volt zu erhalten. Den Spannungsabfall der Diode sowie den Spannungsabfall des Widerstands erneut mit einem Voltmeter messen:

Schließen Sie drei, dann vier 6-Volt-Batterien in Reihe zusammen, um eine 18-Volt- bzw. 24-Volt-Stromquelle zu bilden. Messen und notieren Sie die Spannungsabfälle der Diode und des Widerstands für jede neue Versorgungsspannung.

Was fällt Ihnen am Spannungsabfall der Diode für diese vier verschiedenen Quellenspannungen auf? Sehen Sie, dass die Diodenspannung niemals 12 Volt überschreitet?

Was fällt Ihnen beim Spannungsabfall des Widerstands für diese vier verschiedenen Quellenspannungspegel auf? Zenerdioden werden häufig als Spannungs regelnde verwendet Geräte, weil sie den Spannungsabfall über sich selbst auf einen vorbestimmten Wert klemmen.

Jede Überspannung, die von der Stromquelle geliefert wird, fällt über den Reihenwiderstand ab. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine Zenerdiode nicht kompensieren kann für einen Mangel in der Quellenspannung.

Zum Beispiel fällt diese 12-Volt-Zenerdiode nicht um 12 Volt ab, wenn die Stromquelle nur 6 Volt stark ist. Es ist hilfreich, sich eine Zenerdiode als Spannungsbegrenzer vorzustellen :Festlegen eines maximalen Spannungsabfalls, jedoch nicht eines minimalen Spannungsabfalls.

COMPUTER-SIMULATION

Schema mit SPICE-Knotennummern:

Netzliste (erstellen Sie eine Textdatei mit dem folgenden Text, wörtlich):

Zenerdiode 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 

Eine Zenerdiode kann in SPICE mit einer normalen Diode simuliert werden, dem Reverse Breakdown Parameter (bv=12 ) auf die gewünschte Zener-Durchbruchspannung einstellen.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt Zenerdioden

• Arbeitsblatt für geregelte Stromquellen