· EEM214

EEM214 Elektronik I: Zener Diyot Karakteristikleri ve Zener Regülatörü, Öğrenci Raporları (2006–2012)

EEM214 – Elektronik I · 24.03.2006 · 16.10.2026

Bu yazı, Başkent Üniversitesi EEM 214 Electronics I laboratuvarının Zener Diode Characteristics deneyi için farklı yıllarda hazırlanmış öğrenci ön çalışma ve raporlarını bir araya getiriyor. Hepsi arkadaşların çalışması; ad ve öğrenci numaraları kapatıldı. Deneyde DMM ile Zener testi, BZX55C Zener diyotun ileri ve ters yön karakteristiği ve bir Zener regülatörünün farklı seri direnç (R_s) ve yük (R_L) değerlerinde davranışı inceleniyor. Kişisel bilgileri kapatılmış PDF kopyaları yazının sonunda ZIP olarak indirilebilir.

Ön çalışmalar

  • 2009 ön çalışması: Devre PSpice'ta kurulup V_in −10 V ile 6 V arasında DC sweep ile Zener'in i–v karakteristiği çizilmiş. Zener diyot şöyle anlatılıyor: ileri yönde normal diyot gibi iletir (silisyumda yaklaşık 0.6 V düşüm); ters yönde gerilim kırılma gerilimini (Zener gerilimini) aşınca akım geçirir ve üzerindeki gerilimi bu değerde tutar. Yoğun katkılı p-n ekleminde elektronlar p bölgesinin değerlik bandından n bölgesinin iletim bandına tünelleme yapar; kırılma gerilimi katkılama ile hassas biçimde ayarlanabilir (yaygın toleranslar %5 ve %10). Referans gerilimi üretmede ve düşük akımlı uygulamalarda gerilim sabitleyici olarak kullanılır.
  • 2008 ön çalışması: PSpice ile V(D1) – I(D1) eğrisi (−20 V ile 10 V); Zener diyot "ters bağlandığında üzerinde yazılı gerilimi aşan gerilimi geçiren ve üzerindeki gerilimi o değerde sabit tutan diyot" olarak tanımlanmış, normal diyot ve Zener i–v karakteristikleri karşılaştırılmış (normal diyot için kapalıyken eğim 0, iletimde sonsuz; Zener'de ayrıca ters yönde −V_Z'de iletim).
  • 2012 ön çalışması: 10 V kaynak, 1 kΩ ve D1N750 Zener ile PSpice simülasyonları.

Zener diyot testi

DMM'nin diyot kademesinde ileri yönde 0.7615 V, 0.7756 V; ters yönde "1" (aralık dışı) okunmuş; diyotlar sağlam. Bir raporda ohmmetreyle ileri yönde 710.2 Ω, ters yönde ölçülemeyecek kadar büyük direnç bulunmuş.

İleri ve ters yön karakteristiği (BZX55C)

İleri yön:

v_D (V)2006 rapor A2006 rapor B
0.350.25 µA0.25 µA
0.452.18 µA1.9 µA
0.5520.94 µA19.9 µA
0.6052.21 µA63.6 µA
0.65143.2 µA248 µA
0.701.016 mA0.969 mA
0.755.654 mA5.291 mA
0.8031.01 mA31.44 mA
0.85–69.72 mA

İleri yönde Zener diyot normal bir silisyum diyot gibi davranıyor; yaklaşık 0.7 V'tan sonra iletime geçiyor.

Ters yön:

V_uygulanan (V)V_Z (A)I_Z (A)V_Z (B)I_Z (B)V_Z (2008)I_Z (2008)
22.064 V≈ 02.07 V≈ 0––
44.079 V1.8 µA4.10 V0.85 µA––
65.83 V373 µA5.80 V0.75 mA5.998 V1.763 mA
85.95 V6.46 mA5.94 V6.34 mA6.071 V5.655 mA
105.99 V12.33 mA5.95 V12.62 mA6.109 V11.50 mA
126.00 V18.34 mA5.96 V18.85 mA6.150 V17.31 mA
146.00 V24.26 mA5.97 V24.92 mA6.200 V24.11 mA

Zener gerilimi yaklaşık 6 V; bu değerden sonra gerilim neredeyse sabit kalıyor ve akım hızla artıyor. 2008'deki başka bir raporda (Türkçe) Zener gerilimi 6.3 V civarı bulunmuş.

Raporlardan birinde Zener empedansı Z_Z = V_Z / I_Z olarak 8 V için 5.95 V / 6.46 mA = 921 Ω, 12 V için 6.00 V / 18.34 mA = 327 Ω hesaplanmış.

Not: V_Z / I_Z bir "statik" orandır. Regülasyonda önemli olan dinamik direnç r_Z = ΔV_Z / ΔI_Z'dir; aynı ölçümlerle (6.00 − 5.95) V / (18.34 − 6.46) mA ≈ 4.2 Ω bulunur.

Zener regülatörü

Çıkış gerilimi V_out (2006 rapor A):

R_sV_s = 15 V, R_L = 1.8 kΩV_s = 15 V, R_L = 470 ΩV_s = 8 V, R_L = 1.8 kΩV_s = 8 V, R_L = 470 Ω
390 Ω5.98 V5.97 V5.92 V4.30 V
220 Ω6.01 V6.01 V5.94 V5.42 V
150 Ω6.05 V6.02 V5.96 V5.91 V
100 Ω6.13 V6.07 V5.97 V5.98 V

Akımlar I_L = V_out / R_L, I_s = (V_s − V_out) / R_s, I_Z = I_s − I_L ile hesaplanmış. Örneğin V_s = 15 V, R_L = 1.8 kΩ, R_s = 390 Ω için I_L = 3.32 mA, I_s = 23.1 mA, I_Z = 19.78 mA; V_s = 8 V, R_L = 470 Ω, R_s = 390 Ω için I_L = 9.14 mA, I_s = 9.49 mA ve I_Z yalnızca 0.35 mA, bu yüzden çıkış 4.30 V'a düşüyor (Zener regülasyon bölgesinden çıkmış). Rapor B'deki değerler çok benzer (örneğin 15 V / 1.8 kΩ / 390 Ω için 5.99 V, 8 V / 470 Ω / 390 Ω için 4.40 V).

Not: Raporda V_s = 8 V, R_L = 1.8 kΩ, R_s = 100 Ω satırı için bir önceki satırın (150 Ω) hesabı tekrar yazılmış. Doğrusu I_s = (8 − 5.97) / 0.1 = 20.3 mA, I_L = 3.32 mA, I_Z ≈ 17.0 mA olmalıdır.

2008 raporunda 12 V ve 8 V kaynak, R_L = 820 Ω ve 330 Ω, R_s = 620, 390, 100 Ω ile ölçümler yapılmış: örneğin 12 V'ta R_s = 620 Ω iken çıkış 3.84 V'ta kalırken, R_s = 100 Ω'da 6.41 V'a çıkıyor; 8 V'ta tüm durumlarda çıkış 3.5–4.3 V arasında kalıyor.

İndirme

ZIP dosyası yıllara göre klasörlenmiş yedi ön çalışma ve raporun kişisel bilgileri kapatılmış PDF kopyalarını içeriyor.

EEM214_Zener_Raporlari.zip

ZIP arşivi · 1.9 MB · 24.03.2006

⬇ (1.9 MB)