Spanningsregelaar Experiment met een 12‑Volt Zener Diode

Onderdelen en Materialen

• Vier 6‑V batterijen (totaal 24 V in serie aangesloten)
• 12‑V Zener diode (bijv. 1N4742, Radio Shack catalogus #276‑563 of equivalent)
• 10 kΩ weerstand

Voor dit experiment werkt elke lage‑spanning Zener diode. Wij raden een diode aan wiens Zener spanning de spanning van een enkele batterij overschrijdt zodat u het gedrag onder sub‑breakdown condities kunt observeren.

Naslagwerken

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Hoofdstuk 3: "Diodes and Rectifiers"

Leerdoelen

• Begrijpen hoe een Zener diode spanning regelt
• De rol van een serieweerstand in een Zener circuit herkennen
• Spanningsvallen over componenten bij verschillende voedingsniveaus analyseren

Schema

Illustratie

Instructies

Bouw de bovenstaande schakeling, zorg dat de Zener diode in omgekeerde polariteit is aangesloten (kathode naar positief, anode naar negatief). Gebruik een enkele 6‑V batterij als voedingsbron en meet de spanning over de diode. Noteer deze basismeting.

Voeg vervolgens een tweede 6‑V batterij in serie toe om een 12‑V voeding te creëren. Meet opnieuw de spanning over de diode en de spanning over de weerstand met een multimeter.

Ga door met het toevoegen van een derde en vierde batterij, wat 18 V en 24 V voedingen oplevert respectievelijk. Voor elk voedingsniveau, noteer de spanning over de Zener en de weerstand. Observeer dat de spanning over de Zener nooit de breakdown waarde overschrijdt (≈12 V), terwijl de weerstand de overmaat aan spanning op zich neemt.

Belangrijkste inzichten:

• De Zener diode klemt de spanning over zichzelf op de gewaardeerde waarde.
• Hij kan geen spanning creëren; als de voeding onder de Zener spanning is, is de diodeval gelijk aan de voedingsspanning.
• De serieweerstand beperkt de stroom en absorbeert de overschotspanning.

Computersimulatie

Schema met SPICE knoopnummers:

Netlist (kopieer het volgende in een tekstbestand):

Zener diode
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

Een SPICE model gebruikt een standaard diode met de omgekeerde‑breakdown parameter (bv=12) ingesteld op de gewenste Zener spanning.

Gerelateerde Werkbladen

• Zener Diodes Werkblad
• Gereguleerde Stroom Bronnen Werkblad