Como testar diodos zener (INS150)

Neste site, ensinamos como testar centenas de tipos diferentes de componentes eletrônicos, utilizando as mais diversas técnicas. Essas técnicas fazem uso desde instrumentos simples como o provador de continuidade e o multímetro até o uso do osciloscópio no levantamento de curvas juntamente com o traçador de curvas. Este artigo é uma amostra do que o leitor vai encontrar no site e ao mesmo tempo vai lhe ensinar que existem muitas alternativas para se testar um componente suspeito.

Os diodos zener são dispositivos semicondutores formados por uma única junção PN e que funcionam polarizados no sentido inverso. Na ruptura inversa, conforme mostra a figura 1, dentro de uma faixa de correntes eles mantém constante a tensão num circuito.

Ruptura inversa.

Os diodos zener são usados na regulagem de tensão ou como referência, podendo ser encontrados com diversas dissipações e para diversas tensões. Na figura 2 temos o símbolo e aspecto dos tipos mais comuns.

Símbolo e aspecto do diodo zener.

Na prática encontramos diodos com tenões que vão de 1,8 V a 150 V e dissipações que vão de 400 mW a mais de 10 W.

O que testar

O teste básico de um diodo zener consiste em se verificar o estado de sua junção, mas esse apenas detecta um componente que, com certeza esteja aberto ou em curto. Inclusive em caso de dúvidas, o teste mais simples não acusa se é um diodo comum ou um diodo zener.

Um teste mais completo pode ser realizado para determinar a tensão zener, mas esse exige alguns arranjos adicionais como uma fonte de tensão. Essa tensão zener, e se o componente se encontra em bom estado, podem também ser verificados com a ajuda de um osciloscópio e o traçador de curvas.

Nesse caso, o osciloscópio também é útil para identificar o componente e mostrar sua curva característica.

Instrumentos Usados

* Provador de continuidade

* Multímetro

* Fonte de alimentação e circuito de prova

* Osciloscópio e traçador de curvas

Para os leitores que usam muito os diodos zener, o circuito de prova pode ser mantido montado, consistindo num excelente recurso para se determinar as características desse tipo de componente.

Lembramos que existem muitos diodos zener em que pela simples indicação do tipo não podemos saber qual é a sua tensão. É o caso dos diodos zener da série 1N.

A tabela abaixo pode facilitar bastante os leitores que trabalham com esse tipo de componente:

Diodos Zener - 1N

Para os diodos da série BZX ou BZY, como o BZX76C5V1, o 5V1 indica que se trata de um diodo de 5,1 V.

Os Testes

1. Com o Provador de Continuidade e Multímetro

Trata-se da prova mais simples em que apenas verificamos o estado da junção. Essa prova apenas revela se o componente está aberto ou em curto. Nada podemos saber sobre sua tensão zener, dissipação ou outras características importantes.

Também observamos que ela só deve ser realizada com um provador de continuidade que tenha uma alimentação interna menor do que a tensão zener do diodo provado. Por exemplo, um provador de continuidade que aplique 6 V no componente em prova não serve para testar um diodo zener de 3,3 V.

a) Coloque o multímetro numa escala intermediária de resistências (? x 10 ou ? x 100 se for analógico ou 2000/20 000 ? se for digital). Zere-o se for analógico. Se usar o provador de continuidade, coloque-o em condições de funcionamento.

b) Retire o diodo zener em teste do circuito (se esse for o caso) ou levante um dos seus terminais (*).

c) Meça a resistência ou verifique a continuidade no sentido direto e no sentido inverso (teste e depois repita o teste invertendo as pontas de prova).

A figura 3 mostra como realizar essa prova.

Realizando a prova.

Obs: certifique-se de que o diodo zener pode suportar a corrente aplicada pelo provador de continuidade, principalmente se for tipo de muitom baixa dissipação.

Interpretação da Prova

Exatamente como no caso de um diodo comum, deve ser lida uma baixa resistência ou continuidade quando na polarização direta. Na polarização inversa deve ser lida uma alta resistência.

Diodos com baixa resistência ou continuidade nas duas provas estão em curto. Diodos com alta resistência nas duas prova estão abertos. Uma resistência inversa entre 20 k ? e 200 k ? indica um diodo com fugas.

Observação:

Com o circuito ligado é possível medir a tensão zener nos terminais do diodo. Se ele for muito baixa ou acima do esperado, é sinal que o diodo se encontra com problemas.

Trata-se de uma prova "no circuito", que deve ser feita com um multímetro na escala de tensões DC. O multímetro deve ter uma elevada resistência de entrada (5 000 ?/volts para maior confiabilidade). A figura 4 mostra como essa prova pode ser feita.

Testando o componente no circuito.

2. Com o Circuito de Prova

Para diodos zener até uns 30 V é possível fazer o teste de funcionamento, determinação da tensão zener e até mesmo determinar sua polaridade com o circuito mostrado na figura 5.

Determinação da tensão.

Para esse teste é preciso contar com um multímetro comum (analógico ou digital), o qual colocado na escala de tensões DC, indicará a tensão zener.

Veja que se trata basicamente da prova anterior no circuito. Ela é indicada para o caso em que o diodo não está num circuito, mas é obtido de outra forma.

Procedimento

Basta ligar o diodo zener em teste no local indicado e ler no multímetro a tensão zener. Para diodos zener com tensões maiores, pode ser usado um transformador de maior tensão, aumentando-se o resistor proporcionalmente tanto em valor ohmico como em dissipação.

Interpretação da Prova

No multimetro deve ser lida a tensão zener se o componente estiver em boas condições. Se for lida tensão nula o diodo ze encontra invertido. Se a tensão estiver muito acima do valor esperado (tensão zener), o componente se encontra aberto. Se a tensão lida for de aproximadamente 0,7 V, o diodo está invertido. Desinverta-o e faça nova leitura de tensão.

3. Usando o Osciloscópio

O osciloscópio também pode ser usado para se determinar as características de um diodo zener e verificar se ele está em condições de funcionamento. Na figura 6 temos o circuito com o traçador de curvas (ver anexo)...

No traçador de curvas.

Observe que o osciloscópio é ajustado na função de varredura externa ou A/B, B/A ou X/Y.

Procedimento:

a) Ajuste o osciloscópio para observar uma das formas de onda mostradas na figura 7.

b) Compare essas formas de onda com as mostradas na figura.

Na figura 6 temos as possíveis formas de sinal que devem ser observadas e o que elas significam.

No ajuste do osciloscópio.

(a) Diodo zener bom (curva característica normal)

(b) Diodo com fuga

(c) Diodo aberto

(d) Diodo em curto

(e) Não é um diodo zener ou sua tensão é maior do que a fornecida pelo circuito de teste

Observações

Diodos zener de altas potências podem exigir uma corrente mais intensa nos circuitos de prova. Nestes casos, os resistores de limitação de corrente usados devem ter seus valores ohmicos reduzidos e suas dissipações aumentadas.

Também devemos ressaltar que a posição da imagem na tela pode variar conforme a função selecionada seja B/A ou A/B.

Conforme a tensão do zener, se for superior a 24 V, deve ser usado um transformador de maior tensão de secundário e resistores limitadores de corrente maiores.

Também informamos que no livro Como Testar Componentes, além de muitos outros componentes, temos também pormenores sobre a construção do traçador de curvas, instrumento de grande utilidade no teste de componentes com o osciloscópio.

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