Expérience de régulateur de tension avec une diode Zener 12 V

Pièces et Matériaux

• Quatre piles 6 V (total 24 V lorsqu'elles sont connectées en série)
• Diode Zener 12 V (ex. 1N4742, Radio Shack #276-563 ou équivalent)
• Résistance 10 kΩ

Pour cette expérience, toute diode Zener basse tension fonctionnera. Nous recommandons une diode dont la tension Zener dépasse la tension d'une seule pile afin que vous puissiez observer son comportement en conditions sous-déclenchement.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapitre 3 : « Diodes et redresseurs »

Objectifs d'Apprentissage

• Comprendre comment une diode Zener régule la tension
• Reconnaître le rôle d'une résistance en série dans un circuit Zener
• Analyser les chutes de tension aux bornes des composants à différents niveaux d'alimentation

Schéma Électrique

 

 

Illustration

 

 

Instructions

Construisez le circuit montré ci-dessus, en vous assurant que la diode Zener est câblée en polarité inverse (cathode vers le positif, anode vers le négatif). Utilisez une seule pile 6 V comme source d'alimentation et mesurez la tension aux bornes de la diode. Enregistrez cette lecture de base.

Ensuite, ajoutez une seconde pile 6 V en série pour créer une alimentation 12 V. Re-mesurez la chute de tension de la diode et la chute de tension de la résistance avec un multimètre.

Continuez en ajoutant une troisième et une quatrième pile, générant respectivement des alimentations 18 V et 24 V. Pour chaque niveau d'alimentation, enregistrez la tension aux bornes de la Zener et de la résistance. Observez que la tension de la Zener n'excède jamais sa valeur de claquage (≈12 V), tandis que la résistance absorbe la tension excédentaire.

Points clés à retenir :

• La diode Zener clampe la tension aux bornes d'elle-même à sa valeur nominale.
• Elle ne peut pas créer de tension ; si l'alimentation est en dessous de la tension Zener, la chute de la diode égale la tension d'alimentation.
• La résistance en série limite le courant et absorbe la tension excédentaire.

Simulation Informatique

Schéma avec numéros de nœuds SPICE :

 

 

Netlist (copiez ce qui suit dans un fichier texte) :

 Diode Zener
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

Un modèle SPICE utilise une diode standard avec le paramètre de claquage inverse (bv=12) réglé sur la tension Zener désirée.

Fiches Connexes

• Fiche de travail : Diodes Zener
• Fiche de travail : Sources d'alimentation régulées