Diodos smiconductores

Electrónica PFR 2014-II

ELECTRÓNICA

Laboratorio N° 3

“Diodos Semiconductores”

INFORME

Integrantes:

Apellidos y Nombres Sección GrupoAguilar Apolaya Edivaldo C12 – 2 CBarrientos Ruiz Jheyson C12 - 2 CFernández Muñoz Luis C12 - 2 C

Profesor: Carlos Enrique Mendiola Mogollón

Fecha de realización: 27 de septiembre

Fecha de entrega: 1 de Octubre

2014 – II


1.- Objetivo.-

El presente laboratorio tiene como objetivo el reconocimiento de los diferentes tipos de diodos, así como su funcionamiento en cada uno de ellos.

2.- Fundamento Teórico.-

Diodos semiconductores :

El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior los terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N)

El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta.

Diodos de conmutación:

Los diodos de conmutación o rápidos se caracterizan por ser capaces de trabajar con señales de tipo digital o lógico que presenten unos tiempos de subida y bajada de sus flancos muy breves. El factor o parámetro que caracteriza a estos diodos es el tiempo de recuperación inverso (TRR) que expresa el tiempo que tarda la unión P-N en desalojar la carga eléctrica que acumula, cuando se encuentra polarizada inversamente (efecto similar a la acumulación de carga de un condensador), y recibe súbitamente un cambio de tensión que la polariza en sentido directo.

Diodo Zener:

Tipo especial de diodo empleado en los reguladores y estabilizadores de corriente. El diodo de Zener funciona como un interruptor que permite el paso de corriente solamente cuando ésta supera cierta tensión, denominada de ruptura. En el regulador de tipo electrónico, en la práctica desarrolla la misma función que los contactos vibrantes de tipo mecánico. Además, respecto a estos últimos, posee una menor sensibilidad a las variaciones de temperatura y no produce perturbaciones en la radio.

Diodo LED :

Es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor está comúnmente

http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/regulador-definicion-significado/gmx-niv15-con195351.htm


encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes.Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida.

3.- Resultados del Laboratorio

3.1.-Procedimiento.-

3.1.1.- Reconocimiento de Diodos y sus Valores.-

Para empezar procedemos a reconocer los diferentes tipos de diodos con sus correspondientes

valores técnicos:

1N4007 Tipo de Diodo: Diodo semiconductor Material: Silicio

Características Técnicas:

Voltaje inverso de Pico (PIV):1KV

Corriente Máxima: 30A

1N4148Tipo de Diodo: Diodo Conmutación Material: Germanio


Voltaje inverso de Pico (PIV):100V

Corriente Máxima: 450mA

ECG 109 o NTE 109

Tipo de Diodo: Diodo Semiconductor Material: Germanio


Voltaje inverso de Pico (PIV):100V

Corriente Máxima: 200mA

1N4733A

Tipo de Diodo: Diodo Zener

Características Técnicas: Voltaje Zener: 5,1V

Corriente Máxima: 49mA Potencia Máxima: 1 W


ECG3007

Tipo de Diodo: Diodo LED

Características Técnicas: Corriente Máxima: 50mA Voltaje inverso de pico (PIV): 5V

3.1.2.- Pruebas de Diodos.-

En este caso, procederemos a hacer pruebas de diodo, ya sea directa o inversamente, luego se completara algunas tablas.-

a) Polarización Directa b) Polarización Inversa

fig2

0,558V 0L

Ahora procedemos a medir la inversa o directamente los diodos indicados:

Prueba en Polarización

Diodo de Germanio ECG 109

Diodo de Conmutación 1N4148

Diodo Led ECG 3007

Diodo Zener 1N4733

Directa 0,286V 0,588V 1,785V 0,702VInversa 0L 0L 0L 0L

3.1.3.- Circuito 1 con Diodo Semiconductor.-S prepara el siguiente circuito en el Protoboard para llenar la tabla siguiente.-

Procedemos a medir el voltaje en cada componente y luego calcularemos la corriente de


la resistencia, comprobada por el simulador Multisim.

Voltaje de la Fuente Vdc

Voltaje en el Diodo

Voltaje en la Resistencia

Calculo de la Corriente en la Resistencia

12V 0,705V 11,38V 11,52mA

Calculo de la Corriente.-

R = 0,980Ω

VL = 12V – 0,705V = 11,29V

IL= VlRl

IL= 11,29V0,980KΩ

IL=11,52mA

En el multisim se puede observar datos muy parecidos, aunque no son los requeridos.

Ahora invertimos la polaridad del Diodo y procedemos a medir:

Voltaje de la Fuente Vdc

Voltaje en el Diodo

Voltaje en la Resistencia

Corriente en la Resistencia

12V 0V 0V 0A


Aquí en el simulador, nos muestra un mínimo voltaje en niveles de micro voltios casi imperceptible.3.1.4.- Circuito 2 con Diodo LED.-Procedemos a armar el siguiente circuito con diodo LED y responder las siguientes preguntas:

D1LED1

R1330 ohm

+ V15V

¿Qué observa en el Diodo LED?

El Diodo led se enciende

¿Por qué?

Porque esta polarizado directamente

Calcular la corriente que pasa por el diodo:

Sea VF = 5V y RF = 330Ω

Entonces:


Id=VfRf

Id= 5V330Ω

Id=15,152mA

La corriente calculada del diodo LED es de 15,152mA y lo confirmamos con el simulador:

¿Qué sucede cuando invierte la polaridad del Diodo LED?Este no logra encender, ya que por el principio de diodos, cuando son concertados inversamente no conducen corriente

3.1.5.- Circuito 3 con generador de funciones y un diodo semiconductor.-En este circuito se va a generar una señal cuadrada de 10 Vpp, y se observara en el osciloscopio con la característica de 5 vol/div en DC.

Señal obtenida en el punto B con el Osciloscopio

B A

1000 Hz

V15/5V

1N4148D1

R11k


Señal obtenida en el punto A con el Osciloscopio

Se observa que antes de que la corriente pase por el diodo, la señal es alterna pero con su respectivo voltaje de pico, en cambio después que pasa por el diodo solo conduce señal positiva pero con una pequeña caída de tensión.


3.1.6.- Circuito 4 con diodo Zener y LED.-

A continuación montamos el siguiente circuito en el Protoboard y procedemos a medir y completar las siguientes tablas:

Primero medimos las tensiones:

Tensión en el Diodo Rectificador

Tensión en el Diodo zener

Tensión en el Diodo Led

Tensión en la Resistencia R3

Tensión en la Resistencia R1

0,725V 5,14V 1,89V 6.23V 3.25V

Luego medimos las corrientes que pasa por cada componente:

Corriente en el Diodo Rectificador

Corriente en el Diodo zener

Corriente en el Diodo Led

Corriente en la Resistencia R3

Corriente en la Resistencia R1

19,02mA 15.64mA 3.38mA 19.02mA 3.38mA

Algunas gráficas obtenidas del Multisim:

-Corriente del Diodo Zener

-Corriente del Diodo Semiconductor


-Corriente de la Resistencia R3

-Corriente de la Resistencia R1

-Corriente que pasa por el Diodo LED

3.1.7.-Circuito 5 con generador de función de señal TTL (pulsos positivos de 5 VDC)


Se obtiene los siguientes gráficos en el osciloscopioAntes del diodo

Después del diodo


Se observa que la tensión después del diodo disminuye con respecto a la tensión que había antes del diodo

4.-PROBLEMA PROPUESTO EN FORMATO DE INFORME:

Calcular y desarrollar el procedimiento completo para obtener el valor de la corriente en R1 del siguiente circuito:

Para comenzar buscamos el dato en el Datasheet del diodo 1N4742:


Luego de este dato procedemos con los cálculos matemáticos

Vs=Vf−Vd Rs = 330Ω

Vs=18V−0,7V=17,3V

Is=Vs−VzRs

Is=17,3V−12V330Ω

= 5,3V330Ω

= 16,6mA

IL= VzRL

= 12V2,2KΩ

=5,45mA

Iz=Is−Il=16,6mA−5,45mA=11,15mA

Validaremos estos datos con la simulación en el Multisim:

Corriente del Diodo Zener


Corriente de la Carga R1 de 2,2 Kohm

Corriente de la fuente

La mayoría de los datos no llegan a salir exactos, ya que por no ser los diodos correctos, solo salen datos aproximados.

LABORATORIO N° 2

APLICACIÓN DE LO APRENDIDO

1.- ¿Qué clase de dispositivo es un diodo?

Es un dispositivo que rectifica la corriente, de alterna la convierte a continua, que es el tipo de corriente que normalmente usan los equipos electrónicos.

2.- ¿Cómo está polarizado un diodo que no conduce?

Esta polarizado inversamente.

3.- ¿Cuándo circula corriente por el diodo como esta polarizado?

Esta polarizado directamente.


4.- Describa el comportamiento del diodo ideal

En un diodo ideal simplemente se comporta como un interruptor, en otras palabras cuando se polariza directamente pasa la tensión sin ningún tipo de caída, pero si esta polarizado inversamente, no circula la tensión.

5.- ¿Que Diodo se polariza inversamente para que funciones como regulador de voltaje?

El diodo Zener es quien se polariza inversamente para funcionar como regulador.

6.- ¿Qué características debe tener un Diodo para aplicarlo como

interruptor rápido?

Debe de ser un diodo de conmutación, con alto Voltaje de pico inverso (PIV)

7.- ¿Qué aplicación se puede dar a un Diodo Zener?

Se usa después que se rectifica la corriente, exactamente para mantener una

tensión constante, normalmente se usa en las fuentes de tensión como por

ejemplo cargadores de celulares.

8.- ¿Qué aplicaciones se puede dar a un Diodo de Germanio?

Se le puede dar el uso como diodo de conmutación o como diodo

semiconductor.

Apellidos y Nombres:………………………………………Grupo:……………Mesa:………..

PUNTAJE:

5.- Observaciones

La concentración es muy importante, estar atentos a la polaridad con la que se conectan algunos componentes o el orden como se conectan, podrían malograrse.

Estar atentos mientras se acopla el osciloscopio al protoboard, ya que los componentes se pueden mover de su lugar y fallar en la medición.

Verificar que los diodos estén en buen estado, ya que si no fuera el caso, tuviéramos medidas erróneas.


Previamente se debió tener conocimiento sobre el funcionamiento de los diodos: semiconductores, conmutación, zener y LED, para no tener ningún tipo de inconveniente al realizar la experiencia.

6.- Conclusión:

Se comprobó experimentalmente el comportamiento de los diversos tipos de diodos tales como: Diodo zener, diodo de conmutación, diodo semiconductor y diodo LED; así como se observaron el funcionamiento de los diodos en los circuitos propuestos en la experiencia, esto fue posible gracias al uso del generador de funciones y el osciloscopio.

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