LABORATORIO N° 0

INGENIERÍA MECATRÓNICA JUAN CARLOS GONZALES AROSTE

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

Laureate Internacional Universities®

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

Curso: Circuitos electrónicos

Laboratorio N°2

DOCENTE:

Solís Tipian Martin Albino

PARTICIPANTE:

GONZALES AROSTE JUAN CARLOS

Lima – Perú

2013



LABORATORIO Nº 0

RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS

MATERIAL Y EQUIPO:

01 Termistor NTC - 470 01 Fuente de Alimentación Programable

01 Multímetro O1 Fotoresistencia LDR

01 Protoboard Cables de conexión.

01 foco de 120mA – 12v (ó equiv) 01 Resistor 100(2W), 1K , 270 K PROCEDIMIENTO:

1.- Curva característica de un foco de filamento. Variando la tensión de la fuente V, medir los valores de Vf y VR llenando la tabla adjunta y si es necesario, otros valores.

V 2 4 6 8 10 12 14 16 VDC

Vf 0.41 0.79 1.18 1.57 1.95 2.34 2.73 3.12 VDC

VR 1.59 3.21 4.82 6.43 8.08 9.66 11.3 12.9 VDC

I 15.9 32.1 48.2 64.3 80.5 96.6 113 129 mA

Rf 406.45 709.55 1.18K 1.57K 1.95K 2.34K 2.79K 3.12K s

Completar el cuadro por cálculo de la corriente RVI R

OBJETIVO: Mostrar al alumno las características no lineales de las resistencias

semiconductoras. Utilizar los instrumentos y construcción de curvas

características de elementos.

-

VFOCO

+ VR

RF

+

100

-

I

VF


Calcular el valor de la resistencia del foco IV

R ff

Trazar la curva Rf vs Vf, donde Vf representa proporcionalmente a la temperatura.

2.- Curva característica de un termistor NTC. Armar el circuito de la figura adjunta Verificar que la resistencia serie sea del mismo rango que el termistor y que en ningún caso se exceda de 20mA de polarización. En este caso el foco trabajará como una fuente térmica, conectado directamente a V. Variar la tensión V y tomar las lecturas de VR y VT en el termistor. Cuidar de no exceder al voltaje de trabajo del foco. -

0

1000

2000

3000

4000

0.41 0.79 1.18 1.57 1.95 2.34 2.73 3.12

Curva de corriente

Curva de corriente

V 0 2 4 6 8 10 12 VDC

VR 0 0.12 0.15 0.18 0.23 7.57 9.92 VDC

VT 0 1.88 3.85 5.82 7.75 2.43 2.08 VDC

I 0 1.21 1.47 1.81 2.49 75.7 99.2 mA

RT 999.9 1.87K 3.9K 5.82K 7.75 2.43K 2.08K s

V

TERMISTOR NTC

FOCO

+VR

RF12

+

-

I

RT

-

1K

T

VT


Calcular el valor de la corriente en el termistor RVI R

- Calcular el valor de la resistencia IVR T

T

- Construir la curva de RT vs VT considerando que V, la tensión en el foco,

será proporcional a la temperatura.

3.- Curva característica de una fotoresistencia LDR. Con el mismo circuito anterior, colocar una LDR en el lugar del termistor y en serie colocar una resistencia de 270

K . Proceder con los mismos pasos del caso anterior. En este caso el foco será una fuente de luz para la fotoresistencia.

1 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 1.88 3.85 5.82 7.75 2.43 2.08

V 0 2 4 6 8 10 12 VDC

VR 0 0 1 1.01 1.01 1.01 1.01 VDC

VL 0 2 3 4.99 6.99 8.99 11 VDC

I 0 0 1 1.01 1.01 1.01 1.01 mA

RL 0 1K 2.99K 4.99K 6.99K 8.99K 10.99K s

V

FOTO RESISTENCIA LDR

FOCO

+VR

RF12

+

-

I

RL

-

1K

VL


INFORME PREVIO:

1.- Hacer una introducción teórica del fundamento de conducción de los semiconductores.

Los semiconductores como el diodo, permiten el paso de la corriente solo en una dirección.

2.- Explicar la variación de la resistencia del filamento conductor en el foquito

incandescente. En el caso del filamento no se puede expresar de forma simplista el comportamiento de su valor resistivo, diciendo que "aumenta"; por las razones que se explican a continuación: El filamento de tungsteno de una lámpara incandescente está formado por un alambre extremadamente fino, mucho más que el de un cable cualquiera. Por ejemplo, en una lámpara de 60 watt, el filamento puede llegar a medir alrededor de 2 metros de longitud y de grueso solamente 3 x 103 = 0,003 mm. Para que la longitud total del filamento ocupe el menor espacio posible, el alambre se reduce por medio de un doble enrollado. El filamento de tungsteno presenta un problema y es que el metal se evapora al alcanzar temperaturas tan altas como la que produce la incandescencia. En ese estado, algunos átomos de tungsteno se excitan tan violentamente que saltan al vacío dentro de la bombilla y se depositan en la pared interna del cristal, ennegreciendo y volviéndolo opaco a medida que más se utiliza la lámpara.

3.- Enumerar las resistencias semiconductoras y sus aplicaciones en electrónica / electricidad.

Dentro de los semiconductores podemos definir los siguientes componentes electrónicos:

TERMISTORES

Son dispositivos cuya resistencia varía en función de la temperatura.

Existen dos tipos de termistores:

- Termistores NTC.- (Coeficiente de temperatura negativo) Son componentes en los cuales disminuye su resistencia al aumentar la temperatura.


+ TEMPERATURA » - RESISTENCIA - TEMPERATURA » + RESISTENCIA

Símbolo: Aspecto físico:

También, en su aspecto físico, pueden presentar franjas de colores. En este caso, para conocer su valor, se emplea el código de colores de resistencias, observando los colores de abajo hacia arriba: Las franjas 1ª, 2ª y 3ª expresan el valor en ohmios a 25º C y la franja 4ª indica su tolerancia en %.

- Termistores PTC.- (Coeficiente de temperatura positivo) Son componentes en los cuales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura.

+ TEMPERATURA » + RESISTENCIA - TEMPERATURA » - RESISTENCIA


Aplicaciones de los Termistores.-

- Termostatos de estufas, aire acondicionado, etc. - Detectores para alarmas contra incendios. - Compensación del valor óhmico en circuitos al variar la temperatura.

FOTO-RESISTORES O LDR ( Resistencia Dependiente de la Luz )


Estos dispositivos electrónicos son capaces de variar su resistencia en función de la luz que incide sobre ellos. Están compuestos por Sulfuro de Cadmio, compuesto químico que posee la propiedad de aumentar la circulación de electrones a medida que aumenta la luz.

+ LUZ » - RESISTENCIA - LUZ » + RESISTENCIA


Aplicaciones de la LDR.-

- Como detector de presencia, cuando se interrumpe la luz que incide sobre el. - Como interruptor crepuscular, encendiendo una lámpara cuando se hace de noche.

VARISTORES O VDR.- ( Resistencia Dependiente del voltaje )

Son componentes cuya resistencia aumenta cuando disminuye el voltaje aplicado en sus extremos.

- VOLTAJE » + RESISTENCIA + VOLTAJE » - RESISTENCIA


Aplicaciones de la VDR.-

- Compensación del valor óhmico cuando varia la tensión en un circuito. - Estabilizadores de tensión.

LOS DIODOS


Si unimos un semiconductor tipo "P" con uno tipo "N", obtendremos un "DIODO".

Existen los siguientes tipos de Diodos:

DIODO RECTIFICADOR.-

Estos diodos tienen su principal aplicación en la conversión de corriente alterna AC, en corriente continua DC.


A significa Ánodo (+) y la K significa Cátodo (-). En la imagen de su aspecto físico observamos una franja blanca, esta representa al cátodo.

Polarización directa y polarización inversa de un diodo rectificador.-

A.- Polarización directa. El positivo de la batería va al ánodo y el negativo al cátodo. El diodo conduce manteniendo en sus extremos una caída de tensión de 0.7 voltios.

B.- Polarización inversa. El positivo de la batería va al cátodo y el negativo al ánodo. El diodo no conduce. Toda la tensión cae en el . Puede existir una pequeña corriente de fuga del orden de µAmperios.

PUENTE RECTIFICADOR.-

Los fabricantes han incluido dentro de una misma cápsula cuatro diodos rectificadores con montaje llamado "en puente".



Observamos en el símbolo dos terminales de entrada de corriente alterna y dos de salida de corriente continua. Los terminales del puente rectificador pueden cambiar, dependiendo del fabricante. Vemos que pueden tener distintos aspectos, que dependen sobre todo de la potencia que sea necesaria en el circuito al que van destinados.

Aplicaciones .-

- Se utilizan en fuentes de alimentación conectados a la salida de un transformador para poder obtener en su salida, indicada por las patillas + y -, una corriente continua.

DIODO DE SEÑAL.-

Este tipo de diodo se utiliza para la detección de pequeñas señales, o señales débiles, por lo que trabaja con pequeñas corrientes. La tensión Umbral, o tensión a partir de la cual el diodo, polarizado directamente, comienza a conducir, suele ser inferior a la del diodo rectificador. O sea la V.Umbral es aproximadamente 0,3 voltios.


El material semiconductor suele ser el Germanio.

Aplicaciones .-

- Se emplean, sobre todo el la detección de señales de Radio Frecuencia (RF). Se utilizan en etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales.


DIODO PIN.-

Este diodo tiene aplicaciones en circuitos donde utilizan frecuencias muy altas como VHF, UHF y circuitos de microondas.


Cuando se le aplica una polarización directa al diodo PIN, conduce corriente y se comporta como un interruptor cerrado. Si se le aplica una polarización inversa se comporta como un interruptor abierto, no dejando pasar la señal.

DIODO ZENER.-

El diodo zener sirve para regular o estabilizar el voltaje en un circuito. Esto quiere decir que tiene la propiedad de mantener en sus extremos una tensión constante gracias a que aumenta la corriente que circula por el.


En el cuerpo del diodo suele venir indicada la tensión a la que estabiliza, ejemplos: 5V1 Diodo zener que estabiliza a 5,1 voltios. 6V2 Diodo zener que estabiliza a 6,2 voltios. Según el código de identificación europeo será: Ejemplo: B Z Y 79 - C 15 - BZY79.....Indica el tipo de diodo zener. - C ...........Indica la tolerancia, A= 1%, B= 2%, C= 5%, D= 10%, E= 15% - 15 ..........Indica que el zener estabiliza a 15 voltios

Circuito ejemplo:


El diodo zener se utiliza en los circuitos, con polarización inversa, es decir positivo en el cátodo y negativo en el ánodo.

DIODO VARACTOR O VARICAP.-

Este dispositivo se fabrica con la finalidad de obtener un condensador electrónico compuesto a base de semiconductores.

Símbolo:

Se utiliza con polarización inversa. Al aplicarle una tensión en sus extremos se almacena una carga eléctrica como en un condensador. Cuanto mayor sea el voltaje aplicado, menor será la capacidad.

Aplicaciones .-

- La aplicación más importante es en los sintonizadores de canales, utilizados tanto en videos, como en los televisores actuales.

Las bandas que se pueden sintonizar son:

- BANDA I o VL .- Canales bajos de VHF DE 47 A 68 MHZ - BANDA III o VHF .- Canales altos de VHF DE 174 A 230 MHZ - BANDA V o UHF .- Canales altos DE 470 A 854 MHZ


FOTODIODO.-

Es un dispositivo que tiene la propiedad de que estando polarizado directamente, conduce cuando recibe luz.

Símbolo:

Aplicaciones.-

- Se utiliza en televisores, videos, y equipos de música como sensor de los mandos a distancia que utilizan diodos emisores de rayos infrarrojos.

DIODO LED.- ( Diodo Emisor de Luz )

Es un diodo que realiza la función contraria al fotodiodo. Cuando se le aplica tensión, polarizado directamente, emite luz. Se fabrica con un compuesto formado por Galio, Arsénico y Fósforo.


La zona plana, donde comienza una de las patillas, indica el cátodo .

Aplicaciones.-

- Se emplean, en aparatos electrónicos como indicadores luminosos, por ejemplo: televisores, videos, mandos, etc.


4.- Dibujar las curvas de cada elemento y explicar la dependencia. Utilizar el eje horizontal con el voltaje del foco para todos los casos y poder comparar las variaciones con la tensión, proporcional a la temperatura y a la luz.

5.- Dar algunas apreciaciones y conclusiones de la experiencia realizada. Dentro de las simulaciones se aprecia como la resistencia varía de acuerdo al aumento de la temperatura, de ese mismo modo la corriente varia, es así que los semiconductores pueden ser aplicados como rectificadores y también como resistencias variables

6.- Investigar sobre circuitos integrados MOC y Optoelectrónicos.

MOC


Son conocidos como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico, basan

su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar

señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles cuando se

utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y/o PICAXE si queremos proteger

nuestro microcontrolador este dispositivo es una buena opción. En general pueden

sustituir los relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la

ausencia de rebotes. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento

eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida.

Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de luz, y

un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor

luminoso, todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por

lo general es del tipo DIP.

OPTOELECTRONICOS

Esta asignatura va a tratar sobre los dispositivos optoelectrónicas, que son

aquellos que trabajan conjuntamente con señales electrónicas y ópticas. Más

concretamente son capaces de transformar señales electrónicas en ópticas o

viceversa. Como ejemplo tenemos la lámpara incandescente, más comúnmente

conocida como bombillo o también un fluorescente, ambos transforman una señal

eléctrica o electrónica en luz, es decir, transforman electrones en fotones. En el

otro lado tenemos, por ejemplo, una célula solar que hace la función contraria

transforma fotones en electrones.

7.- Indique sus observaciones y conclusiones.

Las resistencias semiconductoras tienen las propiedades de varias de

acuerdo a la temperatura, es así que sus usos en la electrónica son muy amplios, gracias a esta práctica se pudo conocer cómo se comporta mediante las gráficas.

los MOC se usan para aislamiento galvánico

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