TRABAJO PRACTICO Nro 1 DIODOS - 2009

8/4/2019 TRABAJO PRACTICO Nro 1 DIODOS - 2009

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Trabajo Practico

N: 1

Universidad Tecnolgica NacionalFacultad Regional Mendoza-Ingenieria

Electromecnica

Grupo N:

FechaCATEDRA:ELECTRNICA INDUSTRIAL

DIODOS. CIRCUITOS RECTIFICADORES Curso

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1. Fundamentos tericos

Actualmente la energa se genera en gran escala bajo las formas de corrientesalternas, por lo regular en redes trifsicas, y para muchas aplicaciones serequiere contar con corriente continua, fundamentalmente en aplicacioneselectrnicas.

Las mquinas tradicionales para generar corriente continua ya casi no seemplean, y ciertos dispositivos han ocupado su lugar para esa misin.Dichos dispositivos reciben el nombre genrico de fuentes de alimentacin.Una fuente de alimentacin est formada por bloques, en el presente informe sehar hincapi sobre dos de estos bloques:

RectificadorFiltro

La seccin del rectificador emplea uno o ms dispositivos de conduccinunidireccional para cambiar las variaciones de bipolaridad de CA en variacionesunipolares de CC. Eldispositivo de conduccin unidireccional que normalmentese usa, es un diodo.

El Diodo

El diodo semiconductor es una unin P-N conectada a dos terminales yconvenientemente encapsulada para dar al conjunto resistencia mecnica.En su cuerpo est marcada la sealizacin de las regiones y el cdigo deidentificacin del mismo.Sus terminales se denominan:

nodo (A), conectado a la regin P.Ctodo (K), conectado a la regin N.

Unin P-N

Si en un nico material semiconductor, ya sea de germanio o silicio, seintroducen impurezas tipo P en un extremo e impurezas tipo N en el otro se


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obtiene una unin P-N. La figura muestra un modelo simplificado de laconstruccin del diodo.

En la zona P existen iones negativos y huecos mientras que en la zona N hayiones positivos y electrones.AL realizarse la unin, se produce una difusin de electrones hacia la zona P yde huecos hacia la zona N para recombinarse entre ellos, hasta el momento enque en la zona P haya una concentracin de cargas negativas y en la zona N decargas positivas, que interrumpe la difusin por establecerse un campo elctricoo barrera de potencial que impide el paso de cargas elctricas a no ser que seles comunique una energa suficiente.

Polarizacin Directa

El nodo o punta de flecha corresponde a la regin P, y la barra, al ctodo oregin N. Cuando polarizamos directamente un diodo, el terminal positivo de labatera se conecta a la regin P y el terminal negativo a la regin N. Supngaseque empezamos a aumentar lentamente la tensin V. Al principio, I crecelentamente, regin A, debido a que la tensin aplicada V no ha reducido losuficiente la barrera de potencial inherente.


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Si V sigue aumentando, hallamos que I crece rpidamente debido a que V se hahecho por fin lo suficientemente grande para reducir de un modo significativo elpotencial interno de barrera y hacer que la corriente de recombinacin seabastante grande.El efecto neto es que son muchos los portadores de carga que cruzan la unin.Un hueco de la regin P que cruce la unin y se combine con un electrn de laregin N, tender a dar a la regin N una carga positiva. Esto significa que unelectrn del conductor conectado al terminal negativo de la batera ser atradopor el material N y sustituir, por tanto, al electrn que se combino con el hueco.

Polarizacin inversaSi invertimos la polaridad de la batera, el diodo queda polarizado inversamente.El aparato que mide I debe ser un microampermetro sensible, pues, I esusualmente del orden de los microamperios. En este caso vemos que el campoestablecido a travs del cristal por V es tal que tiende a ayudar a la barrerainterna de potencial a impedir que los portadores crucen la unin. Los huecos

libres de la regin P son rechazados de la unin hacia el terminal negativo de labatera. Los electrones libres de la regin N tambin son rechazados de la unin,pero hacia el terminal positivo de la batera. Cuanto ms negativa se vuelve V,ms aumenta la anchura de la regin vaca.


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Se observa en la grfica que la corriente inversa de saturacin IS se estabilizarpidamente y permanece prcticamente constante para grandes aumentos de latensin inversa.Si se aumenta esta tensin lo suficiente se llega a la tensin de ruptura,entonces la intensidad crece apreciablemente. El origen de esta corriente esdebido a los portadores minoritarios que, al ser arrancados, debido al elevadocampo elctrico que es producido en la proximidad de la unin, provocan unfenmeno de avalancha sobre los dems portadores, produciendo un deterioro

irreversible del cristal. Este fenmeno se lo conoce como ruptura zener.

El Rectificador

Es definido como un dispositivo que convierte corriente alterna en corrientecontinua, en virtud de una caracterstica que permite el paso de corriente en unsentido. De acuerdo con esto el trmino rectificador significa un dispositivo paracontrolar una corriente en funcin de su sentido.Los rectificadores son una de las aplicaciones ms importantes de los diodossemiconductores. Existen tres tipos bsicos:

De media onda

De onda completaRectificador puente

Rectificador de Media OndaEl circuito de la figura est compuesto por un diodo D, una resistencia de carga

RL y una fuente de tensin alterna VL.En cualquier momento la suma de las cadas de tensin en el circuito ha de ser

igual a la entregada por VL.Cuando est presente el semiciclo positivo, el diodo est polarizado

directamente con lo cual deja pasar la corriente en el sentido indicadoprovocando una cada de tensin en el diodo VD = 0,7 V.


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En el siguiente semiciclo, D se polariza inversamente; si despreciamos lapequea corriente inversa, el diodo no deja circular corriente por el circuito, deesta forma VRL = 0 V y, por tanto, VD = VL.Por lo tanto la corriente que circula por RL es slo en un sentido.

Rectificador de Doble Onda

En la figura inferior cualquiera de las mallas A-D1-RL-C o B-D2-RL-C constituyepor s misma un rectificador de media onda.La peculiaridad estriba e la necesidad de disponer de dos tensiones de entrada

de igual amplitud, pero desfasadas 180; esto se consigue con un transformadorcon toma central y haciendo de sta la masa.Mediante esto conseguimos que siempre est uno de los dos diodos

directamente polarizado y, por tanto, que circule en todo momento corriente porRL.Cuando A es positivo con respecto a C, B es negativo con respecto al mismo

punto por tanto D1 conduce y D2 est bloqueado; de esta forma la corriente quecircula por RL es debida a Vl1.Cuando cambia la polaridad, o sea, cuando B es positivo respecto a C, A es

negativo comparado directamente VAB con VRL, hemos conseguido que duranteambas alternancias de VAB circule corriente por RL.Los valores medios de la tensin en RL sern, por tanto, diferentes y mayores

que en el rectificador de media onda.


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Rectificador PuenteEste montaje pretende solucionar el inconveniente del de Onda Completa, de

tener que utilizar un transformador con toma central o cualquier otro dispositivodesfasador.La configuracin de la figura ofrece siempre un camino al paso de la corriente

por RL, circulando desde C hasta D. Cuan A es positivo respecto a B el caminoes D2-RL-D3. Cuando cambia la polaridad de VL el recorrido es D2-RL-D1.


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El Filtro

Los rectificadores antes mostrados nos permiten obtener corrienteunidireccional, pero pulsatoria. Indudablemente todava estamos lejos de queesta corriente sea capaz de alimentar en buenas condiciones circuitos querequieren corriente continua de valores aceptablemente estables.Los filtros me permiten mejorar los resultados antes obtenidos.

Filtro por CondensadorLos condensadores almacenan energa debido a su carga rpida a travs de la

pequea resistencia directa de los diodos y la pierden cuando se descargan muylentamente a travs de la resistencia de salida, consiguiendo como resultadomantener una tensin prcticamente constante en sta.El filtro por condensador consiste exclusivamente en conectar un condensador C

de capacidad elevada en paralelo con la carga.Supongamos C inicialmente descargado y el primer semiciclo positivo; D

conduce y C se carga casi siguiendo las variaciones de vL, debido a la baja RF deD; una vez alcanzado el valor mximo en el instante t1, vl empieza a disminuir y,

por tanto, la tensin en el nodo de D, no as en el ctodo, ya que sta sigue lasvariaciones de vc, mucho ms lentas debido a que C se ha de descargar a travsde RL, y, como RL>>RF, entonces la constante de tiempo de descarga es muchomayor que la de carga.En estas circunstancias D queda bloqueado, y permanece as hasta que, llegada

una nueva alternancia positiva, se hace la tensin de nodo mayor que la delctodo, o lo que es lo mismo vl > vRL; desde t2 a t3.Obsrvese que excepto en el primer semiciclo, D slo conduce en el intervalo t 2

y t3, tiempo en que C se carga de nuevo, y durante el resto del tiempo t1-t2 o t3-t4es C quien suministra tensin a RL, a costa de una descarga ms o menosrpida.

El resultado evidente es que hemos conseguido una tensin mucha msparecida a una corriente continua constante, pero todava con variaciones.


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2. Parte Prctica: Circuitos Rectificadores

2.1. Rectificador de Media Onda (RMO)

2.1.1. Diagrama del Circuito Utilizado


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2.1.2. Grficos de Tensin de Entrada-Salida

2.1.3. Respuestas a las Preguntas de la Gua

Qu tipo de onda tenemos sobre la carga?

Qu frecuencia tiene esa onda?

Cmo ser la onda de tensin sobre el diodo?

Si tuviera que elegir un diodo rectificador, qu dos parmetros fundamentalesdebera tener en cuenta?

En un circuito electrnico, Es conveniente alimentarlo con la forma de ondavisualizada?. Por qu?

2.2. Rectificador de Media Onda con Filtro Capacitivo


Listado Componentes: Diodo: 1N 4001/4007, R1: 470 Ohm, RL: 1000 Ohm, C:10-100-1000 micro Faradios. El Trafo es de 220 VCa a 12 VCa.


SEAL DE ENTRADA

SEAL DE SALIDASEAL DE ENTRADA


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2.2.3. Preguntas de la Gua

Cul es el cambio que se observa en la forma de la onda de salida?Qu papel desempea el capacitor?Cul es el intervalo de conduccin de los diodos?

2.3. Rectificador de Onda Completa con Punto Medio



2.3.3. Preguntas de la GuaQu diferencia existe entre la forma de onda a la salida del RMO y ste?

Qu tensin tiene que bloquear cada diodo?

Cul es la frecuencia de la tensin de salida?

Intuitivamente Cmo ser el valor medio de la tensin del ROC con respecto alRMO?

SEAL DE ENTRADA

SEAL DE SALIDA


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2.4. Rectificador de Onda Completa con Filtro Capacitivo


Listado Componentes: Diodos: 1N 4001/4007, R1: 470 Ohm -1/2 W, RL: 1000Ohm W, C: 10-100-1000 micro Faradios 25 Volts. El Trafo es de PuntoMedio con 220 VCa a 12 VCa + 12 VCa


Se deber medir con el osciloscopio la tensin de Salida V0, colocando el mismoen el modo AC, a fin de medir en Volts pico a pico, la componente de Alternadenominada Ripple. Este componente se medir con tres valores distintos decapacitores C Electroliticos de 10 microfaradios, 100 microfaradios y 1000microfaradios.


Respecto al RMO con filtro, la forma de onda se parece ms a una continuapura?. Por qu?

SE AL DE ENTRADA SE AL DE SALIDA


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2.5. Rectificador de Onda Completa en Puente



2.6. Rectificador de Onda Completa en Puente con Filtro Capacitivo


Listado Componentes: Diodos: 1N 4001/4007, R1: 1 KOhm, RL: 22KOhm, C: 10-100-1000 micro Faradios 25 Volts. El Trafo es de 220 VCa a 12 VCa


SEAL DE ENTRADA SEAL DE SALIDA

SE AL DE ENTRADA SE AL DE SALIDA


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Cmo son las formas de onda de salida respecto al ROC con punto medio?.En qu casos usara un rectificador en puente?Qu tensin inversa soporta cada diodo?

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