Practica 3. "Aplicaciones con diodos"

Práctica #3
“Diodos: zener, fotodiodo y LED”
Diseño de circuitos electrónicos
Introducción
Existen muchos tipos de diodos, sin embargo los más típicos por sus aplicaciones y por su
sencillez son los diodos zener, fotodiodos y LED´s. Cada uno de ellos son dispositivos
semiconductores formados por una unión n-p ó p-n, por lo tanto su funcionamiento es
muy parecido, sin embargo tienen características diferentes, lo que provoca que cada uno
de ellos tengan usos específicos y diferentes
El diodo Zener a diferencia de un diodo semiconductor de propósito general, trabaja en la
región de polarización inversa. Es decir que la dirección de la conducción es opuesta a la
de la flecha sobre el símbolo. El voltaje de rompimiento es muchas veces menor que VIP
de un diodo de propósitos generales, este control se logra con la variación de los niveles
de dopado. Los voltajes zener van desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de ¼
W hasta 50W. Sus aplicaciones más comunes son: reguladores, limitadores y recortadores
de tensión
El Diodo LED emite Luz visible cuando se alimenta. Este proceso se presenta en la
recombinación de electrón-hueco, donde se requiere que la energía del electrón libre se
transfiera a otro estado. Dependiendo de los materiales de la unión p-n, esta energía se
emite como calor ó en forma de fotones. A este proceso de emisión de Luz mediante la
aplicación de una fuente de energía eléctrica se le llama electroluminiscencia. Emite luz
incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del
mismo y circula por él una corriente eléctrica. El color (longitud de onda), depende del
material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el
ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Algunas de sus aplicaciones típicas
son: Mandos a distancia de equipos, avisos lumínicos, Iluminación con tecnología LED (en
las pantallas de los teléfonos celulares, las pantallas de cristal líquido, calculadoras,
agendas digitales y en bicicletas, motos y otros vehículos. Sus ventajas son un bajo
consumo y por ende, un bajo costo de mantenimiento y uso.
Es un dispositivo sensible a la luz, semiconductor de unión p-n, que se opera en la región
de polarización inversa. La aplicación de luz a la unión, dará como resultado una
transferencia de energía de los fotones a la estructura atómica, provocando un
incremento en el número de portadores minoritarios y por ende un incremento en el nivel
de corriente inversa. Sus principales aplicaciones son: en circuitos con tiempo de
respuesta más pequeño, en los lectores de CD, en fibra óptica.
Objetivos



. Obtener y comparar las curvas características (I-V), de tres diodos Zener con
diferentes voltajes de ruptura, en cada caso, medir el voltaje de umbral y el voltaje
Zener.
Emplear el diodo zener como regulador de voltaje.
Diseñar e implementar una aplicación basada en el fotodiodo y LED
Teoría
1.- Entregue un resumen amplio acerca de cada uno de los diodos que emplearemos
(símbolo, esquema típico de uniones, modelo matemático, curva característica, ruptura
zener, principales parámetros y aplicaciones típicas).
2.- Analice y determine que espera ver en el osciloscopio cuando arme y pruebe el circuito
de la figura 1
3.- Analice y simule el circuito regulador de voltaje con el diodo zener. Primero considere
EV variable y RV fija (variando EV de 0 a 20V., y con RV fija de 330).
4.- Analice y simule el circuito regulador de voltaje con el diodo zener. Ahora considere EV
fija y RV variable (variando EV de 20V., y con RV variando de 22K a 0.1K).
3.- Analice el funcionamiento del diagrama a bloques de la aplicación del fotodiodo y del
LED. Explique claramente sus conclusiones.
Fig.1 Circuito de curva característica.
Fuente
Audio
de
LED
infrarrojo
Fig.2 Circuito regulador de voltaje
Fotodiodo
infrarrojo
de
Amplificador
de audio
Fig.3 Circuito de aplicación del fotodiodo y el LED
Equipo
Para realizar la presente práctica es necesario:
Diodos zener de 3.9V, 9.1V, 5.6V voltaje de ruptura.
Par emisor-Receptor infrarojo
Resistores
Un osciloscopio
Generador de funciones
Fuente de DC. Variable
Cautín, encendedor o cerillos.
Bocinas
Desarrollo
1.
Arme el circuito de la figura 1, coloque por separado cada uno de los diodos y
obtenga la curva característica, el voltaje de umbral y el de ruptura.
2.
Repita el ejercicio anterior pero ahora acerque un cautín al diodo en cuestión.
3.
Armar el circuito de la figura 2 para el caso de EV variable y RV fija, llene la siguiente
tabla:
Voltaje en la
Entrada EV
0
2
5
8
11
14
17
20
4.
Voltaje en el
zener
Corriente
en la carga
Armar el circuito de la figura 2 para el caso de EV fija y RV variable, llene la siguiente
tabla:
Resistencia en
La carga
Abierto
22k
10k
1k
560
330
220
100
5.
Voltaje en el
zener
Corriente en
la carga
Arme circuitos para cada uno de los bloques del diagrama de la figura 3 y observe
como al bloquear con un objeto sólido la trayectoria entre el transmisor y receptor deja
de escuchar la música en las bocinas. Obtenga imágenes con el osciloscopio de la señal de
audio tanto a la entrada como a la salida. Reporte y concluya.
M.C. MARIBEL TELLO BELLO