Trabajo Práctico Nº4 Diodos Objetivo:

Trabajo Práctico Nº4
Diodos
Trabajo Práctico Nº4
Diodos
Objetivo:
En este trabajo práctico se estudiará la aplicación del diodo en el circuito rectificador, recortadores, funciones
lógicas y transferencias.
Teoría:
El diodo semiconductor es un dispositivo electrónico que permite la circulación de corriente en un sentido y
la bloquea en otro. Para construir un diodo se contamina una parte de la barra de silicio (tetravalente !
valencia = 4) con un material pentavalente (Tipo N) y la otra parte con una trivalente (Tipo P). Como quedan
electrones sobrantes, se necesitará poca energía para llevarlos a la banda de conducción. De esta forma, la
conducción hacia un lado es instantánea, y hacia el otro es evitada.
Un diodo puede estar conectado en directa si la corriente se mueve de P a N, y en inversa si corre de N a P,
conduciendo o no respectivamente.
La corriente en el diodo responde a la siguiente ecuación:
donde
, con lo cual se ve que el diodo
conducirá desde una cierta VD, que por lo general es de 0,6V a 0,7V.
Desarrollo:
Recificador de Media Onda:
Circuito Armado:
La forma de la onda observada en el transformador es:
1
Siendo entonces el valor medido:
V osc = 5 div * 5 v/div = 25 ± 1,75Vpp
Vvolt = 8,2 ± 0,5 V
− Con Carga Capacitiva:
Tensión en el capacitor medida con el voltímetro en DC:
El capacitor se carga a la tensión pico que entrega el transformador menos la caída en el diodo. El mismo
valor para todos los capacitores probados.
V = 12 ± 0,95 V
− Con Carga Resistiva:
Tensión en la resistencia con el voltímetro en DC:
R2 = 1,5K V = 3,6 ± 0,35 V
R1 = 15 K V = 3,6 ± 0,35 V
R3 = 330 V = 3,6 ± 0,35 V
R4 = R5 = 150 V = 3,4 ± 0,35 V
Como el rectificador es de media onda la forma de onda que se observará en la resistencia sería,
El semiciclo que no conduce es cuando la onda proveniente del generador es negativa, entonces el diodo se
encuentra en inversa.
En el diodo la forma obsevada fue la siguiente:
0,7 V
2
13 V
− Con Carga Mixta:
Para distintos capacitores y resistencias las tensiones y las formas de onda fueron las siguientes
− Para C = 10 F y R = 150
Vosc = 2,4 div * 5 V/div = 12 ± 0,84 Vp
Vvolt = 4 ± 0,35 V
− Para C = 470 F y R = 150
Vosc = 2,2 div * 5V/div = 11 ± 1,33 Vp
Vripple = 2div * 1 V/div = 2 ± 0,26 V
Vvolt = 9,2 ± 0,35 V
− Para C = 10 F y R = 15 K
3
Vosc = 2,6 div * 5 V/div = 13 ± 1,4 Vp
Vripple = 2div * 1 V/div = 2 ± 0,26 V
Vvolt = 12 ± 095 V
− Para C = 1000 F y R = 15 K
Vosc = 2 div * 5 V/div = 10 ± Vp
Vripple = 0 V
Vvolt = 7 ± 0,35 V
Conclusión: Se puede concluir que el ripple de las ondas obtenidas depende del capacitor y la resistencia que
se utilicen. El
= RC me indica el tiempo de descarga del capacitor sobre la resistencia.
Recitficador de Onda Completa con dos Diodos
Circuito Armado:
− La forma de la onda observada en el transformador es:
4
Siendo entonces el valor medido:
V osc = 5 div * 5 v/div = 25 ± 1,75 Vp
Vvolt = 16 ± 1,7 V
− Tensión medida en un diodo con el voltímetro en AC,
Vdiodo = 8 ± 0,5 Vef
Forma de onda observada en el diodo,
0,7 V
26 V
− Con Carga Capacitiva:
Tensión medida con voltímetro en DC:
Vc = 12 ± 0,95 V
El capacitor se carga a la tensión pico de entrada y mantiene ese valor ya que no hay resistencia donde se
descargue.
− Con Carga Resistiva:
Tensión medida con el voltímetro en DC,
R = 15 K Vr = 7,2 ± 0,35 V
R = 1,5 K Vr = 7 ± 0,35 V
R = 330 Vr = 6,8 ± 0,35 V
R = 150 Vr = 6,8 ± 0,35 V
− Con Carga Mixta:
• Para C = 10 F y R = 1,5 K
5
Vp = 2,6 div * 5 V/div = 13 ± 1,4 V
Vvolt = 9,8 ± 0,35 V
Vripple = 2,5 div * 2 V/div = 5 ± 0,55 V
• Para C = 470 F y R = 150 K
Vp = 2,4 div * 5 V/div = 12 ± 1,3 V
Vvolt = 10 ± 0,35 V
Vripple = 1 div * 2 V/div = 2 ± 0,46 V
Recitficador de Onda Completa con cuatro Diodos
Circuito Armado:
− Tensión medida en un diodo con el voltímetro en AC,
Vdiodo = 8 ± 0,5 Vef
Forma de onda observada en el diodo,
0,7 V
6
12 V
− Carga Capacitiva:
VdiodosDC = 3,6 ± 0,35 V
VdiodosAC = 3,8 ± 0,5 V
Vc = 11 ± 0,95 V
Para distintos capacitores la tensión medida fue la misma, en este circuito el capacitor se carga a Vp menos la
caída en los diodos y luego no circula más corriente.
− Carga Resistiva:
R = 15 K V = 6,6 ± 0,35 V
R = 1,5 K V = 6,4 ± 0,35 V
R = 330 V = 6,2 ± 0,35 V
R = 150 V = 6 ± 0,35 V
Para el circuito con carga resistiva solamente la forma de la figura observada fue la siguiente:
− Carga Mixta:
− Para C = 47 F y R = 1,5 K
Vvolt = 11 ± 0,95 V
Vripple = 0,6 div * 2 V/div = 1,2 ± 0,3 Vpp
− Para C = 470 F y R = 1,5 K
7
Vvolt = 11 ± 0,95 V
Vripple = 0
− Para C = 47 F y R = 330
Vvolt = 9 ± 0,35 V
Vripple = 4 div * 1 V/div = 4 ± 0,32 Vpp
− Para C = 470 F y R = 150
Vvolt = 9,2 ± 0,35 V
Vripple = 4,4 div * 0,2 V/div = 0,88 ± 0,3 Vpp
Conclusión: Cuanto mayor es el valor del capacitor y la resistencia más contínua es la señal.
Circuito Recortador de Tensión 1:
− Tensión de entrada:
Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp
BTA = 0,1 ms/div ! 10 div ! = 1 kHz.
Vpila = 3 ± 0,09 V
Tensión de salida:
Va = 1,8 div * 2 V/div = 3,6 ± 0,51 V
Vb =2,5 div * 2 V/div = 5 ± 0,55 Vp Va
8
Vb
Función de transferencia:
La función de transferencia fue medida, poniendo el osciloscopio en modo X−Y, ubicando en el canal vertical
la señal de salida y en el canal horizontal la señal de entrada.
Vcorte = 1,8 div * 2 V/div = (3,6 ± 0,5) V
Circuito Recortador de Tensión 2:
Tensión de entrada:
Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp
BTA = 0,1 ms/div ! 10 div ! = 1 kHz.
Vpila = 3 V ± 0,35 V
Vpila = 2 V ± 0,23 V
Tensión de salida:
Va = 3,6 div * 1 V/div = 3,6 ± 0,3 V
Vb = 2,8 div * 1 V/div = 2,8 ± 0,28 V
La forma de la figura observada fue la siguiente:
Va
Vb
Función de transferencia:
9
La función de transferencia fue medida, poniendo el osciloscopio en modo X−Y, ubicando en el canal vertical
la señal de salida y en el canal horizontal la señal de entrada.
Vcortesup = 1,8 div * 2 V/div = 3,6 ± 0,3 V
Vcorteinf = 1,4 div * 2 V/div = 2,8 ± 0,28 V
La forma de la figura observada fue:
Función de transferencia de un diodo Zener
Circuito Armado:
− Tensión de entrada:
Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp
Función de transferencia:
Poniendo el osciloscopio en modo X−Y, observamos la característica tensión − corriente del diodo Zener.
Siendo entonces:
V directa = 3,4 div * 2V/div = 6,8 ± 0,6 V
10
V inversa = 1,6 div * 2V/div = 3,2 ± 0,5 V
Doblador de Tensión1
Señal de salida observada:
V = 5 div * 50 mV/div = 250 ± 17,5 mVpp
Doblador de Tensión2
Señal de salida observada:
V = 3,6 div * 5 V/div = 18 ± 1,26 Vpp
Problemas
a) Representa una compuerta OR ya que si ponemos un cero en las dos entradas, los dos diodos quedan
polarizados en inversa con lo cual tenemos un cero a la salida; en cambio si ponemos un uno en alguna de las
dos, o en las dos entradas, al menos uno de los diodos queda polarizado en directa, con lo cual tenemos un uno
a la salida.
b) Representa una compuerta AND ya que si ponemos un uno en las dos entradas, entonces los dos diodos van
a estar polarizados en inversa, por lo tanto, la corriente no va a poder circular por los diodos, entonces vamos
a tener un uno en la salida; en cambio con poner un solo cero en alguna de las entradas, ese diodo (o los dos)
va a estar polarizado en directa, por lo tanto la corriente va a circular por ese diodo (o diodos) y vamos a tener
un cero en la salida.
N
P
Directa (conducción)
I
11
Inversa (circuito abierto)
I
ID
VD
Tensión de Zener o de ruptura
0,7
0,6
12