Subido por German Salgado

INFORME PRACTICA I

Anuncio
Laboratorio de Electrónica I – Instructor: Kevin Quintana
Practica #1: Diodos de Juntura
Sección 1000: Integrante - #cta correo institucional, Integrante - #cta correo institucional,
Sección 1500: Integrante - #cta correo institucional, Integrante - #cta correo institucional,
Sección 1700: Integrante - #cta correo institucional
Resumen— Mediante la experimentación se puede aprender el
funcionamiento de muchos componentes, en este caso aprendemos
sobre el funcionamiento de los diodos de juntura, en este caso el
diodo de silicio, como este funciona al aplicarles corriente ya sea
por su lado positivo (Ánodo), o por su lado negativo (cátodo) y
como el sentido en el que se le aplique la corriente afecta en el
funcionamiento de este.
4) Determinar la resistencia dinámica del diodo.
Palabras Clave— Ánodo, Corriente de polarización directa,
corriente de polarización inversa, Diodo de juntura, Diodo de
silicio, Diodo rectificador, Resistencia dinámica, Semiconductor.
A. Diodo Rectificador
I. INTRODUCIÓN
l diodo de juntura es un componente muy comúnmente usado
hoy en día más específicamente en la rama de la electrónica, ya
que este componente tiene un amplio rango de aplicaciones
como ser rectificadores de señales de onda, limitadores,
estabilizadores, duplicadores de tensión entre otros gracias a
todas estas aplicaciones hoy en día la mayoría o no decir todos
los dispositivos electrónicos cuentan con este componente, ya
que estos al aplicarle tensión por uno de sus lados (ánodo)
permite que fluya la corriente eléctrica, mientras que si se le
aplica por otro (cátodo) este no permite que fluya la corriente
dando así una gran utilidad.
Aunque el diodo semiconductor de estado sólido se
popularizó antes del diodo termoiónico, ambos se desarrollaron
al mismo tiempo, mediante la experimentación Frederick
Guthrie descubrió como trabajan los diodos térmicos, gracias a
que los electroscopios cargados positivamente se descargaban
cerca de una pieza de metal, en cambio los cargados
negativamente no lo hacían, paralelamente Thomas Edison en
su experimentación con la bombilla se dio cuenta que los
filamentos de carbón se quemaba al final del terminal positivo,
pero esto solo ocurría cuando esta estaba conectada
positivamente, estos dos descubrimientos son los que dieron
paso a la investigación y el desarrollo de los ya conocidos
diodos.
II. OBJETIVOS
1) Medir la tensión y la corriente del diodo con polarización
directa
2) Medir la tensión y la corriente del diodo con polarización
inversa.
3) Trazar la curva característica de un diodo.
Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH
5) Determinar el modelo del diodo polarizado inversamente
III. MARCO TEÓRICO
Un diodo es un dispositivo electrónico compuesto por dos
regiones de material semiconductor que forman una unión PN.
En una unión PN diremos que está en polarización directa
cuando el potencial en el lado P es más positivo que en el lado
N; y diremos que está en polarización inversa, si es, al contrario.
Permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en
un solo sentido, bloqueando el paso si la corriente circula en
sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente
eléctrica, sino que este la controla y resiste.
Fig 1: Curva característica del Diodo para diferentes materiales
La curva característica de un diodo (I-V) consta de dos
regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se
comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima
de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica
muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele
denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de
suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial
para convertir una corriente alterna en corriente continua.
Laboratorio de Electrónica I – Instructor: Kevin Quintana
B. Polarización directa de un Diodo
2
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona
p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de
carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza
el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a
continuación:
-
El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de
la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en
el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la
batería.
-
El polo negativo de la batería cede electrones libres a los
átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos
átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una
vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos
de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo
el electrón que falta el denominado hueco.
Fig 2: Unión p-n polarizada en directa.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe
conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el
polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos
observar que:
-
El polo negativo de la batería repele los electrones libres
del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la
unión p-n.
-
El polo positivo de la batería atrae a los electrones de
valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que
empuja a los huecos hacia la unión p-n.
-
Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la
batería es mayor que la diferencia de potencial en lazona
de carga espacial, los electrones libres del cristal n,
adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del
cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la
unión p-n.
C. Polarización Inversa de un Diodo
Fig 3: Unión p-n polarizada en inversa.
Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH
IV. MATERIALES Y EQUIPO
-
Placa de desarrollo NI-ELVIS
1 osciloscopio de dos canales.
1 diodo 1n4007
1 resistencia 47 Ohms.
Software Multisim.
V. PROCEDIMIENTO
A. Polarización directa
1.
Construya el circuito que contenga el diodo D1. Conecte
el miliamperímetro como se indica en la fig. 4.
2.
Conecte al circuito el canal 1 del osciloscopio como se
indica en la fig.4 para medir la tensión directa del diodo.
Ponga la sensibilidad en 0.1 voltios/división para
empezar. Coloque el trazo horizontal en la línea de más
debajo de la pantalla.
Fig. 4. Polarización directa
Laboratorio de Electrónica I – Instructor: Kevin Quintana
3.
4.
Encienda los equipos y ejecute el procedimiento de
inicialización que le indico su instructor.
Ajuste la fuente PS-1 para que la tensión directa sobre el
diodo sea de 0.1 voltios.
5.
Incremente el índice de experimentos a 2, tecleando una
sola vez “*”. Mida la corriente.
6.
Repita los pasos 5 y 6 para los valores en la Tabla I.
VD (V)
ID (mA)
7.
TABLA I: CORRIENTE ID Y TENSION ID DEL NODO
0 0.1 0.2
0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75
0
0 0.007 0.078 0.361 0.36 0.686 0.69 1.259 1.261 1.907 1.91
Dibuje el grafico de la corriente directa ID (en el eje
vertical) en función de la tensión directa ID (en el eje
horizontal) en el espacio que se muestra en la fig.5
3
10. Se ajusta la tensión a cero, girando el potenciómetro PS
en la fuente del computador base.
11. Medimos la corriente del circuito a las tensiones
indicadas en la TABLA II y anotamos los valores. Los
valores de tensión se obtienen ajustando el
potenciómetro PS-2.
TABLA II: CORRIENTE INVERSA
VI (V)
Iinv(μA)
0
0
-1
0
-5
0.3
-10
-0.1
VI. SIMULACIONES
12. Construimos el siguiente circuito en el simulador
MULTISIM y con la siguiente configuración
Fig. 5. Características V-I del diodo
8.
Calcule la resistencia dinámica en los puntos VD = 0.5V
y VD = 0.65V, usando el grafico y la ecuación de
resistencia dinámica 𝑅𝐷 = Δ𝑉/Δ𝐼
𝑅𝐷 =
(0.65 − 0.5)𝑉
= 0.261 𝑘Ω = 261 Ω
(1.261 − 0.686)𝑚𝐴
B. Polarización Inversa
9.
Se arma el siguiente circuito
Fig. 6. Circuito para polarización inversa
Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH
Fig.7. Polarización directa de un diodo con fuente interactiva
Laboratorio de Electrónica I – Instructor: Kevin Quintana
13. Tomamos lectura del valor de la corriente en la malla y
del voltaje del diodo, sea con el multímetro o puntas de
prueba y anotamos los datos en la TABLA III.
0
0
0
0.1
0.099
1.88E-04
VD (V)
V1 (V)
ID (mA)
0.5
0.41
0.089
0.55
0.429
0.13
0.2
0.198
0.0015
0.6
0.44
0.159
0.3
0.291
0.0087
0.65
0.449
0.19
0.4
0.363
0.036
0.7
0.461
0.238
16. Tomamos la lectura del valor de la corriente en la malla
TABLA IV: TENSIÓN (VD) Y CORRIENTE (ID) EN
POLARIZACIÓN DIRECTA
TABLA III: TENSION VD Y CORRIENTE ID EN
POLARIZACION DIRECTA
VD (V)
V1 (V)
ID (mA)
4
0.45
0.385
0.054
0.75
0.468
0.271
17. Graficamos los datos obtenidos
14. Graficamos los datos obtenidos
Fig.12: Curva característica del diodo en polarización inversa.
VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Fig.8: Curva característica del diodo en polarización directa
15. Construimos el siguiente circuito en MULTISIM
Explicar todos y cada uno de los datos obtenidos de la
práctica. Que lleven un orden de acuerdo a la guía.
El análisis de resultados consiste, en principio, en la
observación de todos los resultados obtenidos en el
procedimiento relatando los fenómenos que han sucedido.
Todas las observaciones deben ser explicadas o demostradas
basándose en la teoría, determinando así que los resultados han
sido correctos o incorrectos. En caso de ser incorrectos, se debe
especificar sus causas.
VIII. CUESTIONARIO
Esta sección es opcional y dependerá de lo que el instructor
desee evaluar en la práctica del laboratorio.
Todas las preguntas del cuestionario deben ir tener el
siguiente formato:
Fig.11: Polarización directa de un diodo con fuente interactiva
1) ¿Pregunta número uno?
La respuesta debe de tener el estilo de letra normal. Los
párrafos siempre deben tener sangría de primera línea.
IX. CONCLUSIONES
Una conclusión por persona. Colocar el nombre del
responsable de cada conclusión. Deben ser conclusiones que
abarquen un panorama general de la práctica por lo que no
deben no deben ser cortas, pero tampoco extensas (se
recomienda de 3 a 5 reglones).
Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH
Laboratorio de Electrónica I – Instructor: Kevin Quintana
-Nombre 1
Conclusión 2.
-Nombre 2
REFERENCIAS
Todas las referencias deben ir con el estilo de IEEE.
[1] "IEEE Author Center," 2017. [Online]. Available:
http://ieeeauthorcenter.ieee.org/create-your-ieeearticle/use-authoring-tools-and-ieee-articletemplates/ieee-article-templates/templates-fortransactions/. [Accessed 26 5 2018].
[2] M. Suazo Guerrero, "Laboratorios de Física UNAH,"
2015.
[Online].
Available:
https://fisicarjrr.files.wordpress.com/2015/01/pautas-parala-elaboracion-de-informes-de-laboratorio.pdf. [Accessed
26 5 2018].
Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH
5
Descargar