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Informe de laboratorio 2.
Diodo rectificador.
Por:
Ana Milena Pérez Reyes.
Cod.1032445193
19 – Abril – 2013
Universidad Antonio Nariño.
Laboratorio de ingeniería I.
Bogotá.
2013 – I.
Informe de laboratorio 2.
Diodo Rectificador.
Tabla de contenido.
1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................1
1.1. Abstract.................................................................................................................. 1
2. Planteamiento del problema.........................................................................................2
3. Objetivo general.............................................................................................................3
3.1 Objetivos específicos..............................................................................................3
4. Desarrollo de prácticas y resultados..............................................................................4
4.1 Identificación de terminales del diodo...................................................................4
4.2 Determinación de características...........................................................................5
4.3 Rectificador de media onda....................................................................................8
4.4 Rectificador de onda completa...............................................................................9
4.5 Rectificador puente..............................................................................................11
4.6 Rectificador de media onda con generador..........................................................12
5. Elementos y equipos de trabajo...................................................................................14
6. Conclusiones................................................................................................................15
7. Referencias.................................................................................................................. 17
8. Cuestionario.................................................................................................................18
1
1. INTRODUCCIÓN.
El presente informe pretende dar a conocer los resultados obtenidos después de la
realización de distintas prácticas de laboratorio, para reforzar la teoría expuesta.
Estas prácticas de laboratorio tenían como principal objetivo ver el funcionamiento de
los diodos rectificadores.
1.1. Abstract.
The present report seeks to highlight the results obtained after the
accomplishment of different practices of laboratory, to observe the exposed
theory.
These practices of laboratory had as principal object see the operation of
rectifier diodes.
2
2. Planteamiento del problema.
Surge la obligación de conocer la forma en que funciona el diodo rectificador y sus
terminales, conocer cómo funciona en los distintos circuitos rectificadores y su
desempeño.
3
3. Objetivo general.
Emplear los fundamentos teóricos de diodos en la práctica, para consolidar una
auténtica adquisición del conocimiento mediante el análisis de los circuitos usados
con los diodos.
1.1 Objetivos específicos.
Ejecutar en forma correcta el diseño y operación de un rectificador de media onda
y onda completa.
Poner en práctica las diferentes aplicaciones de diodos.
Conocer las especificaciones del diodo rectificador.
Identificar claramente los terminales del diodo y su diagrama.
4
4. Desarrollo de prácticas y resultados.
En esta sección se abordan los cálculos, diseños y análisis de las distintas prácticas
realizadas.
1.2 Identificación de terminales del diodo.
Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente
eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma
simplificada, 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); 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. Los terminales del diodo son
ánodo que es el positivo y cátodo que es el negativo.
Figura No.1. Identificación de terminales de diodo y diagrama.
5
Determinación de estado de varios diodos y sus voltajes de umbral o tensión de barrera.
Referencia del diodo. Tensión de barrera (V). Estado.
D1N4002 0.18 OK
D1N4004 0.375 OK
D1N4007 0.68 OK
Tabla No.1. Estado y tensión de barrera de los diodos de referencia D1N4002, D1N4004, D1N4007.
1.2 Determinación de características.
Por medio del circuito de prueba mostrado en la Fig.2 se determinaran las
características del diodo a usar que es el D1N4007.
Figura No.2. Circuito de prueba para determinación de características del diodo D1N4007.
ID(mA) 1mA 5mA 10mA 15mA 20mA 25mA 50mA 70mA 95mA
VD(V) 0.4 0,47 0,513 0,6 0,641 0,675 0,692 0,702 0,752
Tabla No.2. Polarización directa a temperatura ambiente.
6
0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Curva del diodo a temperatura ambiente
Curva del diodo a temperatura ambiente
Voltaje (V)
Corr
ient
e (m
A)
Figura No.3. Curva del diodo D1N4007 a temperatura ambiente (Voltaje Vs. Corriente).
ID(mA) 1mA 5mA 10mA 15mA 20mA 25mA 50mA 70mA 95mA
VD(V) 0.35 0,42 0,463 0,55 0,591 0,625 0,642 0,652 0,702
Tabla No.3. Polarización directa a temperatura del cautín.
0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.750
102030405060708090
100
Curva del diodo a temperatura del cautin
Curva del diodo a tem-peratura del cautin
Voltaje (V)
Corr
ient
e (m
A)
Figura No.4. Curva del diodo D1N4007 a temperatura del cautín.
7
0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Curva del diodo a temperatura del cautinCurva del diodo a tempreatura ambiente
Voltaje (V)
Corr
ient
e (m
A)
Figura No.5. Superposición de las 2 curvas del diodo a diferente temperatura.
Para la tabla No.2 y la tabla No.3 se utilizó 2 multímetros uno en función de
voltímetro y el otro en la función de amperímetro.
Se debe tener controlado el tiempo cuando se coloca el cautín sobre el diodo, el
tiempo utilizado fue de 5 segundos y se pudo observar que cuando la temperatura
aumenta el voltaje disminuye.
8
1.3 Rectificador de media onda.
Para esta práctica se usa el circuito de la figura No.6 disponiendo del diodo para
realizar un rectificador de media onda con una resistencia de 1KΩ.
Figura No.6. Esquema del circuito rectificador de media onda.
La siguiente tabla muestra los resultados de esta práctica.
MEDIDA CÁLCULOS %ERROR
VRMS DE LA SEÑAL APLICADA 14.2V 14V 1.42%
VRMS DE LA SEÑAL RECTIFICADA 7.5V 7V 7.14%
VDC DE LA SEÑAL APLICADA 8.96V 9V 0.4%
VDC DE LA SEÑAL RECTIFICADA 4.78V 5V 4.4%
Vpp DE LA SEÑAL APLICADA 28.3V 27.75V 1.98%
Vpp DE LA SEÑAL RECTIFICADA 15.6V 15.1V 3.31%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL APLICADA 60Hz 60Hz 0%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL RECTIFICADA 55Hz 53Hz 3.77%
Tabla No.4. Resultados de la práctica de rectificación de media onda.
9
Para el completar el recuadro de Error % se utiliza la siguiente formula:
Figura No. 7 Formula de error porcentual.
1.4 Rectificador de onda completa.
Para esta práctica se usa el circuito de la figura No.8 disponiendo del diodo para
realizar un rectificador de media onda con una resistencia de 1KΩ.
Figura No.8. Esquema del circuito rectificador de onda completa.
La siguiente tabla muestra los resultados de esta práctica.
MEDIDA CÁLCULOS %ERROR
VRMS DE LA SEÑAL APLICADA 14.2V 14V 1.42%
VRMS DE LA SEÑAL RECTIFICADA 6.20V 6.6V 6.06%
VDC DE LA SEÑAL APLICADA 12.68V 12V 5.6%
VDC DE LA SEÑAL RECTIFICADA 3.878V 4V 3.05%
Vpp DE LA SEÑAL APLICADA 19.4V 19V 2.10%
10
Vpp DE LA SEÑAL RECTIFICADA 8.86V 9V 1.55%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL APLICADA 60Hz 60Hz 0%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL RECTIFICADA 55Hz 53Hz 3.77%
Tabla No.5. Resultados de la práctica de rectificación de onda completa.
Para el completar el recuadro de Error % se utiliza la fórmula de la figura No.7.
11
1.5 Rectificador puente.
Para esta práctica se usa el circuito de la figura No.9 disponiendo del diodo para
realizar un rectificador de media onda con una resistencia de 1KΩ.
Figura No.9. Esquema del circuito rectificador puente.
La siguiente tabla muestra los resultados de esta práctica.
MEDIDA CÁLCULOS %ERROR
VRMS DE LA SEÑAL APLICADA 14.2V 14V 1.42%
VRMS DE LA SEÑAL RECTIFICADA 12V 12V 0%
VDC DE LA SEÑAL APLICADA 12.68V 12V 5.6%
VDC DE LA SEÑAL RECTIFICADA 12.75V 13V 1.92%
Vpp DE LA SEÑAL APLICADA 19.4V 19V 2.10%
Vpp DE LA SEÑAL RECTIFICADA 19.4V 19V 2.10%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL APLICADA 60Hz 60Hz 0%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL RECTIFICADA 55Hz 53Hz 3.77%
Tabla No.6. Resultados de la práctica de rectificación puente.
Para el completar el recuadro de Error % se utiliza la fórmula de la figura No.7.
12
1.6 Rectificador de media onda con generador.
Para esta práctica se usa el circuito de la figura No.10 disponiendo del diodo para
realizar un rectificador de media onda con una resistencia de 1KΩ.
Figura No.10. Esquema del circuito rectificador de media onda con generador.
La siguiente tabla muestra los resultados de esta práctica.
MEDIDA CÁLCULOS %ERROR
VRMS DE LA SEÑAL APLICADA 14.2V 14V 1.42%
VRMS DE LA SEÑAL RECTIFICADA 6.2V 7V 11.42%
VDC DE LA SEÑAL APLICADA 9.1V 9V 1.11%
VDC DE LA SEÑAL RECTIFICADA 4.69V 5V 6.2%
Vpp DE LA SEÑAL APLICADA 19.3V 19V 1.57%
Vpp DE LA SEÑAL RECTIFICADA 6.45V 6V 7.5%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL APLICADA 60Hz 60Hz 0%
FRECUENCIA DE LA SEÑAL RECTIFICADA 55Hz 55Hz 0%
Tabla No.7. Resultados de la práctica de rectificación de media onda con generador.
Para el completar el recuadro de Error % se utiliza la fórmula de la figura No.7.
13
Figura No.11. Señal rectificada de media onda con generador.
14
5. Elementos y equipos de trabajo.
Los elementos implementados en las distintas prácticas son:
1 resistencia de 1KΩ.
4 diodos D1N4007.
1 transformador.
1 multímetro.
1 fuente de alimentación.
1 osciloscopio.
1 generador de señales.
15
6. Conclusiones.
En esta experiencia se pudo evidenciar que el voltaje de encendido del diodo cambia
entre 0.5 y 0.7 voltios, ya que al indicar una diferencia de potencial entre estos dos
valores, el diodo conduce flujo grande de corriente.
Además, cabe enfatizar que en la polarización inversa el flujo de corriente a través de
los diodos es 0, en este caso no se puede determinar el punto de ruptura.
A continuación se puede decir que la rectificación es un procedimiento en donde una
forma de onda aplicada que cuenta con un valor promedio cero es cambiada a una que
tiene un nivel de DC. Para señales aplicadas de más de algunos voltios, la aproximación del
diodo ideal puede ser normalmente aplicada. Las características de un dispositivo no son
afectadas por la red en la que éste se utilice. La red solamente determina el punto de
operación del dispositivo. Los recortadores son redes como bien su nombre lo indica
recortan parte de la señal aplicada ya sea para crear un tipo específico de señal o para
limitar el voltaje que puede ser empleado a una red.
En dichas experiencias de laboratorio se pudo observar el trabajo del rectificador de
media onda y el rectificador de onda completa, realizados con diodos. La curva
característica del diodo sirvió para comprender la utilidad de los diodos como
rectificadores de señales alternas.
En el caso del rectificador de media onda, se comprobó que solo un semiciclo (el
semiciclo en el cual el diodo se polariza en directa) el diodo conducía la corriente y para el
otro semiciclo se comportaba como llave abierta. Es decir solo permite el paso del
semiciclo positivo y le dificulta el paso al semiciclo negativo
En el caso del rectificador de onda completa, se confirmó que los dos semiciclos de la
señal de entrada son rectificados y se presentan sobre la resistencia de carga como
16
semiciclos positivos, gracias a que en cada semiciclo hay un par de diodos que están
polarizados en directa permitiendo así que para los dos semiciclos circule corriente.
17
7. Referencias.
http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/
Instrumentacion%20I/Documentos/Circuitos_Rectificadores.pdf
http://tamarisco.datsi.fi.upm.es/ASIGNATURAS/FFI/apuntes/
Tema_4_4_Mat_Semi.pdf
http://www.ladelec.com/teoria/informacion-tecnica/321-diodos-rectificadores
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema3/Paginas/
Pagina3.htm
http://www.buenastareas.com/ensayos/Voltaje-Incerso-Maximo/779893.html
http://www.asifunciona.com/fisica/af_diodos/af_diodos_2.htm
http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/diodo.htm
http://omarai.wordpress.com/conceptos-teoricos/semiconductores/analisis-
previo-al-diodo-la-juntura-pn/la-juntura-pn-con-tension-aplicada/
http://www.uned.es/ca-bergara/ppropias/Morillo/web_et_dig/02_semiconduc/
diodos.pdf
18
8. Cuestionario.
¿Qué componentes básicos conforman al átomo?
RTA/ Un átomo está formado por partículas aún más pequeñas, llamadas partículas
subatómicas, son tres: electrones, protones y neutrones.
¿Qué son los electrones de valencia?
RTA/ Los electrones de valencia son los electrones que se encuentran en los
mayores niveles de energía del átomo, siendo estos los responsables de la
interacción entre átomos de distintas especies o entre los átomos de una misma. Son
los que presentan la facilidad de formar enlaces. Estos enlaces pueden darse de
diferente manera, ya sea por intercambio de estos electrones, por compartición de
pares entre los átomos en cuestión o por el tipo de interacción que se presenta en
el enlace metálico, que consiste en un "traslape" de bandas. Según sea el número de
estos electrones, será el número de enlaces que puede formar cada átomo con otro u
otros.
¿Qué fuerzas intervienen para mantener a los electrones alrededor del núcleo?
RTA/ Fuerza electromagnética, la cual afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, es
mucho más intensa que la gravitatoria pero de un muy corto alcance y es la
responsable de todas las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas.
¿En qué consiste el equilibrio eléctrico del átomo?
RTA/ El equilibrio eléctrico consiste en que hay la misma cantidad de protones,
neutrones y electrones, cuando se pierde algún electrón, el átomo pierde su equilibrio
eléctrico quedando cargado positivamente.
¿Qué es el enlace iónico y entre qué átomos se presenta?
RTA/ Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades muy
diferentes. Se produce una cesión de electrones del elemento menos electronegativo
al más electronegativo y se forman los respectivos iones positivos (los que pierden
19
electrones) y negativos (los átomos que ganan los electrones). Este tipo de enlace
suele darse entre elementos que están a un extremo y otro de la tabla periódica. O
sea, el enlace se produce entre elementos muy electronegativos (no metales) y
elementos poco electronegativos (metales).
¿Qué es el enlace covalente y entre qué átomos se presenta?
RTA/ Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades altas y muy
parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro
de perder o ganar los electrones. La forma de cumplir la regla de octeto es mediante la
compartición de electrones entre dos átomos. Cada par de electrones que se
comparten es un enlace. Este tipo de enlace se produce entre elementos muy
electronegativos (no metales). Los electrones que se comparten se encuentran
localizados entre los átomos que los comparten
¿Qué es el enlace metálico?
RTA/ Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades bajas y muy
parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro
de perder o ganar los electrones. La forma de cumplir la regla de octeto es mediante la
compartición de electrones entre muchos átomos. Se crea una nube de electrones que
es compartida por todos los núcleos de los átomos que ceden electrones al conjunto.
Este tipo de enlace se produce entre elementos poco electronegativos (metales). Los
electrones que se comparten se encuentran deslocalizados entre los átomos que los
comparten.
¿Qué nombre adquiere el resultado de enlazar dos o más átomos?
RTA/ Recibe el nombre de molécula.
20
¿Los gases nobles forman enlace?
RTA/ Los gases nobles no forman enlaces químicos porque tienen su último nivel
energético completo, es decir, poseen 8 electrones, lo que le otorga gran estabilidad y
por eso no buscan combinarse químicamente.
¿Cuáles son los niveles de energía que se consideran en un átomo?
RTA/ Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones,
numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo. Los niveles de energía son: K= 2
e-, L= 8e-, M= 18e-, N= 32e-, O= 50e-, P= 72e-, Q=98e-, el número de electrones (e-).
¿De los niveles de energía cuáles son los que interesan?
RTA/ El ultimo nivel de energía
¿Qué es el electrón voltio?
RTA/ El Electrón-voltio, unidad de energía con símbolo eV, es utilizada para pequeñas
energías. 1 eV se define como la cantidad de energía equivalente a la que gana un
electrón libre (o un protón) cuando es acelerado mediante una diferencia de potencial
de un voltio en el vacío.
¿Qué significa que un electrón de valencia pase a la banda de conducción?
RTA/ En virtud de que las bandas de valencia y de conducción son adyacentes, se
requiere sólo una cantidad despreciable de energía para promover un electrón de
valencia a la banda de conducción, donde adquiere libertad para moverse a través de
todo el metal, dado que la banda de conducción carece de electrones. Esta libertad de
movimiento explica el hecho de que los metales sean capaces de conducir la corriente
eléctrica, esto es, que sean buenos conductores.
¿Qué es un portador de corriente?
RTA/ Las lagunas y los electrones en estado libre en un semiconductor son los
llamados portadores de corrientes
21
¿Cuál es la diferencia entre un conductor, un aislante y un semiconductor desde el
punto de vista de las bandas de energía?
¿Cómo se comporta un semiconductor a temperatura cero absoluto?
RTA/ A temperatura cercana al cero absoluto no hay electrones libres y el
semiconductor se comporta como un aislador o dieléctrico. A mayores temperaturas
algunos electrones adquieren suficiente energía para escapar del enlace y se
convierten en electrones “libres” (libres pero dentro del sólido cristalino), dejando
atrás una vacante en el enlace covalente.
¿Cuáles son los portadores en un semiconductor?
RTA/ Los portadores de un semiconductor con los electrones y los huecos reciben el
nombre.
¿Qué carga se le asocia a un hueco?
RTA/ Es la ausencia de un electrón en la banda de valencia. Tal banda de valencia
estaría normalmente completa sin el "hueco". Una banda de valencia completa (o casi
completa) es característica de los aislantes y de los semiconductores. El hueco de
electrón tiene valores absolutos de la misma carga que el electrón pero,
contrariamente al electrón, su carga es positiva.
¿Cuáles son los semiconductores utilizados en la fabricación de los dispositivos
electrónicos?
RTA/ Los semiconductores más utilizados para la fabricación de dispositivos
electrónicos son el silicio y el germanio.
¿Por qué se suele utilizar más a menudo el silicio y no el germanio?
RTA/ Porque el silicio es rentable debido a que es el segundo elemento más
abundante sobre la tierra, tiene una baja densidad y más fuerte que el Germanio.
22
¿Qué es un semiconductor intrínseco?
RTA/ Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un
aislante porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía
térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la
corriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica
se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantos
electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero.
¿Qué es el tiempo de vida de un portador?
RTA/ Es el tiempo de existencia de un hueco (electrón) antes de recombinarse.
¿Cómo es el número de huecos comparado con el de electrones en un
semiconductor intrínseco y por qué?
RTA/ El número de huecos comparado con el de electrones en un semiconductor
intrínseco es IGUAL, esto se debe a que por acción de la energía térmica se producen
los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres
como huecos con lo que la corriente total es cero.
¿Qué significa dopar un semiconductor?
RTA/ Es el proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor
extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus
propiedades eléctricas.
¿Cómo se denomina a un semiconductor contaminado?
RTA/ Se denomina como semiconductor extrínseco.
¿Con qué materiales se contamina un semiconductor?
RTA/ Con impurezas pequeñas y en cantidades exactas de elementos como Indio,
Aluminio o Fósforo.
23
¿Cuáles son los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo N?
RTA/ Los portadores mayoritarios en el semiconductor tipo N son los de carga
negativa o electrones.
¿Cuáles son los portadores minoritarios en un semiconductor tipo N?
RTA/ Los portadores minoritarios en el semiconductor tipo N son los huecos o de
carga positiva.
¿Cuáles son los portadores mayoritarios y minoritarios en un semiconductor tipo P y
quién los genera?
RTA/ Los portadores mayoritarios son los huecos y los minoritarios son los electrones
y los generan los dopantes.
¿Qué es un átomo aceptor y un átomo donador?
RTA/ Un átomo aceptor es una red cristalina de silicio, si introducimos impurezas de
modo controlado de elementos trivalentes como el galio o indio, existirá un
enlace deficitario en electrones que a muy bajas temperaturas es completado por
electrones procedentes de otros enlaces, los cuales dejarán un "hueco". Dicho hueco
es móvil y se comporta como una partícula real cargada positivamente. Como
consecuencia, el átomo de impureza se ioniza con carga negativa (tiene un electrón de
más), constituyendo una carga fija en la red. Un átomo de donador es una red
cristalina de silicio, si introducimos impurezas de modo controlado de elementos
pentavalentes como el fósforo, arsénico o antimonio, el quinto electrón de la
impureza se ioniza a muy bajas temperaturas proporcionando electrones libres en la
red. Como consecuencia, el átomo de impureza se ioniza con carga positiva,
constituyendo una carga fija en la red.
¿Por qué se genera la corriente de difusión en el semiconductor?
RTA/ Ésta corriente aparece en forma espontánea cuando de un lado del
semiconductor hay mayor concentración de portadores que en otro lado, es decir,
24
cuando existe un gradiente de concentración de portadores. La corriente de difusión
en un semiconductor no necesita campo eléctrico externo aplicado para producirse.
¿Cuándo se genera la corriente de arrastre en el semiconductor?
RTA/ El efecto de arrastre es análogo al que se produce en los metales, está
motivado por el campo eléctrico aplicado, debido al cual los electrones libres de la
Banda de conducción y los huecos en la Banda de valencia se mueven en sentidos
opuestos, dando lugar a una corriente en el mismo sentido suma de ambos.
¿Cómo se forma un diodo?
RTA/ Un diodo se forma cuando se unen dos piezas de cristal
semiconductor compuestas por átomos de silicio (Si) puro, pero procesadas cada una
de forma diferente. Durante el proceso de fabricación del diodo ambas piezas se
someten por separado a un proceso denominado “dopado” consistente en añadirle a
cada una “impurezas” diferentes, procedentes de átomos de elementos
semiconductores también diferentes. Al final del proceso se obtiene una pieza de
cristal de silicio positiva (P) con faltante de electrones en su estructura atómica (lo que
produce la aparición de “huecos”) y otra pieza negativa (N) con exceso de electrones.
¿Por qué se forma una barrera de potencial en la unión del diodo?
RTA/ El campo eléctrico entre los iones es equivalente a una diferencia de potencial
llamada "Barrera de Potencial" que a 25 ºC vale:
- 0.3 V para diodos de Ge.
- 0.7 V para diodos de Si.
25
¿Qué significa polarizar un dispositivo?
RTA/ Polarizar directamente es aplicar una tensión como se muestra en la figura
siguiente.
Juntura PN con polarización directa. Puede observarse que la polarización directa
provocó una disminución del ancho de la barrera de potencial de la zona de
agotamiento. El lado p tiene una diferencia de potencial positiva respecto al lado n.
Los electrones y huecos tienen ahora mayor facilidad para cruzar la barrera. La
corriente de difusión aumenta y la de deriva disminuye, teniendo así una corriente
neta en el diodo que circula desde el lado p hacia el lado n.
¿Qué corriente se genera al polarizar en inverso un diodo y a qué se debe esa
corriente?
RTA/ La polarización inversa provoca que el lado n tenga una diferencia de potencial
positiva respecto al lado p. Esta diferencia de potencial positiva provoca que la barrera
de potencial de la región de agotamiento se expanda, impidiendo con mayor fuerza
que los portadores mayoritarios la crucen. Impedir que los portadores mayoritarios
pasen hacia el otro lado por difusión provoca un aumento de la corriente de deriva la
cual está compuesta por los portadores minoritarios. Al ser los portadores minoritarios
menores en cantidad, la corriente inversa es pequeña. Esta corriente trasciende las
barreras de la juntura pn, circulando desde el lado n al lado p. La concentración de
portadores minoritarios se mantiene a ambos lados de la juntura gracias a la
generación térmica.
26
¿Qué características eléctricas presenta un diodo polarizado en inverso?
RTA/ Un diodo polarizado de forma inversa impide que la.corriente eléctrica pueda
fluir en sentido contrario, por lo que no puede atravesarlo, ni completarse.
¿Qué características eléctricas presenta un diodo polarizado en directo?
RTA/ Es aplicar tensión positiva a la zona P y negativa a la zona N. Un diodo PN
conduce en directa porque se inunda de cargas móviles la zona de depleción. La
tensión aplicada se emplea en:
- Vencer la barrera de potencial.
- Mover los portadores de carga.
¿Cómo se reduce la barrera de potencial del diodo?
RTA/ Cuando la tensión aplicada al diodo de silicio alcanza 0,7 volt, el tamaño de la
zona de depleción se reduce por completo y los electrones en la parte negativa
adquieren la carga energética necesaria que les permite atravesar la barrera de
potencial.
¿Qué efecto tiene la temperatura en la polarización directa e inversa del diodo?
RTA/ Se puede demostrar que la corriente de saturación inversa se duplica cada
incremento de 10ºC. La característica directa del diodo también se ve afectada por la
temperatura, siendo el efecto más importante la influencia sobre la barrera de
potencial, conforme aumenta la temperatura, la tensión directa necesaria para
polarizar el diodo disminuye y por tanto decimos que tiene un coeficiente de
temperatura negativo (en inglés "tempco" negativo). El valor de esta variación en
diodos de señal tanto de silicio como de germanio es de 2mV por grado centígrado.
¿Qué sucede si un diodo supera el PRV?
RTA/ Voltaje reverso máximo o voltaje inverso máximo es el voltaje máximo que un
diodo puede soportar en la dirección contraria sin la subdivisión o el avalancha. Si se
excede este voltaje, el diodo puede ser destruido. Los diodos deben tener un grado
27
inverso máximo del voltaje que sea más alto que el voltaje máximo que será aplicado a
ellos en un uso dado.
¿En qué consiste la avalancha térmica del diodo?
RTA/ En el efecto avalancha la ionización se produce por choques de los portadores
minoritarios con los átomos. Al subir la temperatura los átomos adquieren también
más energía térmica y por tanto vibran más lo que da como resultado más colisiones.
Pero como los electrones chocan con el átomo antes de haber recorrido la suficiente
distancia y tener por tanto la suficiente energía cinética, no desprenden ningún
electrón adicional y se ionizan menos átomos. Por tanto necesitamos más campo
eléctrico (más tensión inversa) para ionizar la unión y la tensión de ruptura por efecto
avalancha aumenta con la temperatura. El coeficiente de temperatura del efecto
avalancha es positivo.
¿Qué sucede con la tensión de barrera cuando aumenta la temperatura?
RTA/ Esta corriente, como depende de los portadores minoritarios será muy débil y
prácticamente independiente de la tensión aplicada
Si un diodo está en capacidad de manejar alta corriente, ¿cómo cree que se puede
controlar la temperatura de trabajo?
RTA/ Se puede controlar la temperatura de trabajo teniendo una buena ventilación y
que así no se sobrepase el margen de temperatura de operación que se encuentra
indicado en las especificaciones del diodo.
¿Es el diodo un dispositivo lineal o no lineal? Sustentar su respuesta.
RTA/ El diodo es un dispositivo no lineal, debido a su composición a partir de material
semiconductor, lo que hace que exista una barrea de potencial y esto hace que su
curva característica no sea recta.
¿Qué características debe tener el diodo ideal?
RTA/ Las características de un diodo ideal son las de un interruptor que puede
conducir corriente en una sola dirección.
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¿Por qué se denomina al diodo rectificador?
RTA/ Porque este separa los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.
¿Cómo se denominan los terminales del diodo?
RTA/ La Terminal positiva del diodo se le denomina ánodo y la Terminal negativa se
denomina cátodo.
Se puede establecer una forma normal de polarizar un diodo? Explicar su respuesta.
RTA/ La forma normal de polarizar el diodo es en directa, porque es la forma correcta
en la que conduce el diodo.
¿Qué se debe añadir al circuito en que está un diodo polarizado en directo y por
qué?
RTA/ Se debe añadir una resistencia para limitar la corriente, ya que si esta no se
coloca el diodo continua aumentado la corriente llevándolo al deterioro por completo
¿Qué características circuitales y de funcionamiento tiene un rectificador de media
onda?
RTA/ El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte
negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno, conducen cuando se
polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.
¿Qué características circuitales y de funcionamiento tiene un rectificador de onda
completa?
RTA/ Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una
señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo)
pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa
de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en
negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.
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¿Qué características circuitales y de funcionamiento tiene un rectificador puente?
RTA/ Es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en
corriente continua. Es conocido además como circuito o puente de Graetz, en
referencia a su creador, el físico alemán Leo Graetz. Consiste en cuatro diodos
comunes de uso general, que convierten una señal con partes positivas y negativas en
una señal únicamente positiva. Un simple diodo permitiría quedarse con la parte
positiva, pero el puente permite aprovechar también la parte negativa.
Trace la curva de transferencia de un rectificador puente.
RTA/
Determinar el voltaje pico inverso que soporta el diodo en cada uno de los tres
rectificadores.
RTA/ El PIV= 1.5 V en cualquiera de los 3 rectificadores.
¿Con qué especificaciones técnicas se adquiere comercialmente un diodo?
RTA/ Las especificaciones técnicas con las que se adquiere comercialmente un diodo,
son el voltaje de umbral y el material.
¿Qué especificaciones eléctricas no se deben superar en el funcionamiento del
diodo?
RTA/ Las especificaciones eléctricas que no se deben superara en el manejo de un
diodo es la corriente máxima en directa, la tensión de ruptura en polarización inversa
y la corriente en inversa.
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¿Qué es el factor de rizado y, desde su punto de vista, que es mejor: un factor de
rizado pequeño o grande? Explicar su respuesta.
RTA/ El factor de rizo algunas veces llamado fluctuación o ripple (del inglés), es la
pequeña componente de alterna que queda tras rectificarse una señal a corriente
continua. El rizado puede reducirse notablemente mediante un filtro de condensador,
este proceso es llamado a veces "filtrar", y debe entenderse como la reducción a un
valor mucho más pequeño de la componente alterna remanente tras la rectificación,
pues, de no ser así, la señal resultante incluye un zumbido a 60 ó 50 Hz muy molesto.
Desde mi punto de vista es mejor que sea pequeño el rizado ya que esto es lo que da
la calidad de la señal que se obtiene.
Al conectar uno de los rectificadores a la red de energía doméstica, ¿qué parámetros
eléctricos se deben tener en cuenta para seleccionar los diodos?
RTA/ Se debe tener en cuenta la corriente máxima, VRSM o Tensión inversa de pico
no repetitiva, IFSM o Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.
¿Qué es la recta de carga y cómo se construye para un circuito con diodo?
RTA/
La recta de carga es una herramienta que se emplea para hallar el valor de la corriente
y la tensión del diodo. Tiene una pendiente negativa. El punto de corte de la recta de
31
carga con la exponencial es la solución, el punto Q, también llamado "punto de
trabajo" o "punto de funcionamiento". Este punto Q se controla variando VS y RS.
Al punto de corte con el eje X se le llama "Corte" y al punto de corte con el eje Y se le
llama "Saturación".
¿Qué efecto se obtiene si coloca dos o más diodos en paralelo?
RTA/ El efecto que se tiene es que soportan mas corriente.
Y ¿qué se logra cuando se colocan dos o más diodos en serie?
RTA/ El efecto que se tiene es soportan mas voltaje.
Explique el significado de los siguientes parámetros: IFM, IFSM, VR, PVR, VF(Av), VRRM, VRSM,
Tj, VRWM, IFRM, TA, Io, JEDEC
RTA/ IFM: Es la corriente continua máxima que puede atravesar el diodo en directa sin
que este sufra ningún daño, puesto que una alta corriente puede provocar un
calentamiento por efecto Joule excesivo.
IFSM: Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.
VR: Tensión inversa en los extremos del diodo en polarización
inversa.
PVR: Tensión de ruptura en polarización inversa (Breakdown Voltage, BV; Peak
Inverse Voltage, PIV): Es la tensión a la que se produce el fenómeno de ruptura por
avalancha.
VF(Av): Tensión directa en los extremos del diodo en conducción.
VRRM: Tensión inversa de pico repetitiva.
VRSM: Tensión inversa de pico no repetitiva.
Tj: Valor máximo de la temperatura que soporta la unión de los semiconductores
VRWM: Tensión inversa de cresta de funcionamiento.
IFRMS: Corriente eficaz en estado de conducción. Es la máxima
corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar.
TA: Tiempo de almacenamiento.
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JEDEC: En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic
Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association),
que consta de un número, una letra y un número de serie (este último sin significado
técnico).
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