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“DIODOS SEMICONDUCTORES”INFORME

Integrantes:

Grupo: C14– 02 – C

Profesor: Camacho Jiménez, Francisco.

Fecha de realización: 1 de abril

Fecha de entrega: 15 de abril

2011 – I

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DIODOS SEMICONDUCTORES

FUNDAMENTO TEORICO

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 simple, 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 corto circuito con muy pequeña resistencia eléctrica.

Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una tensión alterna en tensión continua.

Polarización directa.- Aquí la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial (z.c.e.), permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.

Polarización inversa.- 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, es decir no haya flujo de corriente.

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Diodo Zener.-(4733) Con polarización directa se comporta igual que un diodo normal, con una pequeña corriente, hasta que alcanza la tensión de rotura, en la cual empieza a conducir, en este caso entre 5.5 y 6 voltios. Lo interesante es su funcionamiento en la polarización inversa.

Diodos emisores de Luz (LEDs).- Estos tipos de diodos emiten fotones, para lo cual se les añaden impurezas de galio-fosforo (verde), galio-arsenio (rojo). Producen una luz intensa con muy poco consumo de corriente.

Diodo de germanio.-(4148) es aquel que presenta menor valor de voltaje , debido propiamente al material con que se construyó.

Diodo de conmutación.-es diseñado para presentar una transición rápida entre el estado de conducción y el estado de bloqueo.

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OBJETIVOS

Identificar los diferentes tipos de diodos semiconductores.

Medir las formas de onda de entrada y salida de un circuito rectificador básico utilizando el osciloscopio.

EQUIPOS Y MATERIALES

Osciloscopio de dos canales

Diodos de silicio 1N4007

Generador de funciones

Diodo de germanio ECG 109

Fuente de alimentación 5VDC, 12VDC

Diodo de conmutación (SW) 1N4148

Multímetro

Diodo LED rojo ECG 3007

Protoboard

Resistencias de 330Ω ½W

Resistencias de 1KΩ,1/2w

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RESULTADOS Y PROCEDIMIENTO

Parte I: Características de los Diodos Semiconductores

Se identifico y anoto las principales características de los diodos mostrados en la figura, se uso el manual ECG o NTE.

Tipo de Diodo Rectificador; Material: Silicio

Características técnicas:

Voltaje inverso de pico (PIV): 1000V

Corriente máxima: 2.5±25%A

Tipo de Diodo de Conmutación o Rápido; Material: Silicio


Voltaje inverso e pico (PIV): 100V

Corriente máxima: 0.3A

Tipo e Diodo Material: Germanio


Voltaje inverso de pico (PIV):100V

Corriente máxima: 0.06A

Tipo de Diodo Zener

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Características técnicas: voltaje Zener 5.1V

Corriente máxima: 0.44ª Potencia máxima: 1w

Tipo de Diodo LED

Características técnicas: corriente máxima: 40mA

Voltaje inverso de pico: 5V

Parte II: Prueba e Diodos Semiconductores

Se uso el multímetro digital, seleccione la prueba de iodos, elija el diodo rectificador e silicio 1N4007 y conecte el instrumento tal como se muestra en la figura.

Se anoto los valores indicados en la

pantalla del multímetro digital.

0.568V OL

Se repitio la prueba de medición para cada uno de los diodos indicados en la tabla siguiente y se anoto los datos.

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Prueba en Polarización

Diodo de

Germanio ECG 109

Diodo de Conmutación 1N4148

Diodo Led ECG 3007

Diodo Zener 1N4733

Directa 0.277 V 0.575V 1.783V 0.690V

Inversa OL OL OL OL

Parte III: Circuito con Diodos Semiconductores

Se utilizo el diodo de silicio 1N4007, se implemento el circuito mostrado en la figura 1.

Medidas de el voltaje en los extremos del diodo y luego en los extremos de la resistencia, anote los resultados:

Voltaje de la Fuente VDC

Voltaje en el Diodo

Voltaje en la Resistencia

Cálculo de la Corriente en la Resistencia

12V 0.698V 11.37V 11.3mA

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Se invirtio la polaridad del diodo para realizar nuevamente las mediciones, se obtubo los siguientes resultados.

Voltaje de la Fuente VDC

Voltaje en el Diodo

Voltaje en la Resistencia

Corriente en la Resistencia

12V 12.06V 0V 0A

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Se obtubo como resultado que la corriente es igual a 0(cero), ya que, cuando el diodo (excepto los diodos Zener) se coloca invertido este se comporta como un interruptor abierto.

Se implemento el circuito mostrado en la figura 2

¿Qué observa en el DIODO LED?: se enciende una luz de color rojo.

La corriente que pasa por el diodo: 8.9mA

Cuando invierto la polaridad del Diodo LED,no se enciende la luz, el led no conduce y la caída de tensión el led es igual a la tensión de la fuente.

Parte IV: Comportamiento dinámico con señal alterna del diodo

Con el diodo 1N4148,se implemento el circuito mostrado en la guía de laboratorio.

El generador de funciones da una señal cuadrada de 10 Vpp a una frecuencia de 1KHz

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Se conecto el canal CH1 en paralelo con el Generador de Funciones punto (B) y el canal CH(A) en paralelo a la resistencia R1.

Seguidamente se grafico las formas de onda obtenida en cada canal del osciloscopio (ambos canales deben estar en la escala e 5 Volt/div y el CH2 con el selectos en DC.

Forma de onda de la señal de entrada (canal CH1)

VPP=10V

T=1msT/div=500us V/div=5vF=1/T=1KHZ

z

5V

-5V

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“En esta grafica podemos observar que la señal de entrada es una onda cuadrada de Vpp de 10v y una frecuencia de 1KHZ”

Forma de onda de la señal de salida (canal CH2)

“En esta grafica observamos que la señal de entrada se ha transformado en una onda media rectificada debido a la acción del diodo rectificador que se encuentra en el circuito, teniendo una señal pico positiva de 4.3v y una señal pico negativo de -0.7v, valores que se originan de la caída de tensión que se da en el diodo

Implementamos el circuito que se muestra a continuación.4

V/div=5vT/div=500us T=1s F=1/T=1KHZ

GND

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Utilizando el voltímetro digital en VC, mida las tensiones en cada unos de los elementos y complete la tabla.

Tensión en el Diodo Rectificador

Tensión en el Diodo Zener

Tensión en el Diodo Led

Tensión en la Resistencia R3

Tensión en la Resistencia R1

0.699V 5.1V 1.93V 4.33V 5.1V

Se midio las corrientes por las resistencias R1 y R3 y el Diodo Zener para completarla la siguiente tabla.

Corriente en el Diodo Rectificador

Corriente en el Diodo Zener

Corriente en el Diodo Led

Corriente en la Resistencia R3

Corriente en la Resistencia R1

mA

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Se implemento el circuito mostrado en la figura 5,se obtiene del generador de funciones una señal TTL (pulsos cuadrados positivos de 5VDC).

Observación: La luz del led parpadea

“Se observa que la señal de entrada al circuito es puramente positiva debido a la tensión DC que tiene, por lo que tiene intervalos de tiempo en que la tensión de la señal es cero, por lo que el led prende y apaga intermitentemente.

La señal de salida es parecida pero su voltaje pico es menor ya que la tensión inicial del diodo 2 le resta 0.7v a la señal.”

APLICACIÓN DE LO APRENDIDO

¿Qué clase de dispositivo es un diodo?

Es un dispositivo semiconductor pasivo discreto.

¿Cómo se polariza un diodo que no conduce?

Inversamente, con excepción del diodo ZÉNER ya que este diodo necesita estar conectado en inversa para que conduzca.

¿Cuándo circula corriente por el diodo como esta polarizado?

Tiene que estar polarizado en directa, ya que funciona como un interruptor cerrado.

Describa el comportamiento del diodo ideal.

Las características de un diodo ideal son aquellas de un interruptor que puede conducir corriente en una solo dirección.

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¿Qué diodo se polariza inversamente para que funcione como regulador de voltaje?

El diodo ZÉNER

¿Qué características debe tener un diodo para aplicarlo como interruptor rápido?

Alta frecuencia.

¿Qué aplicación se puede dar a un Diodo Zener?

La aplicación del diodo Zener es la de regulador, es decir, mantiene el voltaje fijo predeterminado a su salida, sin importar las variaciones de la carga o de la fuente.

¿Qué aplicaciones se puede dar a un diodo de Germanio?

se utilizan como detectores de modulación de frecuencia.

CONCLUSIONES

Se logro identificar los diferentes tipos de diodos semiconductores; ya sea por la forma que presentaban, color en alguno de ellos o por el código característico de los mismos.

Se logro identificar el ánodo y cátodo de los diodos; en algunos fue sencillo, tal es el caso de diodo LED (la parte más larga vendría a ser el ánodo y la pequeña el cátodo) no siempre es recomendable solo observar sus características, por lo que para el resto de diodos se utilizó el multímetro digital la cual tiene como función la verificación de diodos.

OBSERVACIONES

Para desarrollar un laboratorio eficiente es indispensable verificar si los diodos se encuentran en perfectas condiciones y no defectuosos.

Es necesario colocar perfectamente la polaridad de los diodos para impedir el deterioro del equipo.

Se observó que el protoboard es de gran utilidad y fundamental para la implementación del circuito en el laboratorio.

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