SEP DGEST SNEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MATAMOROS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

FISICA DE SEMICONDUCTORES

10:00 a 11:00

Practica Nº1

Característica I-V del diodo

Alumno(s) Num. de control:

Mario Arturo Cruz Colunga

Miguel Angel Fierros Peña 11260081

Isael García Zanella

Hermenegildo Martinez de la Cruz

Jorge Alejandro Reyes Torres

Profesor: José Luis Cuéllar Ruíz

H. MATAMOROS, TAM. 15DE OCTUBRE DE 2012

Practica Nº1

Característica I-V del diodo

Objetivo:

Usando un método experimental a través de mediciones, obtener l curva característica I-V en polarización directa de un diodo de propósito general.

Teoría:

Polarización directa:

Se establece una situación de polarización directa o de “encendido” cuando se aplica un potencial positivo a un material del tipo p y un potencial negativo a un material de tipo n.

Un diodo semiconductor se encuentra en polarización directa cuando se establece una asociación tipo p con positivo y tipo n con negativo.

Característica I-V del diodo:

A medida que la magnitud de la polarización aplicada se incrementa, la región de agotamiento continuara disminuyendo su amplitud hasta que un grupo de electrones pueda atravesar la unión, con un incremento exponencial de la corriente como resultado, de la forma en que se muestra en la región de la polarización directa en las características de la figura.

Observe que el eje vertical se expresa en miliamperes (aunque existe algunos diodos semiconductores que poseen ejes verticales expresados en amperes) y que el eje horizontal para l región de polarización directa tiene un nivel máximo de 1V, sin embargo, normalmente el voltaje a través del diodo bajo polarización directa será menor que 1V. Observe también la rapidez con la que se incrementa la corriente una vez que se pasa el punto de inflexión de la curva.

Para los valores VD positivos, el primer término de la ecuación anterior crecerá de forma muy rápida y sobrepasa el efecto contrario del segundo término. El resultado de esto es que par valores positivos de VD, ID será positiva y crecerá a un ritmo equivalente a de Y=e x. Para el caso cuando VD=0V, la ecuación se convierte en ID=IS(e0-1)=IS(1-1)=0 mA. Para el caso de niveles negativos de VD, el primer término de la ecuación rápidamente caerá hacia niveles inferiores de IS con lo que se obtiene: ID-IS, lo cual se representa con la línea horizontal. La discontinuidad para condiciones VD=0V aparece de esa forma en la grafica debido al cambio dramático de escala de mA a µA.

Funcionamiento general del diodo:

El diodo rectificador como su nombre lo indica, "rectifica" la corriente, permitiendo convertir corriente alterna (AC) a corriente continua (DC), ya que un diodo es un semiconductor, solo permite el paso de la corriente en un solo sentido. Teniendo en cuenta que la corriente alterna posee un ciclo positivo y un ciclo negativo, el diodo cuya simbología representa una "flecha" indicando un sentido, indica que en el sentido de la flecha desde Ánodo a Cátodo solo puede pasar la corriente cuando su sentido es Positivo, mas cuando es negativo tiene el paso cerrado, por lo que la señal resultante seria una señal de corriente continua "pulsante" ya que los ciclos negativos estarían eliminados quedando la mitad de ella. Ahora bien, si el diodo fuera conectado inversamente, entonces solo permitiría los ciclos negativos, coartando a los positivos y la señal resultante seria Corriente Continua pulsante negativa, ya que fueron suprimidos los positivos.

Para poder rectificar la onda completa y que la señal no sea pulsante, se diseño un circuito llamado "puente rectificador", el cual consta simplemente de 4 diodos rectificadores, que permiten tal conversión, ya que están conectados dos en cada salida de un transformador, en una salida hay un diodo conectado directo y uno inverso, y lo mismo en la otra salida del transformador.Así cuando una salida sea positiva, el diodo directo dejara pasar el ciclo positivo, y justo al mismo tiempo el otro terminal del transformador como estará en negativo, su diodo inverso dejara pasar ese ciclo negativo, y así mientras la entrada va en alternancia, la salida se mantiene continua, filtrada después con un condensador se obtiene una corriente continua completa.

Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Boylestad. 8ed.

Practica Nº1

Característica I-V del diodo

Material y equipo:

1 diodo 1n4001 o equivalente

1 resistor de 51Ω @1w

1 protoboard

Una fuente de voltaje CD de precisión

Un voltímetro digital (DVM) de 6 ½ dígitos

2 cables de conexión tipo banana-caimán

Procedimiento:

1- Armar el circuito mostrado en un protoboard o tablilla para experimentos2- Ajuste la fuente de voltaje VF a 0 voltios3- Varié la fuente de voltaje en pasos de 0.1 voltios hasta 1.5 voltios y mida la corriente

del diodo en cada paso con ID=VR/51(use el valor “real” de la resistencia, medido con óhmetro); donde VR es el voltaje en el resistor y mida también el voltaje del diodo VD

en cada paso y expréselo en mV con hasta 2 0 3 decimales (use las teclas de 4,5 o6 dígitos del DVM y manténgalo ahí, siempre que sea posible). Haga una tabla con los valores ID-VD medidos.

4- Usando datos ID y VD medidos en el punto anterior y elabore la grafica del diodo en polarización directa con ID en el eje vertical y VD en el eje horizontal, etiquetando los ejes y sus unidades, así como estableciendo las cantidades marcadas en los ejes. utilice un programa de computación para la grafica como Excel, graph o cualquier otro. Imprima la grafica par el reporte escrito final.

+

-

+ -

ID||V

+ VFVR

51 ohms

VD

Grafican I-V del diodo

VD

(mV)ID

(mA)0 0

317 0,0024586 1,171631 2,273637 2,708665 5,02690 10,356711 15,91723 21,028734 27,431741 34,111749 39,486755 45,573759 49,901763 57,075766 62,589770 67,708773 73,735775 79,644776 85,573777 87,174779 88,972

VF VR VD ID

0 0 0 0.000000.1 0.005 118.01 0.000100.2 0.006 195.61 0.000120.3 0.302 364.35 0.005850.4 3.902 461.85 0.075620.5 8.230 493.40 0.159500.6 55.310 583.70 1.071900.7 130.280 624.83 2.524810.8 152.230 632.56 2.950190.9 269.710 659.44 5.226941.0 391.410 677.20 7.585471.1 420.180 680.16 8.143021.2 512.530 689.47 9.932751.3 600.010 696.31 11.628101.4 766.060 707.50 14.846121.5 854.320 712.11 16.55659

Observaciones:

Se realizaron las mediciones y se pudo apreciar que los valores medidos y calculados del diodo y la resistencia eran proporcionales conforme se incrementaba uno subia el otro.

Conclusiones:

Podemos llegar a la conclusión que no es necesario un osciloscopio para observar la curva característica del diodo rectificador, sino que es posible trazarla haciendo ciertas mediciones con un voltímetro y también realizando un simple cálculo , como la medición del voltaje del diodo(VD) ,voltaje de la resistencia de referencia y el cálculo fue la corriente del diodo (I D) que era el siguiente : ID=VR/valor real de la resistencia.