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7/24/2019 Propiedades Electricas de un diodo para su utilizacion
en un termometro de bajo costo
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Revista Colombiana de FAsica, Vol. , No. de 20
Propiedades Electricas de un diodo para su utilizacion en un
termometro de bajo costo
Jose Ignacio Uribe a,
aUniversidad de Antioquia
Resumen
Los materiales semiconductores , se han vuelto parte fundamental
en las aplicaciones tegnologicas en los
ultimos 50 anos, dentro de sus aplicaciones se encuentran los
diodos y transistores como parte funadamental
de toda la electronica existente, fotocatalisis, sensores,
pigmentos , Celdas solares etc. Analizar su respuesta
electrica (curvaIV), es de gran interes tanto para ciencia
basica como para sus aplicaciones tegnologicas,
en este trabajo se muestra como laautomatizacion de la
caracterizacion electrica de un diodo,la cual permite
conocer parametros para su uilizacion en la construccion de un
circuito de bajo costo.
Palabras Claves: Semiconductores, gap de energa, amplificadores
operacionales .
2010. Revista Colombiana de Fsica. Todos los derechos
reservados.
1. Diodo como sensor de temperatura
La respuesta de un diodo, ante corriente o voltajes
aplicados, se puede modelar mediante la siguiente ecua-
cion
I=I0(exp V
VT 1)
dondeI0= KT2
expVg
VT es la corriente de saturacion,
VT = KTq qes la carga del electron Kes la constante
de Boltzman Vg es el gap de energa es la constante
de idealidad y Tes la temperatura .
La temperatura es una consideracion muy importante
en el diseno o analisis de sistemas electronicos. Estu-
diemos la variacion del voltaje en el diodo con la tem-
peratura, a corriente fija. Esta variacion puede calcular-
se derivando la ecuacion del diodo anteriormente esta-
blecida, donde la temperatura esta considerada implci-
tamente enVTy en la corriente inversa de saturacion,
obteniendo el siguiente resultado dVdT
= VaVg
T donde
Va es el voltaje de arranque, para el germanio tiene un
valor de0,2V yVg = 0,75V, obteniendo
dV
dT
= 1,8mV
Co
.
Con estos datos se puede disenar un circuito, que sir-
ve como termometro en el cual es sensor de tempera-
tura es un diodo. Resolviendo el circuito de la Figura1
y partiendo de la ecuacion anterior, obtenemos que el
voltaje de salida en el diodo Vo= 2RfT
Ra
mVCo
Figura1 Circuito para la elaboracion de un termometro, cuyo
sensor es un diodo .
2. Procedimiento experimental
La caracterizacion electrica del diodo se realizo por el
metodo de 4 puntas ver Figura2 , donde en las dos pun-
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Rev.Col.Fis, Vol. , No. de 20 3 RESULTADOS Y ANALISIS
tas extremas se da la alimentacion de corriente, y en las
2 puntas internas se mide la diferencia de potencial pro-
ducida en el diodo, los contactos electricos(electrodos)
se realizaron con estano y se utilizo cables conductores
de cobre.
Figura2 Esquema metodo de 4 puntas para el diodo.
La alimentacion de la corriente se realizo mediante
una Fuente DC de corriente BK Precision 9153, La me-
dicion del voltaje se realizo mediante un osciloscopio
Fluke 123, y se tomaron datos a diferentes temperatu-
ras mediante un horno home made, el cual posee un
gradiente de temperatura al aumentar su distancia a la
altura maxima, el montaje final se ve en la Figura3.
Figura3 Montaje experimental.
2.1. Automatizacion del proceso.
La automatizacion de los datos se realizo, mediante
el software Lab VIEW 2010, el programa ver Figura4
consta de las siguientes caractersticas: En un primer
ciclo, se controla mediante un motor de paso, la profun-
didad de la muestra en el horno, por lo tanto su tempe-
raura, posteriormente, en un siguiente ciclo se realiza,
la inyeccion de corriente incrementandose en intervalos
iguales, y la subsiguiente lectura de voltaje, dada por el
osciloscopio. Acabado este ciclo , se obtiene la curva(IvsV), a
una temperatura determinada. Posterirmente
se repite el primer ciclo del control de paso, obteniendo
de esta manera, la cantidad de curvas establecidas en el
control del programa.
Figura4 Software para la automatizacion de curvas (I vs V) a
diferentes tempe-
raturas.
2.2. Circuito.
Se elaboro un circuito, segun el esquema basado en la
Figura1, se tomoRf = 46kRa= 4700R= 33k,como resistencia
variable, se tomo un potenciometro, y
un amplificador operacional 741, el circuito resultante
se ve en la Figura5.
Figura5. Circuito elaborado para la aplicacion del diodo como
sensor de tempe-
ratura.
3. Resultados y analisis
La curva Caracterstica del diodo a diferentes tem-
peraturas se puede observar en la Figura6, de all se
establece que el voltaje de corte para temperatura am-
biente es de0,77V, indicando que se trata de un diodode
Germanio, tambien se establecio que la diferencia
de voltaje, con respecto a la temperatura, a un valor
fijo de corriente dVdT
, es de 2,5mv, indicando que el
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3 RESULTADOS Y ANALISIS Autor Principal et al.: Titulo
diseno del circuito, para el cual el diodo es el sensor de
temperatura, es aproximadamente correcto.
Figura6 Curvas caractersticas del diodo a diferentes
temperaturas.
Referencias
[1] Oscar L Arnache Olmos,Caracterizacion de materiales,
Unidad 3 Caracterizacion Electrica.
[2] Lucelly Reyes, Diodo como sensor de temperatura.
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