UNIVERDIDAD FERMÍN TORO

VICE-RECTORADO ACADÉMICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Proyecto # 1

Aplicaciones con Diodos

INTEGRANTES:

Stefanny Vasquez V-26.172.746

Marcos Serrada V-23.933.123

Adelis Mejía V- 23.780.567

SECCION: SAIA “A” y “B”

Prof: Esperanza Gonzales

Cabudare, Diciembre de 2016

Pre-Laboratorio

1) Diodo Ideal: Es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. En forma ideal el diodo conducirá corriente en la dirección definida por la flecha en el símbolo y actuara como un circuito abierto para cualquier intento de establecer la corriente en cualquiera de las direcciones opuestas. Las características de este diodo ideal son las de un interruptor que puede conducir corriente en una sola dirección. Este es muy sencillo y se puede encontrar casi en cualquier circuito electrónico.

2) Mencione 5 características de un Diodo:

Poseen dos terminales que permiten la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.

Son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continúa, por esta razón se les denomina rectificadores.

Es necesario que el cátodo se caliente para poder ceder electrones. El diodo ideal es un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente

en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto. Si inviertes la polaridad en un diodo este deja de circular corriente, por eso se llama

semiconductor al igual que los transistores.

3) Cuadro Comparativo de los tipos de diodos

Diodos AplicacionesDe Unión: Consta de un cristal de germanio o de silicio, debidamente dopado y tiene una forma cilíndrica.

Se usan mucho como rectificadores de pequeños aparatos.

Capacitivo (varicap): Este diodo, también llamado diodo de capacidad variable, es, en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada

Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisión y los de receptores de radio en FM.

Emisores de luz: También son conocidos con el nombre de LED, que tienen la particularidad de emitir luz cuando son atravesados por la corriente eléctrica.

Se encuentran en todo tipo de indicadores de estado y paneles informativos, además del alumbrado de las pantallas de cristal liquido y en los móviles, también podemos ver los LED en las señalizaciones de tráfico y en los faros de los vehículos.

Zener: Es un elemento semiconductor de Su principal aplicación es en circuitos

silicio que tiene la característica de un diodo normal cuando trabaja en sentido directo; pero en sentido inverso y para una corriente inversa superior a un determinado valor, presenta una tensión de valor constante.

reguladores de voltaje ofreciendo referencias de voltajes muy estables para ser usado en fuentes de alimentación, voltímetros y muchos más instrumentos.

De punta de contacto: Poseen unas propiedades similares a los diodos de unión y la única diferencia es, en todo caso, el sistema de construcción en el que sea aplicado. Este diodo se comporta dejando pasar la corriente en un solo sentido.

Estos diodos tienen como aplicación principal trabajar con corrientes de altas frecuencias o radiofrecuencia.

Gunn: Se trata de un generador de microondas, formado por un semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica entre ánodo y cátodo una tensión continua de 7 V, de modo que el ánodo sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados para inducir oscilaciones en una cavidad resonante.

Son usados para construir osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10 Gigahertz y frecuencias aún más altas (hasta Terahertz). Se usa en combinación con circuitos resonantes construidos con guías de ondas, cavidades coaxiales y resonadores YIG.

Shockley: Es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estados estables: OFF o de alta impedancia y ON o baja impedancia. No se debe confundir con el diodo de barrera Schottky. Está formado por cuatro capas de semiconductor tipo n y p, dispuestas alternadamente. Es un tipo de tiristor.

Se maneja en Osciladores y Dispositivos de disparo a SCR. Se uso esta descontinuado en la actualidad Tiristores Bidireccionales que conducen en ambos sentidos.

Fotodiodo: Es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz.

Dentro de un pick-up recupera la información grabada en el surco hipotético del CD transformando la luz del haz láser reflejada en el mismo en impulsos eléctricos para ser procesados por el sistema y obtener como resultado el audio o los datos grabados en el CD.

Túnel: En lo que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes según la tensión que se

Este tipo de diodo no se puede utilizar como rectificador debido a que tiene una corriente de fuga muy grande cuando están polarizados en reversa. Así estos diodos sólo

le somete. encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos osciladores de alta frecuencia.

4) Recortador con Diodos: Un recortador o limitador es un circuito que, mediante el uso de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no nos interesen para que no lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un sólo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudiciales para el mismo.

5) Proceso de fabricación de un diodo: Un diodo de estado sólido 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.

Se les llama semiconductores de tipo P a los que están contaminados con impurezas aceptoras. Estas son aquellas que agregan un hueco en el material, son impurezas con 3 electrones en su órbita de valencia.

Los semiconductores tipo N son aquellos a los que se le agregan impurezas donoras (que donan un electrón). Estas impurezas suelen tener 5 electrones, de estos 5 electrones 4 formarían una unión con los átomos vecinos y 1 quedaría libre.

6) La polarización directa es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito. 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.

La polarización inversa es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto. 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.

ACTIVIDADES DE LABORATORIO.

PARTE I. ANALISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS.

1. Montar en el laboratorio el siguiente circuito. Previo al montaje busque las características del diodo.

- Características del Diodo:

- Poseen dos terminales que permiten la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.

- Son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continúa, por esta razón se les denomina rectificadores.

- Es necesario que el cátodo se caliente para poder ceder electrones.- El diodo ideal es un componente que presenta resistencia nula al paso de la

corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto.- Si inviertes la polaridad en un diodo este deja de circular corriente, por eso se

llama semiconductor al igual que los transistores.

- La fuente Vi será una señal senoidal de 5 voltios pico y de 500 Herz.

- Encienda el osciloscopio. Calibre ambos canales. Coloque el canal 1 en paralelo con la resistencia de 1 KΩ. Dibuje exactamente los que se observa en una hoja de papel milimetrado (sea muy cuidadoso al hacer la gráfica).

- Coloque ahora el canal 2 del osciloscopio en paralelo con la fuente Vi y grafique (según lo indicado en el paso anterior).

- Compare ambas gráficas. Explique porque la salida no es igual a la entrada. (Canal 1 Vs Canal 2).

Esto se debe a que el diodo es un dispositivo no lineal que conducirá solamente cuando la tensión aplicada al ánodo del mismo, sea mayor que la tensión aplicada al cátodo que en este caso es 0V.

- Ahora disminuya el valor pico de Vi a 0,3 Voltios. Verifique la señal de salida en la resistencia de1 KΩ.

- ¿Hay señal Vo?No hay señal Vo.

- Explique lo que pasa.

No hay señal de salida debido a que el valor pico de la nueva señal de entrada (0.3V) no es suficiente para colocar el diodo en modo VON y hacer que conduzca corriente. Es necesario que la señal de entrada tenga una amplitud mayor a 0.7V para que el diodo pueda conducir.

- Repita los pasos anteriores invirtiendo el diodo utilizado. Dibuje el circuito respectivo invirtiendo eldiodo.

- Coloque el canal 1 en paralelo con la resistencia de 1 KΩ y el canal 2 del osciloscopio en paralelocon la fuente Vi y grafique (según las indicaciones de la gráfica anterior).

- Compare ambas gráficas. Explique porque la salida no es igual a la entrada. (Canal 1 Vs Canal 2)

Se observa que la señal de salida es igual a la entrada para el semi-ciclo negativo de la onda de entrada. Esto se debe a que el diodo conducirá solamente cuando la tensión aplicada al ánodo del mismo, sea mayor que la tensión aplicada al cátodo y esto solo sucederá durante el semi-ciclo negativo de la onda de entrada. Una vez que esto ocurre, el diodo se comportara como una pequeña fuente de tensión DC con valor aproximado de 0.7V.

- Ahora disminuya el valor pico de Vi a 0,3 Voltios. Verifique la señal de salida en la resistencia de1 KΩ.

- ¿Hay señal Vo?No hay señal Vo.

- Explique lo qué pasa.Es necesario que la señal de entrada tenga una amplitud mayor a 0.7V para que el diodo pueda conducir.

- Explique cuál es la función de ambos circuitosAmbos circuitos hacen una rectificación de media onda de la señal de entrada, esto quiere decir que permite convertir una parte de la señal de entrada AC en una señal de salida DC.

2. Indique que circuitos con diodos representan los circuitos de la figura 1.a y 1.b. ¿Cuál es su función?

Este circuito se conoce como recortador. Se puede observar que la salida es recortada en un valor de tensión de aproximadamente 0.7V cuando Vi es mayor a 0.7V, esto se debe a que cuando la tensión de entrada supera el valor mencionado, el diodo entra en un estado VON y comienza a conducir, comportándose así como una fuente de tensión constante de aproximadamente 0.7V.

Al igual que en el circuito anterior, se puede observar que la salida es recortada en un valor de tensión.

PARTE 2. DISEÑO DE CIRCUITOS CON DIODOS.

1. Diseñe un circuito usando diodos, resistencias y fuente Vccque entregue la siguiente onda. Sugerencia (Savant. Diseño Electrónico. Recortadores de señales)

- Explique:

La señal que se desea obtener a la salida del circuito a diseñar consiste en una onda sinusoidal de periodo T=2ms.

f= 1T

=12=500Hz

w = 2π = 1000 π rad/s

Dado que la tensión de entrada presenta la misma forma de onda (excepto en la región recortada) que la tensión de salida y ambas tienen la misma frecuencia, podemos definir Vi como:

Vi(t) = Vmax*sen(wt+φ) con φ = 0°

Vi(t) = Vmax*sen(1000 π t) (1)

Calculamos Vmax:

Sea Vi(t) = 3.75V para t = 0.2ms: Sustituyendo en (1): 3.75 = Vmax*sen(1000 π *0.2* ) 3.75 = Vmax*0.588 Vmax = 6.38V VB1 + VON = 5V VB1 = 4.3V -VB2 – VON = -5V VB2 = 4.3V

Post-Laboratorio

1) ¿Por qué el diodo es un dispositivo no lineal?

El diodo es un dispositivo no lineal porque su gráfica de corriente en función del voltaje no es una línea recta. Siempre se usa un resistor limitador de corriente con un diodo para evitar que la corriente exceda de un cierto valor máximo.

2) ¿Cuáles son las ventajas de recortar señales de corriente alterna?

Al recortar señales de corriente alterna se facilita el estudio de las mismas, ya que, de este modo se nos presenta la posibilidad de estudiar dichas señales en su lado positivo y luego en su lado negativo o viceversa, lo cual permite que el cálculo de la señal de salida de determinado circuito sea más óptimo y preciso.

3) Simule los circuitos de la figura 2.

Los circuitos de las figura 2 son circuitos fijadores, los cuales se encargan de correr la onda de entrada una cantidad que hace que la forma de onda desplazada se fije en un valor de tensión determinado.