1) ¿Cuál de las afrmaciones afrmaciones siguientes siguientes es cierta cierta con respecto a la tensión de de ruptura de un diodo zener? a) Disminuye cuando aumenta la corriente. b) Destruye el diodo. c) Es igual a la corriente por la resistencia. resistencia. d) Es d) Es aproximadamente constante. 2) ¿Cuál de las las siguientes siguientes es la la mejor descripción descripción de un diodo zener? a) Es un diodo diodo recti rectifca fcador dor.. b) Es un disposit dispositio io de tensión tensión constant constante. e. c) Es un dispo disposit sitivo ivo de de corrie corriente nte.. d) Funcio Funciona na en la regió región n directa directa.. !) "n dio diodo do zen zener er## a) Es una una bate baterí ría. a. b) $iene una tensión constante constante en la región de descripción. c) Tiene Tiene una barr barrera era de poten potencial cial de 1V 1V. d) Esta Esta polari polariza zado do en direct directa. a. %) &a tensión en la resistencia resistencia zener' zener' por lo general' general' es# a) Es pe( pe(ue uea a.. b) Es grande. c) e mide en voltios. d) e resta la tensión de disrupción. *) +i la resistencia resistencia en serie disminu,e en un regulador zener zener sin carga' la corriente zener# a) -i -ism smin inu, u,e. e. b) !ermanece igual. c) "umenta. d) Es igual a la tensión dividida entre la resistencia. resistencia. ) En la segunda segunda aproximación ' la tensión total (ue (ue cae en el diodo diodo zener es la suma de la tensión de ruptura , la tensión (ue cae en# a) #a $uent uente. e. b) #a resi resist stenc encia ia ser serie. ie. c) &a resisten resistencia cia del zene zenerr. d) El dio diodo do zen zener er.. /) &a tensión de en la carga es aproximadamente constante constante cuando el diodo zener esta# a) Esta Esta polari polariza zado do en direct directa. a. b) Esta Esta polari polariza zado do en invers inversa. a. c) 0u 0uncio nciona na en la la región región de descri descripción pción.. d) %o esta esta pola polariz rizado ado.. ) En un regulador regulador zener con carga' ¿Cuál de las siguientes corrientes es la más grande? a) &a corri corrient ente e seri serie. e. b) #a corriente zener. c) #a corriente de carga. d) %inguna de las anteriores. ) +i la resistencia resistencia de carga disminu,e disminu,e en un regulador zener ' la corriente corriente del zener# a) Dism Dismin inuy uye. e. b) !erm !ermane anece ce igual. igual. c) 3u 3ume men nta ta.. d) Es igual a la tensión de la $uente $uente dividida entre entre la resistencia resistencia en serie. 14)) 14 +i la re resi sist sten enci cia a de de car carga ga di dism smin inu, u,e e en un re regu gula lador dor ze zene nerr ' la co corr rrie ient nte e en serie# a) Dism Dismin inuy uye. e. b) 5er 5erman manece ece igu igual. al. c) "umenta.
d) Es igual a la tensión de la $uente dividida entre la resistencia serie. 11) +i la tensión de la 6uente aumenta en un regulador zener' ¿cuál de estas corrientes indicadas a continuación se mantiene aproximadamente constante? a) #a corriente serie. b) #a corriente del zener. c) &a corriente de carga. d) #a corriente total. 12) +i el diodo zener de un regulador zener se conecta con la polaridad e(uiocada ' la tensión en la carga será aproximadamente # a) 4./. b) 1&v. c) 1'v. d) 1(v. 1!) &os diodos normales no 6uncionan adecuadamente a 6recuencias altas debido a# a) #a !olarización directa. b) #a polarización inversa. c) #a disrupción. d) El almacenamiento de cargas. 1%) a) b) c) d)
&a capacidad de un aricap aumenta si la tensión inersa (ue se le aplica# -isminu,e. "umenta. Entra en disrupción. "lmacena carga.
1*) &a ruptura no destruirá un diodo zener suponiendo (ue la corriente zener sea menor (ue# a) #a tensión de ruptura. b) #a corriente de prueba del zener. c) &a corriente máxima del zener. d) #a barrera de potencial. 1) a) b) c) d)
5ara mostrar el digito en un indicador de siete segmentos# debe estar activado. 7 debe estar apagado. F debe estar encendido. Todos los segmentos tienen *ue estar encendidos.
1/) "n 6otodiodo normalmente# a) e polariza en directa. b) +e polariza en inersa. c) %o se polariza en directa ni en inversa. d) Emite luz. 1) +i la intensidad de la luz aumenta' la corriente inersa de portadores minoritarios en un 6otodiodo# a) -isminu,e. b) "umenta. c) %o se ve a$ectada. d) +nvierte su dirección. 1) a) b) c) d)
El dispositio asociado con la capacidad controlada por tensión es# ,n led. "n aractor. ,n $otodiodo. ,n diodo zener.
24) +i la zona de de8exión se ensanc9a' la capacidad# a) Disminuye.
b) !ermanece igual. c) 3umenta. d) Es variable. 21) a) b) c) d)
+i la tensión inersa aumenta ' la capacidad# Disminuye. !ermanece igual. 3umenta. Tiene mayor anc-o de banda.
22) a) b) c) d)
El aricap está normalmente# e polariza en directa. +e polariza en inersa. %o se polariza. pera en la región de disrupción.
2!) a) b) c) d)
El dispositio (ue se usa para rectifcar una seal alterna d:bil es un# Diodo zener. #ed. Varicap. -iodo opuesto.
2%. a) b) c) d)
¿Cuál de los siguientes tiene una zona de resistencia negatia? -iodo t;nel. Diodo de recuperación en escalón. Diodo c-ott/y. ptoacoplador.
2*) a) b) c) d)
"n indicador de 6usible 6undido usa un# Diodo zener. Diodo de corriente constante. &ed. Diodo pin.
2) 5ara aislar la salida de un circuito de la entrada de otro circuito ¿
El diodo con una ca>da de tensión directa de aproximadamente 4'2* es el# Diodo de recuperación es escalón. -iodo sc9ott@,. Diodo opuesto. Diodo de corriente contante.
2) a) b) c) d)
5ara operaciones 9abituales se necesita usar un diodo opuesto con un# ,n diodo zener ,n $otodiodo ,n varactor $odas la anteriores
1. -ibuje un regulador zener. -espu:s expl>(ueme cómo 6unciona , (ue propósito tiene# #as características del diodo zener en polarización directa son anlogas a las del diodo de unión estudiado en la prctica anterior 2fgura 3 a)4 pero *ue en polarización inversa se comporta de
manera distinta 2fgura 3 b)4 lo *ue le permite tener una serie de aplicaciones *ue no poseía el anterior. El símbolo circuital se muestra en la fgura 1 y su característica tensión5corriente en la fgura de aba6o7
uando el diodo esta polarizado inversamente4 una pe*ue8a corriente circula por 9l4 llamada corriente de saturación +4 esta corriente permanece relativamente constante mientras aumentamos la tensión inversa -asta *ue el valor de 9sta alcanza V:4 llamada tensión :ener 2*ue no es la tensión de ruptura zener)4 para la cual el diodo entra en la región de colapso. #a corriente empieza a incrementarse rpidamente por el e$ecto avalanc-a. En esta región pe*ue8os cambios de tensión producen grandes cambios de corriente. El diodo zener mantiene la tensión prcticamente constante entre sus e;tremos para un amplio rango de corriente inversa. bviamente4 -ay un drstico cambio de la resistencia e$ectiva de la unión !%. E& el
#a a su su
$uncionamiento.
0"ACB=A3BEA$= DEAE C== C=5=AEA$E# omo -a *uedado e;puesto4 diodo zener est ideado para traba6ar con polarización inversa4 careciendo de inter9s su $uncionamiento en polarización directa4 *ue es igual al de cual*uier diodo semiconductor. siguiente fgura corresponde característica tensión5 corriente4 y en ella nos apoyaremos para estudiar
uando el zener est polarizado inversamente con pe*ue8os valores de tensión se alcanza la corriente inversa de saturación prcticamente estable y de magnitudes despreciables a e$ectos prcticos. i sigue aumentando la tensión de codo o de giro4 donde los aumentos de corriente son considerables $rente a los aumentos de tensión 2apr9ciese en torno a esta tensión la curvatura de la grfca). obrepasada esta zona a pe*ue8os incrementos de tensión corresponden aumentos elevados de la corriente +z. "lcanzada la circunstancia anterior4 nos encontraremos en la región de traba6o e$ectivo del zener. Debemos -acer ciertas consideraciones en este momento7 1. e -a de asegurar *ue en r9gimen de traba6o4 el diodo sea atravesado como mínimo por una corriente inversa +z e;presada por el $abricante para e;cluir la región de giro del $uncionamiento normal. 2. %o se debe sobrepasar en ning0n caso +z ma; para asegurar la supervivencia del componente. !. Estos dos valores de +z llevan asociados un par de valores de tensión4 Vz < apro;imadamente el valor medio de ellos representa la tensión nominal del zener Vz nom %. e suele e;presar en las características un porcenta6e de tolerancia sobre la tensión nominal. *. #a potencia disipada en cada momento4 !z vendr e;presada por el producto de los valores instantneos de Vz e +z . #os valores de +z min e +z ma; con sus valores de Vz asociados representan la región de traba6o En estos momentos estamos en condiciones de asegurar *ue en la región de traba6o4 el zener es capaz de mantener en sus e;tremos una tensión considerablemente estable. El zener como regulador de tensión7 En muc-as circunstancias la tensión aplicada a una carga puede su$rir variaciones indeseables *ue alteren el $uncionamiento normal de la misma. Estas variaciones generalmente vienen provocadas por7 1. ,na variación de la resistencia de carga4 *ue lleva empare6ada una variación de la intensidad de carga. 2. Variaciones de la propia $uente de alimentación. !. !or ambas causas. i elegimos un diodo zener de tensión nominal igual a la *ue es necesaria aplicar a la carga y somos capaces de -acerlo $uncionar en su región de traba6o4 conseguiremos una tensión sin apenas variaciones. El ob6eto de este apartado es dise8ar un circuito capaz de conseguirlo4 para ellos nos apoyaremos en e6emplos de cada una de las tres posibles situaciones. 2. $engo una 6uente de alimentación (ue produce una salida de 2* dc.
!. $engo un regulador zener (ue deja de regular durante el d>a. &a tensión alterna de red en mi área aria de 14* a 12* efcaz. $ambi:n' la resistencia de carga del regulador zener ar>a de 144 a 1 @ . ->game algunas de las posibles razones por las (ue el regulador zener 6alla durante el d>a. #os centros de control se encargan de mantener el $uncionamiento dentro de límites operativos aceptables de reas del sistema el9ctrico4 monitoreando los niveles de tensión4 6recuencia4 producción de unidades generadoras y 8ujos de potencia por líneas de intercone;ión. #as ariaciones en la potencia reactia es menos sensible a cambios en la $recuencia y a$ecta localmente la magnitud de la tensión.
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=egulador automtico de velocidad 2#F o ="V)4 como lazo de control de potencia activa > $recuencia. =egulador automtico de tensión 2"V= o ="T)4 como lazo de control de potencia reactiva > tensión 2?V). El amortiguamiento del sistema varía durante el día4 ya *ue la carga *ue depende de la $recuencia y la *ue no4 varía en -oras de alta carga respecto a estados de ba6a carga.
%. Esta maana ,o estaba montando un indicador &E-. -espu:s de (ue conecte el &E- , encend> la 6uente' el &E- no se encendió. Comprob: el &E- , descubr> (ue estaba abierto. Comprob: con otro &E- , obtue el mismo resultado. ->game algunas de las posibles razones por las (ue sucedió esto. Esta particular característica de los leds est creando un nuevo problema cuando estos se usan para iluminación por*ue las instalaciones el9ctricas4 muc-as veces tienen di$erencias de potencial a tierra *ue generan pe*ue8as $ugas de corriente y *ue no de6an *ue las lmparas a leds se apaguen completamente. Tambi9n podemos observar este $enómeno cuando se usan interruptores de encendido con luz de se8alación con neón como podemos observar en el dise8o. Tiene una salida de luz 2#ED) y una entrada de luz4 *ue detecta cuando recibe la luz del #ED4 cuando esta rebota contra alguna superfcie 2$oto detector). omo ves es similar al transistor4 pero en lugar de corriente con luz. uando le llega el9ctrica a los dos 2emisor) este luminosa4 *ue o detector. Este al luminosa genera 2patillas) una *ue ser la
una se8al e;tremos del #ED emite una se8al recibe el receptor recibir esta se8al en sus bornes tensión el9ctrica4 tensión de salida.
omo vemos una tensión a la una luz y al detector este tensión de salida. interruptor. i no detector el abierto4 si le llega luz del led el interruptor sería cerrado.
cuando le llega entrada se genera recibirla el genera una Es como un llega luz al interruptor estar
@ podría estar el led encendido pero no llegarle luz al detector por *ue no rebota en ninguna superfcie. El interruptor estaría abierto por *ue no se produce tensión a la salida.
*. Fe o>do (ue un aricap se puede usar para sintonizar un receptor de teleisión. ->game la idea básica de como sintoniza un circuito resonante.
on circuitos $ormados por elementos reactivos4 inductancias4 condensadores4 líneas de energía4 cristales piezoel9ctricos4 etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. ,na aplicación típica es en las etapas de radio$recuencia de amplifcación donde se *uiere *ue el circuito amplif*ue solamente una banda de $recuencias. " las inductancias y condensadores estn asociadas resistencias *ue se deben a la resistencia ó-micas en las bobinas y p9rdidas diel9ctricas en los condensadores *ue se -acen ms evidentes a altas $recuencias. !odemos modelarlos suponiendo *ue son elementos ideales4 reactivos puros4 con una resistencia *ue podemos asociar en paralelo4 en serie o en ambos. !or e6emplo7
#p
=s a)
c) =s
b)
p
d)
Es interesante relacionar las p9rdidas o-micas y la energía *ue almacena como elemento reactivo4 lo *ue nos permite medir la bondad del componente. El $actor de m9rito o ? se defne como7 Q
=
2π
Energía almacenada Energía disipada por ciclo
L Sω R P
1
R S L P ω R P C P ω CS ωR S
En el caso a)
Q = 2π
b)
( 12 LI
2 m
( 12 RI ) 2π ω 2
c)
d)
= Lω
m
!or e6emplo en el caso a)
R
y de $orma similar en los otros casos.
R S
+
jX S
R P jX P
=
R P
+
=
R P X P
jX P
2
R P
+
2
jX P R P
+
XP
2
2
i traba6amos a una $recuencia f6a podemos -allar una relación entre los valores de los e6emplos vistos. #lamamos A a la reactancia de una inductancia o condensador4
!odemos defnir tambi9n entonces7
XS
= L Sω
XP
LPω
ó
ó XS
=
=−
1 CS ω
QS
=
XS R S
QP
=
R P XP
XP
= −
1 CPω
eparando parte real e imaginaria tenemos7
1Q S
=
XS
=
XPQP
R S
XS
2
=
R P
QP
=
XP 1
1+
QP
2
QS
= QP
=
X PQP
2
1 + QP
2
R S
=
R P 1 + QP
2
3
B
1
B
De 3 R P
=
(
R S 1 + Q S
y 2
XP
= X S 1 + 1 2 QS
Vemos *ue si la componente es de buena calidad4 o sea *ue ? es mayor *ue 1& 2en el caso de condensadores suele ser muc-o mayor)4 entonces
R P
≅
2
R S Q S X P
≅ XS C
4
Vemos *ue la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la confguración 2de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de p9rdidas paralelo es muc-o mayor *ue la resistencia serie4 ? 3 veces. . ¿5or (u: se deber>a usar un opto acoplador en un circuito electrónico? ,n opto acoplador4 tambi9n conocido como opto5aislador4 $oto acoplador o $oto4 es una pieza de un circuito el9ctrico *ue transfere energía el9ctrica entre dos otras partes sin *ue les permita -acer una cone;ión directa. ientras los optoacopladores o$recen un elemento de aislamiento similar a un componente de rel94 a menudo son la me6or elección para los dise8adores de circuitos4 ya *ue son ms pe*ue8os y enca6an $cilmente en los sistemas de microcircuito utilizados en electrónica .
/. =bserando un &E- estándar encapsulado en c;pula de plástico' d>game dos 6ormas de identifcar el cátodo. omparado a las lmparas incandescentes4 #ED o$rece una serie de venta6as como7 • •
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•
onstrucción robusta 5 no -ay ning0n vidrio astillados o flamento a romper. oderno #ED es e;tremadamente efciente 5 pueden emitir luz e*uivalente a una lmpara incandescente de pe*ue8a consumiendo apro;imadamente el 1& por ciento de la energía el9ctrica. "lta confabilidad 5 #ED moderno tienen la esperanza de vida de 1&&.&&& -oras 2ms de 11 a8os) de uso continuo. edio ambiente 5 #ED puede soportar grandes golpes y vibraciones muc-o ms all de lo tolerado por las lmparas incandescentes.
&E-s discretos
"sí como el tipo estndar popular $abricado en un pe*ue8o redondo c0pula epó;ido encapsulado4 #ED estn tambi9n disponibles en una variedad de otras $ormas y tama8os. En particular4 rectangulares4 cuadrados y triangulares de #EDs estn disponibles para aplicaciones de !anel indicador. tros tipos de cone;ión directa #ED disponibles
incluyen ba6a actual4 alto brillo4 alto volta6e4 intermitente y variantes multicolores. #os componentes de #ED especializados incluyen #EDs ";ial con plomo4 grfco de barras muestra4 Tri5color =G #ED y componentes de tecnología de monta6e de superfcie. -ispla,s l6anum:ric os
!antallas de #ED 2compuesto por #EDs de H o ms individuales) se introdu6eron alrededor de 1IJH. Koy estas pantallas se encuentran en muc-os aparatos el9ctricos y otros elementos. uestra se organizan para $ormar una pantalla #ED de varios segmentos o una pantalla de matriz de #ED.
omponentes modernos de #ED individuales no son cerca tan brillantes como grandes lmparas incandescentes. !or lo tanto4 la mayoría de las luces de #ED alimentado re*uieren un grupo o con6unto de dispositivos #ED para crear una $uente de luz brillante. En algunas aplicaciones4 lusters de esto es una venta6a4 ya *ue la $alla de uno o dos &E- , luces #EDs individuales dentro de un grupo o cluster apenas reducir el brillo de la $uente de luz general. ada vez ms se utiliza la tecnología #ED para proporcionar $uentes de luz de alta densidad4 incluyendo el $errocarril y las se8ales de trfco de carretera Identifcación de LED lleva
#EDs son sensibles a la polaridad y se deben cablear correctamente para *ue puedan emitir luz. !ara ms estndar tipo #ED4 el conductor de ctodo se identifcar como sigue7
. Expli(ue las di6erencias' si las 9a,' entre un diodo rectifcador , un diodo +c9ott@,.